evaluacion de los niveles de contaminacion atmosferica en las

EVALUACIÓN DE LOS NIVELES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN LAS ZONAS URBANAS DEL VALLE DE ABURRÁ

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LA CONTRIBUCIÓN DE FUENTES DE MATERIAL PARTICULADO PM2.5 EN TRES (3) ZONAS DEL VALLE DE ABURRÁ.

CONVENIO 543 DE 2008

ÁREA METROPOLITANA DEL VALLE DE ABURRÁ

POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID Grupo de Higiene y Gestión Ambiental, GHYGAM

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

Grupo Ingeniería y Gestión Ambiental, GIGA

Medellín 2010

UN PROYECTO DE:

EJECUTAN:

EVALUACIÓN DE LOS NIVELES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN LAS ZONAS URBANAS DEL VALLE DE ABURRÁ

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LA CONTRIBUCIÓN DE FUENTES DE MATERIAL PARTICULADO PM2.5 EN TRES (3) ZONAS DEL VALLE DE ABURRÁ.

CONVENIO 543 DE 2008

ÁREA METROPOLITANA DEL VALLE DE ABURRÁ

POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID Grupo de Higiene y Gestión Ambiental, GHYGAM


Grupo Ingeniería y Gestión Ambiental, GIGA

Medellín 2010

EVALUACIÓN DE LOS NIVELES DE CONTAMINACIÓN EN LAS ZONAS URBANAS DEL VALLE DE ABURRÁ

Caracterización y Análisis de la Contribución de Fuentes de Material Particulado PM2.5 en tres Zonas del Valle de Aburrá

Un proyecto de: ÁREA METROPOLITANA DEL VALLE DE ABURRÁ CONVENIO 543 DE 2008

MIRYAM GOMÉZ MARÍN Directora Grupo en Higiene y Gestión Ambiental GYGHAM

Julio C. Saldarriaga Molina - Investigador Grupo GIGA Mauricio A. Correa Ochoa - Investigador Grupo GIGA

EJECUTA: POLITÉCNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID


EQUIPO DE TRABAJO

Dora Luz Yepés Palacio Msc. Medio ambiente y desarrollo, Lina J. Pérez Montoya Msc. ciencias farmacéuticas,

Jaime León Tabón Vélez Ing. de sistemas, Henry Thaisaku Takahashi González Ing. instrumentación y control,

David Benítez Rojas Ing. instrumentación y control, Hernán Darío Higuita Zapata Ing. Sanitario

Víctor Hugo Grajales Marín técnico ambiental

Interventoria Area Metropolitana: Ing. Gustavo Londoño Gaviria Interventoria Multivac: Doctor Eduardo Behrentz

Medellín 27-08-2010

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LA CONTRIBUCIÓN DE

FUENTES DE MATERIAL PARTICULADO PM2.5 EN TRES ZONAS DEL VALLE DE ABURRÁ

4

CONTENIDO

LISTA DE TABLAS ........................................................................................................... 8

LISTA DE CUADROS ....................................................................................................... 9

LISTA DE FIGURAS ....................................................................................................... 12

LISTA DE FOTOS ........................................................................................................... 13

LISTA DE GRÁFICAS ..................................................................................................... 14

LISTA DE ANEXOS DIGITALES..................................................................................... 16

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 18

RESUMEN ....................................................................................................................... 19

1. OBJETIVOS ................................................................................................................ 22 1.1 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 22

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS..................................................................................... 22

2. ANTECEDENTES........................................................................................................ 23

3. ESTADO DEL ARTE ................................................................................................... 26 3.1 MATERIAL PARTICULADO: GENERACIÓN, COMPOSICIÓN E IMPACTO .......... 26

3.2 IMPACTOS A LA SALUD ........................................................................................ 28

3.3 MODELOS RELACIONADOS CON LA DETERMINACIÓN DE MATERIAL

PARTICULADO FINO ..................................................................................................... 30

3.3.1 Aplicaciones de los modelos inversos en el ámbito internacional. .......................................... 30 3.3.2 Aplicaciones de los modelos inversos en el ámbito nacional. ................................................. 34

4. METODOLOGÍA .......................................................................................................... 37 4.1 CONTROL DE CALIDAD DE LA INFORMACIÓN ................................................... 37

4.2 MARCO CONCEPTUAL SOBRE LOS PROCESOS DE FORMACIÓN DE PM2.5 .... 38

4.3 METODOLOGÍA DE MUESTREO DEL PM2.5 .......................................................... 38

4.3.1 Zonas de muestreo .................................................................................................................. 38 4.3.1.1 Bello. ........................................................................................ Error! Bookmark not defined. 4.3.1.2 Itagüí........................................................................................ Error! Bookmark not defined. 4.3.1.3 Medellín ................................................................................... Error! Bookmark not defined. 4.3.2 Metodología de medición ambiental PM2.5 ............................... Error! Bookmark not defined. 4.3.3 Registro de la información meteorológica .................................. Error! Bookmark not defined. 4.3.4. Muestreo de fuentes de combustión ......................................... Error! Bookmark not defined. 4.3.5 Metodología para el balance de energía en procesos de combustión ..... Error! Bookmark not defined.



5

4.4 METODOLOGÍA DE ANÁLISIS QUÍMICO ...................... Error! Bookmark not defined.

4.4.1. Determinación de metales ......................................................... Error! Bookmark not defined. 4.4.2. Metodología para determinación de aniones y cationes ........... Error! Bookmark not defined. 4.4.3. Metodología para determinación de Carbono Orgánico y Elemental ...... Error! Bookmark not defined. 4.4.4 Metodología para la realización del Balance Químico de Masas ............. Error! Bookmark not defined. 4.4.4.1 Balance de masas metodología DRI. Se realiza de acuerdo con los siguientes conceptos: ............................................................................................................. Error! Bookmark not defined. 4.5 METODOLOGÍA PARA LA ESTIMACIÓN DEL APORTE DE LAS FUENTES ........ 84

4.5.1 Modelo Chemical mass Balance CMB (Watson, et al, 2004). ................................................. 85 4.5.2. PCA Análisis por Componentes Principales (o análisis de factores). .................................... 85 4.5.3 Modelo de correlación de fuentes MCF 1.0 (Gòmez et al,2006) ............................................. 85 4.5.4 Secuencia del modelo y definición de variables. ..................................................................... 87 4.5.5 Validación del Modelo. ............................................................................................................. 88 4.5.6 Secuencia de modelación. ....................................................................................................... 89

5. RESULTADOS ............................................................................................................ 89 5.1. MEDICIÓN DEL PM2.5 EN FUENTES FIJAS DE COMBUSTIÓN EXTERNA .......... 90

5.2 EVALUACIÓN DE LAS CONCENTRACIONES AMBIENTALES PM2.5 .................... 95

5.2.1 Monitoreo ambiental en la Zona Centro: .................................................................................. 95 5.2.2 Monitoreo ambiental Zona Sur. ................................................................................................ 99 5.2.3 Monitoreo ambiental zona Norte. ........................................................................................... 103 5.2.4 Trazabilidad de los datos. ...................................................................................................... 110 5.2.5 Relación entre las condiciones meteorológicas y las concentraciones PM2.5..................... 114 5.3 CARACTERIZACIÓN DEL PM2.5 ............................................................................. 119

5.3.1 Modelo de cálculo. ................................................................................................................. 120 5.3.1.1 Modelo de cálculo para análisis elemental por fluorescencia de rayos X. ......................... 120 5.3.1.2 Modelo de cálculo para análisis de carbono orgánico y elemental. ................................... 121 5.3.1.3 Modelo de cálculo para análisis de iones. .......................................................................... 121 5.3.2 Resultados de los análisis químicos Zonas de estudio. ........................................................ 122 5.3.2.1 Caracterización PM2.5 Zona Norte, Municipio de Bello. .................................................... 122 5.3.2.3 Caracterización PM2.5 Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí. .................................................. 149 5.3.2.4 Comparación entre la caracterización del PM2.5 en las Zonas Norte, Sur y Centro del Valle de Aburrá. ............................................................................................................................... 162 5.3.3 Caracterización PM2.5 fuentes de combustión..................................................................... 162 5.4 ESTIMACIÓN DE APORTES DE FUENTES DE COMBUSTIÓN ............................ 167

5.4.1 Aporte de fuentes Zona Norte Valle de Aburrá ...................................................................... 167 5.4.2 Aporte de fuentes Zona Centro Valle de Aburrá. ................................................................... 167 5.4.3 Aporte de fuentes Zona Sur del Valle de Aburrá. .................................................................. 167

6. LINEAMIENTOS PROPUESTOS PARA EL CONTROL DEL PM2.5 EN EL VALLE DEL ABURRÁ ....................................................................................................................... 168 6.1 EJECUTAR LOS PLANES DE DESCONTAMINACIÓN BAJO “ESTÁNDARES DE

GRADUALIDAD” E INCORPORAR A LA NORMA DICHO CONCEPTO ..................... 169



6

6.2. DETERMINAR NIVELES DE ACTUACIÓN PARA PM 2.5 CON RELACIÓN A PM10

PARA INCORPORAR EL PRINCIPIO DE GRADUALIDAD A LA NORMA .................. 170

6.3 EVALUAR LAS FUENTES NATURALES COMO APORTADORAS IMPORTANTES

DEL PM2.5, RESPIRABLE ........................................................................................... 171

6.4 ELABORACIÓN DE PLAN DE MANEJO AMBIENTAL Y CONTINGENCIA PARA

SITUACIONES DE SUPERACIÓN DE UMBRALES DE ALERTA Y EMERGENCIA .... 172

6.4.1. Realizar seguimiento, evaluación al funcionamiento de las redes de monitoreo mediante indicadores de incertidumbre analítica y métrica, estudiar la posibilidad de crear estaciones especializadas para pm 2.5 .............................................................................................................. 172 6.4.2. Evaluar la posibilidad de instaurar estaciones de monitoreo para pm 2.5 con representatividad poblacional ...................................................................................................................................... 173 6.5 EVALUAR LAS EMISIONES PROVENIENTES DE LA RESUSPENSIÓN DE POLVO

EN VÍAS Y POR AFECTACIÓN DEL TRÁNSITO ........................................................ 173

6.6 ASEGURAR QUE LA INFORMACIÓN SOBRE CALIDAD DEL AIRE AMBIENTE SE

HALLE A DISPOSICIÓN DE LOS CIUDADANOS Y SIRVA COMO INSTRUMENTO

EDUCATIVO PARA ESTOS Y OTROS ACTORES....................................................... 174

6.7 DEFINICIÓN DE VALORES GUÍAS RESPECTO AL RIESGO DE PM2.5 Y REVISIÓN

DE ESTUDIOS PARA DEFINIR OBJETIVOS INTERMEDIOS DESEABLES PARA

LLEGAR A VALORES RECOMENDADOS DE PM 2.5 .................................................. 176

6.8 EVALUAR Y MEJORAR EL PROGRAMA DE RESTRICCIÓN AL FLUJO

VEHICULAR Y USO DE TRANSPORTE DIESEL EN ASOCIO CON EL

COMPORTAMIENTO DE PM2.5 ..................................................................................... 177

6.9 FOMENTAR EL INCREMENTO DE LA COOPERACIÓN ENTRE LAS

INSTITUCIONES PARA REDUCIR LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

COORDINACIÓN Y PLANEACIÓN INTERINSTITUCIONAL. ....................................... 177

6.10 GENERAR CONOCIMIENTO MÁS DETALLADO DE LA SITUACIÓN ACTUAL

MEDIANTE MEDICIÓN CARACTERIZACIÓN DE FUENTES Y DE SITIOS ASOCIADOS

A LAS EMISIONES DE PM2.5 CON MIRAS A GENERAR PLANES DE REDUCCIÓN DE

CADA FUENTE ............................................................................................................. 178

6.11 PERFECCIONAR Y SUPERVISAR MEDICIONES DE PM2.5 PARA MEJORAR LA

CERTEZA DE LOS DATOS SIGUIENDO RECOMENDACIONES DE CARÁCTER

INTERNACIONAL ......................................................................................................... 179



7

6.12 DESARROLLAR CONVENIOS DE DISMINUCIÓN DE PM2.5 CON SECTORES

PRODUCTIVOS Y ELABORAR LOS PLANES CONCERTADOS DE REDUCCIÓN DEL

CONTAMINANTE POR CADA SECTOR ...................................................................... 180

6.13 APOYAR EL TRABAJO INVESTIGATIVOS A 10 A 20 AÑOS EN SECTORES

ESTRATÉGICOS Y A TRAVÉS DEL TRABAJO COORDINADO DE COMISIONES DE

EXPERTOS ................................................................................................................... 181

6.13.1. Determinación de la exposición promedio a PM2.5, como soporte para fijar objetivos de reducción a la exposición ................................................................................................................ 182 6.13.2. Estudios de salud y definición de indicadores de salud para dar seguimiento y enriquecer la evaluación que se hace desde la red de calidad del aire ............................................................... 182 6.13.3.Estudios de reducción de emisiones vehiculares ................................................................ 182 6.16. EVALUACIÓN DE NUEVAS RESTRICCIONES PARA LA REDUCCIÓN DE

EMISIONES GENERADAS POR EL TRANSPORTE EN CIERTAS ZONAS DEL LA

REGIÓN ........................................................................................................................ 186

6.17 TENER EN CUENTA LA PARTICIPACIÓN Y POSICIÓN DEL SECTOR

INDUSTRIAL EN LA ELABORACIÓN DE LAS NORMAS QUE REGLAMENTEN LA

ACTUAL NORMA PM 2.5 ............................................................................................... 187

6.18. CAPACITACIÓN PARA CONDUCTORES EN UN MODELO DE CONDUCCIÓN

“AMIGABLES CON EL AMBIENTE” ............................................................................ 187

7. INFORME FINANCIERO ........................................................................................... 187

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 188

pág.



8

LISTA DE TABLAS pág.

Tabla 1. Especificaciones técnicas del espectrómetro Panalytical Epsilon 5 ........... 64

Tabla 2. Condiciones de análisis por cromatografía iónica. ....................................... 72

Tabla 3. Límites permisibles de los valores establecidos por la normativa para pm2,5

µg/m3 ...................................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Tabla 4. Límites permisibles de los valores establecidos por la normativa para pm2,5 µg/m3 ...................................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Tabla 5. Alarma, alerta y emergencia establecidas en la normativa para mp2,5 µg/m3. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Tabla 6 Incentivos propuestos por algunos países para mitigar las emisiones de pm2,5 µg/m3 ............................................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.



9

LISTA DE CUADROS

Cuadro 1. Resumen condiciones operativas reportadas durante dos muestreos. caldera a carbón de combustión externa ..................................................................... 91

Cuadro 2. Humedad en los humos de combustión ..................................................... 91

Cuadro 3. Gases de combustión rfc01-2 ...................................................................... 92

Cuadro 4. Gases de combustión rfc01-3 ...................................................................... 92

Cuadro 5. Velocidad y caudal de salida de los humos en la chimenea ..................... 92

Cuadro 6. Concentración y emisión de partículas a condiciones de referencia ....... 92

Cuadro 7. Distribución por tamaño de partícula ......................................................... 93

Cuadro 8. Factores de emisión para caldera a carbón ............................................... 94

Cuadro 9. Cálculo y registro de datos PM2.5. estación centro (éxito de san antonio) valle de aburrá, antioquia-colombia, febrero-mayo 2010. ........................................... 97

Cuadro 10. Cálculo y registro de datos PM2.5. estación Itagüí. Valle De Aburrá, Antioquia-Colombia, febrero-mayo 2010 ................................................................... 101

Cuadro11. Cálculo y registro de datos pm2.5. estación Bello. Valle De Aburrá, Antioquia-Colombia, febrero-mayo 2010 ................................................................... 105

Cuadro 12. Trazabilidad de los datos de pm2.5. zona centro. Valle De Aburrá, Antioquia-Colombia, febrero-mayo 2010. .................................................................. 112

Cuadro 13. Reporte de análisis de la muestra tomada el 17 de noviembre, municipio de Bello, Antioquia. Épsilon 5. .................................................................................... 122

Cuadro 14. Cálculos del análisis elemental para la muestra tomada el 17 de noviembre de 2009. municipio Bello-Antioquia. ........................................................ 126

Cuadro 15. (%P/P) óxidos del total de compuestos detectados. zona norte Valle De Aburrá. Bello, Antioquia. 2009- 2010. ......................................................................... 127

Cuadro 16. (%P/P) óxidos del total de pm2.5. zona norte Valle De Aburrá. Bello, Antioquia. 2009- 2010. ................................................................................................. 128

Cuadro 17. Concentración de óxidos en pm2.5. zona norte Valle De Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010 ................................................................................................... 130

Cuadro 18. Estadísticos descriptivos. concentración (μg/m3) óxidos en pm2.5. zona norte Valle De Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010. .................................................. 131



10

Cuadro 19. (% P/P) iones solubles en pm2.5 ambiental. zona norte Valle De Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010. ........................................................................................ 133

Cuadro 20. Estadísticos descriptivos de la concentración (p/p) en pm2.5. zona norte Valle De Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010. ........................................................... 134

Cuadro 21. (% P/P) carbono en pm2.5 ambiental. zona norte Valle De Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010. .................................................................................................. 135

Cuadro 22. Estadísticos descriptivos %(P/P) OC y EC en PM2.5.. zona norte valle de aburrá. bello, antioquia. 2009-2010. ............................................................................ 136

Cuadro 23. (%P/P) óxidos del total de compuestos detectados. zona centro Valle De Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. .................................................................... 140

Cuadro 24. (%P/P) óxidos del total de pm2.5. zona centro Valle De Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010 .................................................................................................. 141

Cuadro 25. Concentración de óxidos en PM2.5. zona centro Valle De Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. ................................................................................. 143

Cuadro 26. Estadísticos descriptivos. concentración óxidos en PM2.5. Zona Centro Valle De Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. ..................................................... 144

Cuadro 27.(% P/P) iones solubles en PM2.5 ambiental. zona centro Valle De Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. ................................................................................. 146

Cuadro 28. Estadísticos descriptivos del porcentaje de iones en el PM2.5. zona centro Valle De Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. ..................................................... 147

Cuadro 29. % P/P carbono en PM2.5 ambiental. zona centro Valle De Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. ................................................................................................. 148

Cuadro 30. Estadísticos descriptivos del porcentaje de carbono en el PM2.5. zona centro Valle De Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. ......................................... 149

Cuadro 31. (%P/P) óxidos del total de compuestos detectados. zona sur Valle De Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010. ........................................................................ 151

Cuadro 32. (%P/P) óxidos del total de PM2.5. zona sur Valle De Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010. ................................................................................................. 152

Cuadro 33. Concentración de óxidos en pm2.5. zona sur valle de aburrá. itagüí, antioquia. 2009- 2010. .................................................................................................. 154

Cuadro 34. Estadísticos descriptivos. concentración óxidos en pm2.5. zona sur valle de aburrá. itagüí, antioquia. 2009- 2010. .................................................................... 155

Cuadro 35.(% P/P) iones solubles en pm2.5 ambiental. zona sur valle de aburrá. itaguí, antioquia. 2009- 2010. ...................................................................................... 156

Cuadro 36. Estadísticos descriptivos del porcentaje de iones en el pm2.5. zona sur valle de aburrá. itaguí, antioquia. 2009- 2010. ............................................................ 157



11

Cuadro 37. (% P/P) carbono en pm2.5 ambiental. zona sur valle de aburrá. itaguí, antioquia. 2009- 2010. .................................................................................................. 158

Cuadro 38. estadísticos descriptivos del porcentaje de carbono en el pm2.5. zona sur valle de aburrá. itaguí, antioquia. 2009- 2010. ............................................................ 159

Cuadro 39. (% P/P) de PM2.5 para cada componente del balance químico. ............. 160

Cuadro 40. concentración elemental PM2.5 (µg/m³) en base húmeda. ...................... 163

Cuadro 41. concentración, base húmeda, de iones en pm2,5 (µg/m³). ............... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Cuadro 42. estadísticos de la concentración, base húmeda, de iones en pm2,5 (µg/m³) ................................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Cuadro 43. concentración de carbono pm2,5 en base húmeda (µg/m³) .................... 166

Cuadro 44. estadísticos concentración de carbón pm2,5 en base húmeda (ug/m3) ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

Cuadro 45. avance del proyecto “caracterización y análisis de la contribución de PM2.5 en tres (3) zonas del valle de aburrá” ........ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.



12

LISTA DE FIGURAS

Fig. 1. Zona de monitoreo PM2.5 Municipio de Bello-Antioquia, Colombia 2009 ...................... 43

Fig. 2. Zona de monitoreo PM2.5 Municipio de Itagüí-Antioquia, Colombia 2009 ...................... 44

Fig. 3. Zona de monitoreo PM2.5 Municipio de Medellín-Antioquia, Colombia 2009 ................. 44

Fig. 4. Vista general del equipo de medición ambiental de PM2.5............................................... 46

Fig. 5. Calibrador Equipo PQ-200 .................................................................................................. 48

Fig. 6. Diagrama de flujo para pesaje de filtros ambientales y de fuentes ............................... 50

Fig. 7. Diagrama de flujo para Monitoreo de PM2.5 ambiental ..................................................... 51

Fig. 8. Estación meteorológica Davis ............................................................................................ 52

Fig. 9. Equipos comerciales para la medición de PM2.5 en chimeneas .................................... 54

Fig. 10. Dispositivo de medición del PM2.5 .................................................................................... 55

Fig 11. Tren de muestreo en chimeneas. ...................................................................................... 56

Fig 12.Especificaciones de diseño de la boquilla ........................................................................ 57

Fig. 13. Geometría interna del espectrofotómetro Epsilon ......................................................... 65

Fig. 14. Espectro del análisis de una muestra de PM2.5 para la condición Na-Al, obtenido por EDRX con el software Epsilon 5. ................................................................................................... 65

Fig. 15. Diagrama de flujo del procedimiento EDXRF para el análisis PM2.5 ........................... 67

Fig. 16A Espectro para la condición Mn-Zn de una muestra antes del ajuste ......................... 68

Fig. 16B. Espectro para la condición Mn-Zn de una muestra, después del ajuste .................. 69

Fig. 17. Especificaciones del detector de conductividad ........................................................... 71

Fig. 18. Vista ventana principal Software Chromeleon ............................................................... 73

Fig. 19. Espectro de análisis simultáneo de aniones y cationes. ............................................. 74

Fig. 20. Analizador óptico/térmico de carbono, DRI Modelo 2001. ............................................ 76

Fig. 21. Modelo Emisor-Receptor .................................................................................................. 84

Fig. 22. Rosa de vientos Municipio Bello- Antioquia, Colombia, Noviembre-Diciembre 2009 ......................................................................................................................................................... 114

Fig. 23. Rosa de vientos. Zona Sur del Valle de Aburra. Municipio Itagüí. Antioquia-Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010 .................................................................................................... 116

Fig. 24. Análisis exploratorio OC y EC. Zona Norte Valle de Aburra. 2009-2010. .............. 137

Fig. 25. Errores del modelo junto con el de normalidad de los residuales. Parámetros OC, EC .................................................................................................................................................... 138



13

LISTA DE FOTOS

Foto 1.. Calibrador DELTACAL (BGI) ............................................................................................ 47

Foto 2. Equipo analizador integrado XRF por energía dispersiva marca PANalytical, modelo Epsilon 5. .......................................................................................................................................... 63

Foto 3. Ubicación de los filtros en el porta muestras del Epsilon 5 .......................................... 66

Foto 4. Equipo Dionex Model 3000 Ion Chromatograph (IC) ...................................................... 70

Foto 5. Monitoreo PM2.5 Caldera a carbón de combustión externa ............. Error! Bookmark not defined.

Foto 6. Estación Monitoreo Zona Centro Medellín-Antioquia, Colombia .................................. 96

Foto 7. Estación Monitoreo Municipio Itagüí-Antioquia, Colombia ........................................... 99

Foto 8. Estación Monitoreo Municipio Bello-Antioquia. Colombia .......................................... 103



14

LISTA DE GRÁFICAS

Graf. 1. Distribución porcentual por tamaño de partícula RFC01-2 ........................................... 93

Graf. 2. Distribución porcentual por tamaño de partícula RFC01-3 ........................................... 93

Graf.3. Concentración PM2.5 zona Centro (Estación Éxito San Antonio), Valle de Aburrá, Antioquia-Colombia, Febrero-Mayo 2010. .................................................................................... 99

Graf. 4. Concentración PM2.5 zona Itagüí, Valle de Aburrá, Antioquia-Colombia, Febrero-Mayo 2010. ................................................................................................................................................ 103

Graf. 5. Concentración PM2.5 zona Bello, Valle de Aburrá, Antioquia-Colombia, Febrero-Mayo2010. ...................................................................................................................................... 107

Graf. 6. Comportamiento de la distribución del PM 2.5. Zona Centro. Zonas Norte, Centro y Sur del Valle de Aburra. Antioquia, Colombia. 2009-2010 ............................................................... 108

Graf.7. Comportamiento del PM 2.5 en las Zonas Norte, Sur y Centro. Valle de Aburrá-Antioquia. Colombia. 2010 ........................................................................................................... 109

Graf. 8. Comportamiento del PM10. Estación San Fernando, Itagüí. -Antioquia. Colombia. 2005-2010 ....................................................................................................................................... 109

Graf. 9. Relación de las Concentraciones PM 2.5 en filtros de teflón y cuarzo. Zona Centro del Valle de Aburrá, Antioquia. Colombia. ........................................................................................ 110

Graf. 10. Diagrama de dispersión del PM2.5 recolectado en filtros de teflón y cuarzo. Zona Centro del Valle de Aburrá, Antioquia, Colombia. 2010 ............................................................ 111

Graf. 11. Relación para contra muestreos de teflón en la zona centro del Valle de Aburrá, Antioquia, Colombia. .................................................................................................................... 111

Graf. 12 Distribución de frecuencia de vientos. Zona Norte del Valle de Aburra, Municipio Bello-Antioquia. Colombia, Noviembre-Diciembre 2009 ........................................................... 114

Graf.13. Concentración de PM2.5 y Velocidad del Viento. Zona Norte del Valle de Aburra, Municipio Bello- Antioquia. Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010 .................................. 115

Graf. 14. Distribución de frecuencia de vientos. Zona Sur del Valle de Aburra, Municipio Itagüí-Antioquia. Colombia. Noviembre 2009-Febrero 2010 ..................................................... 116

Graf 15. Concentración y PM2.5 y niveles de precipitación. Zona Sur del Valle de Aburra, Municipio Itagüí-Antioquia. Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010 .................................. 117

Graf.16. Comportamiento estadístico del PM2.5 y la precipitación. Zona sur del Valle de Aburrá, Municipio Itagüí, Antioquia. Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010 ................... 118

Graf. 17. Distribución de frecuencia de vientos en la Zona Centro del Valle de Aburra-Antioquia, Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010 ............................................................... 118

Graf.18. Comportamiento PM2.5 y Velocidad del Viento. Zona Centro del Valle de Aburra-Antioquia. Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010 ............................................................... 119



15

Graf. 18A. Composición (%P/P) elementos mayoritarios en PM2.5. Zona Norte Valle de Aburrá. Municipio de Bello-Antioquia. Colombia. 2009-2010 ................................................... 129

Graf. 18B. Composición (%P/P) elementos mayoritarios en PM2.5. Zona Norte Valle de Aburrá. Municipio de Bello-Antioquia. Colombia. 2009-2010 ................................................................. 129

Graf.19. (%P/P) iones solubles en PM2.5 ambiental. Zona Norte Valle de Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010. .................................................................................................................... 134

Graf. 20. (%P/P) OC y EC en PM2.5 .Zona Norte Valle de Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010. ......................................................................................................................................................... 136

Graf. 21. (%P/P) óxidos en PM2.5 ambiental. Compuestos mayoritarios. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. .................................................................................... 142

Graf. 22. (%P/P) óxidos en PM2.5 ambiental. Compuestos minoritarios. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010 ..................................................................................... 142

Graf. 23. Correlación Concentración PM2.5 Vs Concentración Sulfitos. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. .................................................................................... 144

Graf. 24. (%P/P) iones solubles en PM2.5 ambiental. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. ................................................................................................................... 147

Graf. 25. (%P/P) carbono orgánico y elemental en PM2.5 ambiental. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. .................................................................................... 149

Graf. 26A. (%P/P) óxidos en PM2.5 ambiental. Compuestos mayoritarios. Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010. ......................................................................................... 153

Graf. 26B. (%P/P) óxidos en PM2.5 ambiental. Compuestos minoritarios. Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010. ......................................................................................... 153

Graf. 27. Correlación Concentración PM2.5 Vs Concentración Sulfitos ................................... 155

Graf. 28. (%P/P) iones solubles en PM2.5 ambiental. Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010. ................................................................................................................... 157

Graf. 29. (%P/P) carbono orgánico y elemental en PM2.5 ambiental. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010. .................................................................................... 159

Graf. 30A. Balance químico de masas. Zona Norte, Municipio de Bello. 17 Nov. 2009. ........ 161

Graf. 30B. Balance químico de masas. Zona Norte, Municipio de Bello. 2009-2010. ............. 161

Graf. 31. Balance gravimétrico Zona Norte, Municipio de Bello. 2009-2010. .......................... 162

pág.



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LISTA DE ANEXOS DIGITALES Anexo A. Formación del PM2.5 en procesos de combustión 35 Anexo B. P-GAA-R15 Procedimiento de monitoreo PM2.5 ambiental PQ200 37 Anexo C. P-GAA-R16 Mantenimiento y calibración PQ-200- Manejo del calibrador deltacal P-GAA-R28. 37 Anexo D. P-GAA-R17 Protocolo de pesaje 39 Anexo E. P-GAA-R18 Manejo del eliminador de cargas estáticas BIY01-OUR 39 Anexo F. P-GAA-R19 Embalaje de muestra-P-GAA-R21 Manejo y preservación de muestras-P-GAA-R22 Rechazo de muestras 40 Anexo G. Procedimiento fuentes fijas P-GAA-R23 V1.-Procedimiento fuentes fijas P-GAA-R23 V2 46 Anexo H. Determinación de metales en material particulado mediante Espectroscopia de Fluorescencia de Rayos X por Energía Dispersiva EDXRF P-GAA-R24 47 Anexo I. Protocolo aniones y cationes P-GAA-R25 54 Anexo J. Formatos 64

F-GAA-R30 FORMATO PESAJE PM2.5.

F-GAA-R31 FORMATO CADENA DE CUSTODIA.

F-GAA-R32 FORMATO RECHAZO DE MUESTRAS.

F-GAA-R33 FORMATO REGISTRO DIARIO DE DATOS DE CAMPO.

F-GAA-R34 FORMATO CALIBRACIÓN MUESTREADOR MATERIAL PARTICULADO PQ200 PM2.5.

F-GAA-R35 REGISTRO DE DATOS DE ANÁLISIS ELEMENTAL PM2.5 XRF.

F-GAA-R36 FORMATO DE CHEQUEO MONITOREO PM2.5.

F-GAA-R38 FORMATO DATOS CALCULO DE PM2.5. Anexo K Balance de masa y energético de una caldera de carbón como metodología para validar emisiones de PM2.5 71 Anexo L. cronogramas de monitoreo 76 Anexo M. Registro de pesaje F-GAA-R30 76 Anexo N. Espectros de análisis por XRF de algunas muestras de PM2.5. 85



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Anexo O. Protocolo OC-DC-DRI Anexo P. Lineamentos de control de PM2.5. Anexo Q. Avance Financiero 171



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INTRODUCCIÓN Durante los últimos años, el Área Metroplolitana del Valle de Aburrá como autoridad ambiental ha hecho parte del Convenio de Cooperación Científico Tecnológica REDAIRE, integrado por la Universidad Nacional de Colombia, la Universidad de Antioquia, la Universidad Pontificia Bolivariana, la Universidad de Medellín, el Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, CORNARE, CORANTIOQUIA, el IDEAM y el Ministerio del Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. Los proyectos desarrollados en el marco del Convenio han permitido la dotación de herramientas para la toma de decisiones y la prestacion de servicios de asesoría por parte de dichas entidades y el desarrollo de actividades relacionadas con la operación de los sistemas de observación e información de variables meteorológicas y de calidad del aire, compartiendo información y materiales didácticos, científicos y tecnológicos y divulgando estudios desarrollados en torno a temáticas relacionadas. Con el fin de dar continuidad a este trabajo de sinergia, cuyo enfoque fundamental es beneficiar la comunidad mediante la ejecución de la Política de Control y Prevención de la Calidad del Aire en el Valle de Aburrá y del Plan de acción Metropolitano 2008-2011, se desarrolló este proyecto de invvestigaciòn “Caracterización del PM2.5 en tres Zonas del Valle de Aburrá”, mediante el cual se pretende entregar como productos relacionados con este contaminante, los siguientes productos: un marco referencial de formación en procesos de combustión, Protocolos de caracterización de muestras PM 2.5,,Protocolos de medición de PM2.5 en ambiente y fuentes de combustión, Estimación del aporte de fuentes de combustión en tres zonas del Valle de Aburrá, una propuesta de criterios técnicos para toma de decisiones en el control de emisiones de PM2.5 relacionado con las fuentes de combustión y Lineamientos para informar a la comunidad sobre este contaminante. Con la información generada se espera afinar las simulaciones diarias de calidad del aire y generar criterios para la implementación de Plan de Descontaminación en este trienio y de los Planes Operacionales, en caso de episodios de contaminación en las zonas criticas del Valle de Aburrá ya identificadas, con el fin de orientar a la comunidad en la protección de su salud. Un propósito igualmente importante es aprovechar este tipo de estudios para contribuir a la generación de conciencia en la comunidad de cómo la calidad de vida está íntimamente relacionada con la calidad del ambiente en especial con la calidad del aire que respiramos y a su vez éstas, con nuestras acciones cotidianas, lo cual de alguna manera significa que la responsabilidad es de todos. En todo este contexto la Universidad juega papel fundamental dada la responsabilidad social que como institución de educación tiene frente a la comunidad y en concordancia con los compromisos adquiridos, en este sentido, responsabilidad que en gran medida se concreta en los Productos de Investigación que se entregan en el presente estudio sobre la características químicas del aire que respiramos los habitantes de las Zonas Norte, Centro y Sur del Valle del Aburrà.



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RESUMEN El proyecto “Caracterización y análisis de la contribución de PM 2.5 en tres(3) zonas del Valle de Aburrá”, actualmente ejecutado por los Grupos de Investigación GHYGAM Y GIGA del Politécnico Colombiano J.I.C y la Universidad de Antioquia, inició actividades logísticas administrativas y técnicas el 31 de agosto de 2009. En la fase inicial se desarrollaron actividades relacionadas con el análisis de las características técnicas de operación de los equipos, tecnologías de análisis químicos e intercambio con expertos a nivel internacional, en especial con investigadores del Instituto de investigaciones de Nevada DRI, que han alimentado la metodología y necesariamente han implicado modificaciones al diseño original propuesto. La selección de los sitios específicos de monitoreo y elementos necesarios para la custodia y embalaje de las muestras tomó un tiempo inicialmente no considerado, dadas las exigencias de calibración, análisis y toma de las muestras del PM 2.5, que enriquecieron la elaboración de los Protocolos con énfasis en el control de calidad de los parámetros de operación y procesamiento de los datos. Para la fecha se han encontrado dificultades en la metodologías analíticas relacionadas con la masa depositada en los filtros, lo cual tiene dependencia directa con las condiciones de monitoreo, en especial en fuentes fijas. Estas situaciones han conllevado a un mayor análisis y definición de los tiempos de medición, llegándose a balances de masa que permiten explicar las masas determinadas en los filtros. Como primer logro se preparó un marco teórico sobre los factores que influyen en los procesos de combustión mediante la convocatoria al Seminario Material Particulado y Calidad de Combustibles de automoción, realizado los días 8 y 9 de Noviembre 2009, con la participación de expertos nacionales e internacionales en materia de combustión y con la valiosa asistencia de investigadores del país que enriquecieron los postulados con su activa dinámica y motivación. Las teorías planteadas han sido de gran apoyo y guía para el estudio, validando la alta importancia de la realización de un consenso de expertos en temáticas de tanta trascendencia como lo es, el acercamiento al conocimiento del complejo comportamiento de los procesos de combustión, como fuentes primarias de las partículas finas presentes en el ambiente. Los Protocolos para medición ambiental, determinación de emisiones provenientes de combustión externa y caracterización del PM 2.5 han sido desarrollados tomando como referencia los métodos estándar y fundamentalmente, incorporando variables de alta sensibilidad en los resultados. Estos protocolos se evalúan en 100% habiendo sido posible la incorporación de experiencias de mejoramiento y afinación durante el desarrollo de las actividades investigativas. La ubicación simultánea de dos (2) equipos de medición ambiental PQ- 200 de manera alterna en el periodo noviembre 2009 - Mayo de 2010 en las tres (3) zonas del Valle de Aburrá seleccionadas: Zona Centro de la ciudad de Medellín, Zona Norte, Municipio de Bello y Zona Sur, Municipio de Itagüí, ha permitido la toma de 30 muestras en cada una



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de ellas y la determinación de las concentraciones ambientales de PM 2.5. De igual manera se avanzó en la estimación de las concentraciones de fondo de este contaminante mediante la ubicación del set de equipos en una zona urbana durante tres (3) días, significando una información valiosa para la real dimensión de la contaminación por material particulado fino en el Valle de Aburrá. En cuanto al monitoreo del PM 2.5, en fuentes fijas tipo combustión fueron difíciles dadas las condiciones de medición y cambios en la plataforma de las chimeneas implicando tiempos no considerados inicialmente y experimentos adicionales para la puesta en marcha de los protocolos elaborados con base en lo reportado en la literatura y avalado por la EPA. Con el fin de estudiar el comportamiento del equipo emisor durante el muestreo se realizaron balances de masa y energía a partir del siguiente conocimiento: realización de mediciones de caracterización y análisis de fuentes de emisión de PM2.5 utilizando filtros de teflón y filtros de cuarzo en mediciones en chimeneas de una serie de empresas pertenecientes al Valle de Aburra. La información necesaria para el balance energético es la siguiente: Tipo de combustible usado, Composición del combustible, Temperatura de los gases de combustión, Composición de los gases, Caudal de gases emitidos, Material particulado recolectado en filtros PM<2.5µg; 2.5 µg<PM<10 µg y PM>10 µg. y Humedad recolectada durante el muestreo. En el balance energético es determinante el aporte del combustible calculado con base en su poder calorífico inferior, a las condiciones de trabajo (es decir base húmeda) y el flujo de combustible. Para conocer este aporte, se debe tener información sobre los flujos de combustible y sobre los poderes caloríficos, aplicables a las condiciones de trabajo reales durante los muestreos. Idealmente se debe contar con esta información, la cual se recoge durante la visita a la empresa y durante el muestreo, siendo una variable de considerable imprecisión de acuerdo con las diferentes maneras en las cuales se realizan los reportes en las empresas. Finalmente es posible a realizar una corrección a la emisión estimada del PM 2.5 comparando las condiciones reales de monitoreo, las condiciones de operación de las plantas de energía y las mismas condiciones validadas de acuerdo al balance de energía. De igual manera se han aplicado los parámetros de control de calidad de las técnicas analíticas de caracterización con el objetivo de establecer criterios de interpretación de la composición y del aporte de las fuentes de emisión del PM 2.5, disponiéndose a la fecha del análisis elemental, composición de aniones, carbono orgánico y carbono elemental para 65 de las 90 muestras ambientales esperadas. En cuanto a la estimación del aporte de las fuentes de emisión del PM2.5., como un primer acercamiento y tomando como referencia que elementos pueden relacionarse mediante análisis de correlación lineal por pares de elementos para inferir la fuente de la cual provienen, su comportamiento e interacción (Sonibare et al., 2005), puede inferirse de manera cualitativa sobre el aporte de emisiones vehiculares y reacciones derivadas de productos de combustión, así mismo como partículas provenientes de la resuspensiòn en



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vías, como aportadores de las partículas finas en la atmósfera de la Zona Norte del Valle de Aburrá. La fase siguiente y final del estudio es la aplicación de modelo fuente receptor, en el cual se han realizado pruebas de validación y estructuras de matrices que se constituyen en un 60% de la operación de software, quedando como parte de resultados la generación de aportes que se someterán a validación estadística. De igual manera se cuenta con la asesoría de la experta Argentina Laura Dawidowki en la modelación con la herramienta SPSS permitiendo la confrontación con el modelo MCF 1.0 y ajuste de los aportes de las fuentes de combustión a las concentraciones PM2.5 Para el planteamiento de parámetros direccionados al control del PM2.5 en el Valle del Aburrá , se tomó como punto de partida, una revisión de los referentes existentes a nivel internacional y nacional y de este contexto, obtener los postulados de la propuesta Regional identificando aquellos posibles de aplicar y en los que se implementan actualmente, observar acciones mejoradoras. En la fase actual se está ha realizado la revisión y está en discusión lo pertinente a lo fijado como meta en los lineamientos de control con base en este referente bibliográfico de contexto local, regional, nacional e internacional. Con referencia a Lineamientos para informar a la comunidad sobre el cumplimiento de la responsabilidad ambiental e información sobre la composición de las muestras de PM2.5

respirable, actualmente está en diseño un guión didáctico sobre la temática, para ser llevado a formato de video y emplearlo en la socialización del proyecto garantizando la comprensión de los riesgos de exposición al contaminante en cuestión, pero lo más importante, lograr la concienciación de la comunidad para que participe de manera activa en las acciones mejoradoras cotidianas que conlleven de manera conjunta con los demás sectores, a la disminución de las concentraciones respirables del PM2.5 en el Valle de Aburrá.. Finalmente se termina la ejecución del proyecto con tres eventos de socialización de los resultados en las zonas de estudio y el informe global de resultados .

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LA CONTRIBUCIÓN DE FUENTES DE MATERIAL PARTICULADO PM2.5 EN TRES (3)

ZONAS DEL VALLE DE ABURRÁ.

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1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL Contribuir a la gestión de Calidad del Aire mediante el análisis fisicoquímico de las muestras ambientales de material particulado PM2.5 en tres zonas del Valle de Aburrá 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Comprender a nivel macro los procesos de formación del PM2.5 en el Valle de Aburrá

Desarrollar técnicas de muestreo que permita estudiar el PM2.5 generado por las fuentes de combustión seleccionadas, mediante la integración de los métodos existentes y aplicación de recursos de las instituciones vinculadas en el proyecto.

Aplicar las técnicas analíticas de caracterización del PM2.5 y validar los resultados mediante la realización de contra muestras con laboratorios certificados a nivel internacional.

Conocer los perfiles de PM2.5 en nueve fuentes de emisión en la zona de estudio.

Realizar un diagnóstico de la participación de fuentes de emisión a la contaminación por PM2.5 en las zonas de estudio.

Trabajar mancomunadamente con el Área Metropolitana del Valle del Aburrá en la construcción de criterios sólidos para la toma de decisiones en la gestión de la calidad del aire, en cuanto a la reducción de PM2.5.

Asesorar al Área Metropolitana del Valle del Aburrá en el Plan de Mejoramiento de la Calidad del Aire en cuanto a la meta de reducción del PM2.5.



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2. ANTECEDENTES Los avances en investigación sobre las diferentes temáticas abordadas sobre la contaminación atmosférica en el Valle del Aburrá, evidencian que se hace necesario un mayor acercamiento al conocimiento de las fuentes de emisión y en particular, la estimación de sus aportes en diferentes zonas de impacto determinantes para la valoración de las estrategias de vigilancia y control que requieren las autoridades y organismos con competencias ambientales, para el cumplimiento de los estándares de calidad del aire y protección de la población expuesta. En el Valle de Aburrá se han realizado diferentes estudios1 apoyados en general por las autoridades ambientales, en especial por el Área Metropolitana del Valle de Aburrá, abordando entre otras las siguientes temáticas:

Estudio de la dispersión de los contaminantes.

Inventario de emisiones de fuentes fijas y móviles.

Caracterización del PST.

Balances de consumo de energía como elementos base para el cálculo de emisiones e instrumentos de planificación.

Determinación de concentraciones de fondo para material particulado total e impactos sobre la salud y estudios de la relación causa efecto de la exposición de los contaminantes atmosféricos.

Modelo de análisis de las causas que inciden en la variación de la calidad del aire

Determinación del aporte de fuentes a la contaminación por PM2.5. De estos avances y del contexto mundial, se deduce que es contundente la necesidad de una mayor aproximación al conocimiento del aporte de las fuentes de emisión de las partículas finas como variables de planeación y concertación con los sectores involucrados en la problemática de la contaminación ambiental, facilitando la aplicación de las diversas estrategias de control y participación ciudadana, tendientes a la reducción de los niveles de los contaminantes en el aire. Como parte del objetivo de tener un mayor conocimiento de las fuentes de emisión de las partículas finas, es importante conocer aspectos relacionados con su naturaleza fisicoquímica, con sus emisiones, con su formación y con su distribución en tamaños. Estos temas no han sido estudiados todavía en el Valle de Aburrá para las partículas finas, PM2.5 y contribuir a este conocimiento es un aporte central de esta investigación. En un área urbana concentrada, las fuentes primarias de origen antropogénico son generalmente los mayores aportantes de las partículas PM2.5 y entre ellas se encuentran, El transporte automotor a base de combustibles fósiles, calderas de carbón y otros combustibles fósiles, las vías como depósito de partículas formadas por resuspensión de

1 Conocimientos Metropolitanos Gestión de la Calidad del Aire del Valle de Aburrá, 2007



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componentes del suelo, residuos de hollín y desgaste de llantas y frenos, arrastre de partículas por acción del viento y otras partículas que por su naturaleza puedas ser resuspendidas. Otras fuentes consideradas por su aporte, que puede ser significativo son las canchas de arenilla, las quemas, canteras, partículas de origen natural: polen, residuos de hojas y tallos, componentes del suelo residuos de pieles y plumaje de animales al igual que sus excrementos, todos estos residuos por los factores mencionados, hacen parte de los particulados en el aire, y en especial en la fracción fina PM2.5, objeto del presente estudio. En este contexto los Grupos de investigación en Gestión Ambiental del Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid -GHYGAM-y de la Universidad de Antioquia -GIGA- respectivamente, con la coofinanciación del Área Metropolitana del Valle de Aburrá, abordaron en el 2006 la valoración aproximada de los aportes de diferentes fuentes a la contaminación por PM10 en la zona Centro del municipio de Medellín y por PST en los municipios Itagüí y Girardota. Las variables investigadas implican un avance significativo en las técnicas analíticas, métodos de monitoreo de fuentes y en el mejoramiento del algoritmo fundamental del Modelo Fuente Receptor MCF 1.0 desarrollado por ambos grupos. La técnicas de obtención de las muestras de PM10 y PST de las fuentes de material particulado aplicadas en estudios previos pueden ser aplicadas para el monitoreo del PM2.5 (AMVA et al. 2007) implicando mayor disponibilidad de recursos, personal capacitado y apoyo de expertos. Para la ejecución del proyecto se ha trabajado con equipos nuevos de muestreo en fuentes y en ambientes y de pesaje, apropiados para las exigentes condiciones del PM2.5 En cuanto a las técnicas analíticas en estudios previos (Cetesb,1997), se evidenció la importancia de tener muy en cuenta las complicaciones resultantes de la composición misma de los filtros en los cuales se recolectan las muestras ambientales, dando lugar a errores en las determinaciones fisicoquímicas. En este sentido, es importante refinar los proceso de estandarización de las determinaciones químicas de elementos inorgánicos sobre filtros de cuarzo, dado que por sus características fisicoquímicas y por su costo, es el medio filtrante más usado en las redes de monitoreo de la calidad del aire a nivel local y nacional. La investigación profundiza el tema analítico en los siguientes aspectos:

Se está trabajando con filtros de teflón y de cuarzo, en lo posible en forma paralela, tanto a nivel de muestras ambientales como de muestras de fuentes.

Se están validando los resultados mediante el estudio paralelo de muestras de comparación en dos laboratorios, uno de ellos de referencia y se trabaja con protocolos rigurosos y métodos estandarizados de muestreo, manejo y custodia de muestra y análisis.

Se ha seleccionado un conjunto de variables a determinar, que se aproxima a un cierre de los balances de masa, lo cual permite criticar la información recogida.

Como punto de desarrollo en la capacidad de innovación en herramientas técnicas y de gestión, así mismo se encuentra la necesidad de sistematizar en mayor grado e



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incorporar otras variables en la modelación matemática, base del Modelo Receptor en su versión inicial, MCF:1.0. En este sentido, el contar con un conocimiento real del PM2.5 de las fuentes y del PM2.5 que aparece en los ambientes, es lo que posibilita el establecimiento de modelos de tipo fuente receptor. Esta temática no había sido abordada antes para el caso del PM2.5 y esta investigación lo aborda directamente. Dada la actual política de uso de combustibles limpios como indicador de alta competitividad a nivel internacional e incluida en los planes de acción de las autoridades ambientales, ECOPETROL ha firmado en mayo 22 de 2008, el Convenio Interadministrativo N° 010 DE 2008 con el Área Metropolitana del Valle de Aburrá y la Alcaldía de Medellín, el cual se enmarca en los actuales lineamientos del Pacto por la Calidad del aire en el Valle de Aburrá (AMVA, 2007). A nivel nacional e internacional se ha avanzado considerablemente en diversos instrumentos técnicos, económicos y de gestión para el mejoramiento de la calidad del aire (Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Territorial de Colombia, Foro Nacional Ambiental, 2008; Gobierno de Chile, 2007 y otros modelos de Gobierno como el Distrito Federal México. A nivel regional se han desarrollado diferentes investigaciones de manera proactiva, con la participación de los diferentes sectores (Behrentz et al, 2008), y consenso de expertos y el propósito es continuar con el avance en la temática de la caracterización de las fuentes emisoras tendientes a la identificación de parámetros de control como garantes del cumplimiento de la responsabilidad social frente al medio ambiente y a la protección de la salud de la comunidad. Es así como en este estudio desarrollado de manera paralela con la caracterización de las emisiones del diesel, se aborda la valoración del impacto en el mejoramiento en la calidad de los combustibles se propone la estimación de los aportes de las fuentes de combustión en tres zonas residenciales Área Metropolitana. Los resultados que se obtengan sobre la contribución de las fuentes de combustión a las concentraciones de PM2.5 en estas zonas, facilitará la implementación de programas de mejoramiento de la calidad del aire con la participación de los sectores involucrados en esta problemática y con la posibilidad de valorar el impacto sobre la calidad del aire de las diferentes acciones emprendidas. En este caso en particular, las diversas estrategias de mejoramiento de la calidad del diesel, por parte de ECOPETROL, donde se involucran diferentes acciones y escenarios, que paralelos a las actividades del proyecto, permitirán evaluar el grado de avance en términos de calidad del aire.



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3. ESTADO DEL ARTE 3.1 MATERIAL PARTICULADO: GENERACIÓN, COMPOSICIÓN E IMPACTO El material particulado (PM) es uno de los principales contaminantes del aire, el cual consiste en una mezcla de sustancias que pueden ser sólidas, líquidas o una combinación de las anteriores que están suspendidas en la atmósfera y varían en tamaño, composición y origen representando una compleja mezcla de compuestos orgánicos e inorgánicos, donde los principales constituyentes son: metales, aniones (sulfatos, nitratos, cloruros), hollín y material volátil. Este contaminante es clasificado de acuerdo con su diámetro aerodinámico o tamaño en partículas suspendidas totales (PST), lo cual hace referencia a partículas con tamaño

menor a 50 m; PM10: partículas con diámetro aerodinámico menor a 10 m y partículas

finas (PM2.5), cuyo tamaño es menor a 2.5 m. Algunas de las partículas presentes en el aire son emitidas directamente a la atmósfera a través de diferentes procesos antropogénicos y naturales (partículas primarias), el transporte automotor a base de combustibles fósiles (gasolina y diesel), calderas de carbón y fuel oil, actividad industrial y otros procesos de combustión. Particularmente, en este caso existen varios tipos de calderas, siendo las de tipo carbón pulverizado en el hogar, las que tienen mayor aporte en la emisión de cenizas (Restrepo, 1974). El carbón y el aire precalentado entran en combustión directa de acuerdo con los requerimientos de generación de vapor y en este aspecto, lograr una buena relación aire combustible regulada hace que se alcance una combustión óptima. De acuerdo con la ubicación de los quemadores; el tipo de fabricante; el aire primario, secundario y aún terciario; la temperatura de fusión de las cenizas de carbón y la temperatura de generación de la caldera, varía la cantidad, tipo y tamaño de las partículas descargadas al ambiente. La cantidad y composición de las cenizas emitidas en la quema de carbón dependen fundamentalmente de los siguientes factores a saber: composición del carbón, diseño de la caldera y la generación de vapor. De igual manera, las vías se han convertido en una fuente importante de aglomerados de partículas, dado que son depósitos de diferentes materiales provenientes de la erosión del suelo, hollín, desgaste de llantas y frenos y otros procesos allí involucrados, que inducen a la resuspensión por acción del viento y otros mecanismos adicionales. Igualmente, se presenta un aporte significativo de partículas por las canchas de arenilla, las quemas, canteras, partículas de origen natural: polen, residuos de hojas y tallos, componentes del suelo, residuos de pieles y plumaje de animales al igual que sus excrementos. Otras partículas son formadas en el aire (partículas secundarias), generalmente por reacciones químicas de gases contaminantes como los óxidos de nitrógeno, principalmente emitidos por el tráfico automotor y algunos procesos industriales, y óxidos de azufre, resultado de la combustión de combustibles con contenido de sulfuro.



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Dados los diferentes efectos, que ocasiona el material particulado de acuerdo con su composición, tamaño, distribución y su comportamiento en la atmósfera, éste ha sido objeto de estudio a nivel global, llevando a la definición de normas de calidad y protección para la población con mayor énfasis en las fracciones finas de este contaminante: PM10 y PM2.5 (POPE III, C, et al. 2002) y siendo de tendencia mundial los avances en la fracción

menor a una (1) m, PM1.0 (Smichowski et al 2004). En Ciudad Juárez (México), investigadores como Cortez-Lugo M. et al., 2004., evaluaron los diferentes niveles de material particulado PM2.5, a lo largo de una vía de alto tráfico vehicular (avenida Tecnológico, en Ciudad Juárez, Chihuahua, México). Las determinaciones se realizaron durante cinco (5) días, a diferentes distancias y se analizó la información, haciendo uso de la estadística no paramétrica. Dentro de los resultados, se encontró una tendencia de decrecimiento o disminución significativa, de las medianas de las PM2.5, conforme se aleja el punto de medición con la distancia de la vía. A partir de los 100m, se presentó una diferencia de la mediana del orden del 40.6%, en comparación con la mediana registrada sobre la avenida. Como conclusión principal, se puede destacar el decrecimiento que sufren las partículas PM2.5, a partir de los 100 m de distancia en las vías con alto tráfico. Se resalta además, la importancia con lo encontrado, toda vez que dicha disminución tendrá efectos positivos para la población expuesta, de futuros proyectos relacionados con la componente social.

encuentran antes de los 100 metros iníciales de distancias de las avenidas con alto tráfico y que a partir de este valor, la exposición al contaminante disminuye y este resultado se empleará en estudios epidemiológicos, donde se pueda ver el efecto a la salud, según la exposición a emisiones vehiculares, de poblaciones ubicadas distancias conocidas de las vías de mayor tráfico. Finalmente, vale la pena resaltar el trabajo mostrado por Rojas, N. Y., (2008), en el que se ilustra como del total del material particulado respirable (PM10) de Bogotá - Colombia, se fracciona así: 60% responsabilidad de las fuentes fijas y 40% restante, corresponde al aporte de las fuentes móviles. En el estudio, el investigador cuestiona los faltantes que tiene la ciudad para poder estimar el impacto de los contaminantes sobre la población y dentro de los cuestionamientos establece dos tipos de información (una por conocer y otra que es requerida), así: conocer cómo impactan las fuentes a la salud de la población expuesta, lograr el paso o el salto desde el impacto del contaminante, al impacto de las fuentes contaminantes, establecer responsabilidades según el tipo de fuente, así como el aporte de las fuentes a la contaminación del aire. Lo anterior, permitirá realizar aportes a la gestión y el control de los contaminantes y a la evaluación del impacto sobre la salud de la población y finalmente, establecer relaciones complejas entre las fuentes y la contaminación del aire. Por lo tanto, se requiere caracterizar el material particulado (composición química y distribución por tamaño), contar con modelos receptor y complementarlos con modelos de dispersión de contaminantes. Finalmente, relaciona los estudios que en esta vía se realizan o han realizado en el país (tres en total, de los cuales dos a la fecha del trabajo estaban en ejecución).



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3.2 IMPACTOS A LA SALUD La importancia de conocer sobre la presencia del material particulado en la atmósfera, radica principalmente en los graves efectos que este tipo de contaminación tiene sobre la salud de las personas. Recientes estudios epidemiológicos a nivel nacional y otros a nivel mundial (Rosales Castillo, J. A. 2001, Pope III, C, et al. 2002; 2004, Larsen, B. 2004), han sido llevados a cabo, con el fin de encontrar evidencias contundentes sobre la asociación que existe entre la exposición a concentraciones de material particulado en ambiente y los efectos a la salud. En este sentido, los resultados indican en general que cambios en la concentración de PM10 en todos los niveles de exposición y en cortos intervalos de tiempo, traen como consecuencia efectos importantes a la salud, entre los que se cuentan: inflamación del pulmón, síntomas respiratorios, efectos adversos al sistema cardiovascular, incremento en uso de medicamentos, admisiones a hospitales, ausentismo laboral y escolar, e incluso la muerte (Rosales Castillo, J. A. 2001). La exposición a PM2.5 muestra una fuerte asociación con mortalidad, indicando un aumento del 6% en el riesgo de muerte por

diferentes causas debido al incremento en 10 g/m3 en su concentración (Pope III, C, et al. 2002). Otros estudios concluyen que los principales efectos relacionados con exposiciones a partículas finas por largos periodos de tiempo incluyen: enfermedades pulmonares de obstrucción crónica, reducción en la capacidad funcional del pulmón en niños y adultos, y reducción en la expectativa de vida, debido a mortalidad cardiopulmonar y probabilidad de adquirir cáncer de pulmón (Pope III, C, et al. 2004). En Colombia, el costo promedio anual es estimado en 1.500 billones de pesos, donde el 65% está asociado con mortalidad y 35% con morbilidad, debido a problemas de contaminación del aire en zonas urbanas. Además, se estima que el material particulado causa alrededor de 6000 muertes prematuras, 7400 nuevos casos de bronquitis crónica, 13000 hospitalizaciones y 255000 visitas de emergencia anualmente en las grandes ciudades del país (Larsen, B. 2004). El Valle de Aburrá por su ubicación geográfica y condiciones topográficas especiales, dificultan la dispersión de sus contaminantes, estimados en 1.726.583 ton/año (Toro, 2005). Igualmente, cuenta con un alto flujo vehicular que para el año 2005 se cree está cercano a 550.619 vehículos distribuidos en 416109 livianos y 134510 pesados (AMVA y UPB, 2006) y con patrones de conducción que aumentan las emisiones, siendo un factor de difícil control. Todas estas características hacen de esta región, un sitio de gran preocupación ambiental, dado que teniendo en cuenta la información recolectada en la Red de Vigilancia de la calidad del aire, se incumple la norma de calidad del aire tanto para el material particulado total (PST), como para el respirable (PM10). Los estudios epidemiológicos realizados durante el 2006 y el 2007 (Martínez López y Otros, 2007) han mostrado y demostrado, relaciones directas entre las afecciones respiratorias agudas y la concentración de partículas de PM10, generando el incremento de enfermedades cardiovasculares y el cáncer de pulmón. Dada la complejidad de este fenómeno y sus implicaciones en la salud humana, a nivel mundial se ha trabajado sobre



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diferentes metodologías y estrategias para estimar el aporte de las fuentes de material particulado a los niveles de contaminación evaluados en redes de monitoreo de calidad del aire mediante la aplicación de Modelos Fuente Receptor. (Smichowski et al, 2004). Siendo el transporte automotor una de las principales fuentes de contaminación atmosférica más importante, que está relacionada directamente con el tipo de combustible consumido, es prioritario en el contexto nacional y regional considerar algunas de las principales propiedades de uno de los combustibles de mayor consumo, como es el caso del Diesel. Rojas (2008), establece que el proceso de transformación de la energía química de este combustible en energía mecánica por parte de los motores tipo Diesel, permite la formación de material particulado, debido a la formación de zonas de baja temperatura o de baja disponibilidad de oxígeno en el frente de llama durante la combustión. La calidad de la combustión depende, principalmente, de las características de la inyección del combustible, de las características de mezclado entre el combustible y el aire, y de la presencia de combustible y aceite lubricante en las paredes de la cámara de combustión y en los asientos de las válvulas de aire. En estas zonas, reacciones de pirólisis forman hidrocarburos policíclicos aromáticos, los cuales promueven la formación de estructuras de fulerenos que, al aglomerarse, forman partículas esféricas de entre 10 y 70 nm de diámetro. Estas partículas, a su vez, se aglomeran entre sí para formar partículas alargadas y ramificadas. Sobre estas partículas, compuestos semivolátiles tales como compuestos orgánicos solubles, sulfatos y nitratos asociados con agua, se condensan al enfriarse los gases de combustión. Incluso nuevas nano partículas, del orden de 10nm, forman nuevos núcleos líquidos de ácido sulfúrico y sulfatos, sobre los cuales se condensan los compuestos semivolátiles durante el enfriamiento. Cada vehículo a diesel emite alrededor de 45 a 80 veces la masa de partículas que emite un vehículo a gasolina con la misma potencia, dependiendo de sus condiciones de operación. En términos de concentración en número de partículas, un vehículo a diesel emite entre 3 y varios miles de veces el número de partículas emitido por un vehículo a gasolina, también dependiendo de sus condiciones de operación. (Maricq M., 2007) En 1998, la Agencia de Protección Ambiental de California, identificó el material particulado diesel como un contaminante tóxico del aire basado en su potencial de causar cáncer, muertes prematuras, y otros problemas de salud. Los niños son los más vulnerables ya que sus pulmones están desarrollándose y posteriormente serán quienes tengan serios problemas de salud. Cada año en California, el material particulado diesel contribuye a 2000 muertes prematuras y miles de admisiones hospitalarias, ataques de asma y otros síntomas respiratorios. La totalidad de las emisiones de motores diesel son responsables de la mayoría de riesgos de cáncer en ambientes exteriores. Adicionalmente, las partículas diesel causan reducción de la visibilidad y es un potencial agente de efecto invernadero involucrado en el calentamiento global. Con los antecedentes presentados sobre los efectos ocasionados por la exposición a diferentes concentraciones de material particulado y en especial a la fracción fina, a nivel mundial se han trazado líneas estratégicas para obtener mayor información sobre las



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diferentes fuentes de emisión con el propósito de ejecutar acciones para su control, que garanticen la reducción de los niveles de contaminación. Una de las líneas abordadas a nivel mundial es el estudio y seguimiento de las partículas desde su origen hasta su captura, denominados modelos inversos ó modelos fuente-receptor. 3.3 MODELOS RELACIONADOS CON LA DETERMINACIÓN DE MATERIAL PARTICULADO FINO El avance en los estudios de la contaminación atmosférica a nivel mundial se ha mostrado la aplicación de los modelos fuente receptor para la estimación del aporte de fuentes de emisión basados en principios químicos y otros en una correlación estadística. Los modelos químicos parten del muestreo y caracterización del material particulado mediante la realización de técnicas químicas de alta sensibilidad y bajo parámetros estrictos de control de calidad a partir de cuya información se procede a un balance de masa y estimación del aporte e las fuentes modeladas como es el caso del CMB (Watson, John, EPA, 2004) y el MCF 1.0 (Gómez et al, 2007). Los modelos estadísticos se basan en el análisis multivariable de un número de datos de caracterización y en el ajuste altamente riguroso de grupos de fuentes que puedan dar explicación a las especies químicas evaluadas, se aplican en estos casos los modelos UNMIX (Ronald C, 2000) y PMF (Positive Matrix Factorización) entre otros. En Colombia son varias las experiencias en estimación de aportes de fuentes mediante la aplicación de los diferentes modelos citados como es el caso de la Universidad de los Andes con el Modelo SDA para la estimación de aportes de fuentes de PM10 - PM2.5 , la Universidad Nacional y Universidad de la Salle con el Modelo PMF y para el caso del Valle de Aburrá, el Modelo MCF 1.0 basado en balance de masa y correlación de perfiles de fuentes y caracterización del material particulado, ha permitido la aproximación al conocimiento de la contribución de fuentes de PST y PM10. Algunos de estos trabajos serán detallados más adelante. Para tener una visión de contexto sobre las aplicaciones de los diferentes Modelos Receptor, a continuación se presenta un revisión de estudios en el ámbito internacional y nacional. 3.3.1 Aplicaciones de los modelos inversos en el ámbito internacional. Aplicaciones de los modelos inversos han permitido valorar la participación o aportes de las diferentes fuentes de emisión a la contaminación existente en las grandes ciudades del mundo. A nivel de Suramérica, Chile es el caso donde a partir de la caracterización del PM2.5 y su relación con el inventario de emisiones se estimó que en el Área Metropolitana de Santiago de Chile, las fuentes fijas (industrias), participan con el 21% del material particulado respirable (PM10) (CONAMA, 2007).



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El laboratorio cuenta con acreditación en diferentes parámetros (gases, precipitación y partículas) y se destaca la determinación de partículas PM10 de la norma UNE EN 12341:1999. La Directiva especifica que se pueden utilizar o bien los captadores de referencia descritos por la norma o aquellos otros que demuestren su equivalencia, sin embargo, dentro de los aspectos más relevantes se destacan el caudal durante la captación y el análisis gravimétrico de los filtros. En el estudio se presentan algunos requisitos de cumplimiento para el cumplimiento de las muestras (condiciones del cuarto de pesaje y condiciones de la balanza, manejo de los filtros y cuidados especiales durante el pesaje). Finalmente, se ilustran las condiciones óptimas para muestreos PST, PM10 y PM2.5. Por lo tanto, por los requerimientos del presente proyecto, se adjunta sólo lo que hace alusión a este último contaminante. Se empleó el captador Partisol FRM 2000 que lleva un impactador WINS a un caudal de 1m3/hora con un filtro de teflón de 47 mm de diámetro La calibración se realizó por el Área de Contaminación Atmosférica del laboratorio, utilizando un patrón de caudal Dry Cal DC 2M, calibrado previamente por el laboratorio acreditado de calibración TECNATOM S.A. El captador LVS-3 con un caudal de 2,3 m3/hora y un filtro de cuarzo de 47 mm de diámetro. La calibración del caudal se realizó por el laboratorio acreditado de calibración TECNATOM S.A. El cuarto de balanzas estuvo acondicionado de acuerdo con la norma UNE EN 12341, obteniéndose datos de temperatura y humedad relativa, por medio de una sonda Vaisala HMP 233 calibrada por el laboratorio acreditado INTA. La balanza Mettler AT 201 con una sensibilidad de 10 μg estaba calibrada por el laboratorio Mettler y verificada por medio de pesas E2 certificadas por el mismo laboratorio Mettler. El trabajo incluyó mediciones tanto en Madrid capital como en la población suburbana de Majadahonda y en este sentido, se han determinando además de la concentración de las fracciones de PST, PM10 y PM2.5, relaciones entre PST/PM10 y PM10/PM2.5. Los resultados de PM2.5 promedio encontrados tanto en Madrid como Majadahonda fueron: 27 μg/m3 con una desviación estándar de 40 μg/m3, un máximo de 178 μg/m3 (polvo Sahariano) y un mínimo de 1 μg/m3, para 445 días de muestreo y de 19 μg/m3 con una desviación estándar de 40 μg/m3, un máximo de 92 μg/m3 (polvo Sahariano) y un mínimo de 1 μg/m3, para 440 días de muestreo. Dentro de los resultados se obtuvieron factores tanto trimestrales como para todo el periodo de muestreo y se pudo establecer una variación con el tiempo y la estación. Se puede apreciar que los factores van variando con el tiempo y la estación del año. La Facultad de Ciencias de la Universidad Santiago de Chile, en el año 2006 realizó una investigación denominada “Estudio retrospectivo de filtros de material particulado PM10 en sus fracciones fina y gruesa para estaciones de la Red Macam II en el periodo 2003-2006”. El objetivo del estudio se enfocó en determinar las tendencias en las concentraciones de material particulado y compuestos químicos presentes en Santiago desde el 1 de Septiembre de 2003 hasta el 30 de Agosto de 2006 y la combinación de los resultados con los obtenidos en otros estudios previos realizados entre 1998 y 2003. En el estudio se realizaron mediciones con el uso de un equipo dicotómico localizado en la estación Parque O’Higgins de la Red Macam II y en los análisis de rayos X., se seleccionó una



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muestra cada cuatro días y el método aplicado fue el de Fluorescencia de Rayos X mediante dispersión de energía, adelantado en un laboratorio de Nevada (EEUU). Las mediciones (529 en total), fueron tomadas mediante un equipo dicotómico en la estación Parque O'Higgins de la Red Macam (Septiembre de 2003 a Agosto del 2006). En la aplicación del análisis de rayos X, se seleccionó un filtro cada cuatro días, evitando anomalías en las masas de los filtros y la técnica aplicada fue la del método de "Fluorescencia de Rayos X mediante dispersión de energía" en el "Desert Research Institute" en Nevada, EEUU. Se destaca también la aplicación de modelos fuente receptor, que han sido aplicados en diferentes partes del mundo con buenos resultados, como por ejemplo el CMB 8 Receptor Model, el cual utiliza caracterizaciones de fuentes para evaluar las posibles contribuciones a un receptor o zona específica. En este modelo se asume que la concentración total de la especie química en particular que está presente en una muestra ambiental dada, es una combinación lineal de las contribuciones individuales de las diferentes fuentes de emisión, teniendo como principio la ley de conservación de la masa. El modelo UNMIX desarrollado para la EPA por Henry R. C. en el año 2000, busca resolver el problema complejo de determinación de las contribuciones de las fuentes para cada muestra ambiental de partículas recolectadas. El principio de diseño es similar al CMB 8, pero resolviendo el sistema de ecuaciones multivariables a partir de la alimentación de la composición química de una muestra ambiental y dando como salida, el número y composición de las fuentes posibles que satisfacen la combinación lineal de la masa aportada. Se podría incluso decir que ambos modelos (CMB 8 y UNMIX), tienen una limitante de aplicación y obedece al sistema de balanceo y error, a partir de perfiles de fuentes conocidos no disponibles en nuestro medio. De acuerdo con esta limitante los Grupos de Investigación GHYGAM y GIGA del Politécnico Colombiano J.I.C y Universidad de Antioquia, idearon el desarrollo de un modelo invertido ó modelo receptor, denominado MCF 1.0, cuya alimentación está basada en la caracterización de las partículas emitidas por las fuentes y que permite en el tiempo, la construcción de una base de datos de perfiles de fuentes hoy no disponible. Esta información se logra teniendo como referencia propiedades comunes y aerosoles que son típicos en ciertas fuentes y se relacionan con su composición y tamaño (Oliveira,et al, Cetesb, 2003). La estructura del Modelo MCF 1.0 será presentada en la Sección 3.3.2. En los estudios realizados en Brasil), realizaron un análisis de los datos acumulados entre 1981 y 1995, para la información obtenida por el CETES. El estudio tuvo por objetivo, identificar las principales fuentes de emisión de las partículas que son inhaladas por la población en las regiones de Cerqueira César, en la ciudad de Sao Paulo. Así como, identificar las fuentes y entender y cuantificar la participación de varias categorías de fuentes en la aplicación del modelo receptor y conocer los principales constituyentes químicos de las partículas, teniendo como base un conjunto de las muestras recolectadas



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en la estación ubicada en el sitio. Finalmente, las muestras colectadas en Guarulhos y en Sao Caetano del sur, fueron procesadas y sus resultados presentados en informes. Existen dos tipos de modelos que permiten evaluar la contribución de las fuentes individuales de contaminación, que son los modelos receptores y los de emisión. Los de emisión, parten de las tasas de emisión y de los factores de dispersión para fuentes específicas y calculan los impactos de estas fuentes en el sitio receptor. A partir de los inventarios de emisión y de la información meteorológica adecuada, estos modelos consiguen hacer un estimativo de las concentraciones de contaminantes gaseosos debidos a las fuentes específicas. Estos modelos no son muy adecuados para el caso del material particulado, pues las emisiones son más dispersas y de difícil cuantificación, siendo producidas tanto por fuentes puntuales como por fuentes no puntuales, esto es, cada pedazo de superficie (por ejemplo un pedazo de vía no pavimentada, pilas de materiales, etc.), expuestas al viento, se convierten en un emisor potencial y los factores de emisión por unidad de área son difíciles de estimar y presentan gran variedad. Los modelos receptores por otro lado, en el caso de aerosoles, se basan en sus propiedades que son en lo común, una fuente y un receptor y que son características de determinadas fuentes, tales como composición química y tamaño. En la parte experimental se evaluó tres tipos de muestras: ambientales, con muestras tomadas en el barrio Cerqueira César (estación telemétrica, localizada en la Facultad de Salud Pública de la USP). La estación está localizada a 7 metros de una avenida con alto tráfico vehicular. La altura de captación fue de 3.5 m a nivel de piso (aproximadamente), empleando para ello, equipos dicotómicos, equipados con filtros de teflón (para análisis de gravimétricos de Fluorescencia de Rayos X y Cromatografía iónica y cuarzo para determinar el contenido de carbono. Ambas técnicas son detalladas en el artículo. De acuerdo con los investigadores, el muestreador tiene un impactador virtual que separa aerodinámicamente las partículas en dos fracciones, unas de 0.0 a 2.5 μm denominadas partículas finas y otras de 2.5 a 10 μm, denominadas partículas gruesas. En segundo lugar, se captó muestras de fuentes como polvo de las vías, emisión de vehículos etc., que contienen muchas fuentes individuales cuyas composición de las emisiones puede variar considerablemente. Así mismo, una caracterización de las principales fuentes fue efectuada simultáneamente con las muestras ambientales. Entre las conclusiones más relevantes para el sitio de monitoreo, están:

Las fuentes vehiculares son predominantes en este sitio, especialmente en la fracción fina que a su vez, es la mayor fracción del material particulado respirable (consecuencia importante para la salud de la población expuesta). Más allá de los carbonos secundarios, también las concentraciones de sulfatos secundarios son bastante significativos en la fracción fina, presentando un efecto importante sobre la degradación de la visibilidad (partículas en la franja de 0.1 a 2.0 μm).



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En relación con las fuentes vehiculares, distinguen dos tipos de contaminantes (partículados primarios y secundarios), donde los primeros están asociados con vehículos a diesel y que son los más importantes, na vez que sus factores de emisión son mayores y en lo relación con los particulados secundarios, éstos tienen como precursores los compuestos orgánicos, los vehículos livianos se constituyen en su principal blanco.

El aporte de aerosoles provenientes del polvo de la vía, se encontró que es mayor la composición en fracción gruesa que en fina.

3.3.2 Aplicaciones de los modelos inversos en el ámbito nacional. Dentro de los trabajos referenciados se pueden destacar los siguientes: Estudio Software Modelo de Correlación de Fuentes de Material Particulado y Muestras Tomadas en el Ambiente (U de A y Politécnico Colombiano JIC, 2006), en el que las fuentes calderas de carbón y fuel oil tienen alta incidencia en los niveles de concentración de PST en la zona centro de la ciudad de Medellín con aportes de 15.25 % y 7.12 % respectivamente. La selección de las muestras de material particulado proveniente de la combustión de carbón mineral y de fuel oil de calderas se realizó consultando inicialmente la base de datos consignada en el inventario de emisiones de fuentes fijas -IEFFI- , (UPB-AMVA 2006), en el cual se mejoró la base de datos de empresas que para el año 2005 estaban registradas con atmosféricas. El estudio incluyo diferentes fuentes de contaminación por material particulado, entre ellas están: calderas a carbón, calderas fuel oil, vehículos a gasolina, vehículos a fuel oil, vías, canchas de arena, material de construcción, material vegetal y una última fuente para ajustar el balance de masa, denominada “otros” y que corresponde a fuentes no conocidas o identificadas que aportan material particulado. Se incluye también dentro de la revisión a escala nacional, el trabajo de investigación adelantada por la Universidad de los Andes, para la ciudad de Bogotá (Behrentz et al., 2006). En este proyecto se caracterizaron muestras de material particulado y se aplicó la técnica de modelación por receptores. Los muestreos se realizaron entre mayo y diciembre de 2007, en diferentes zonas representativas del perímetro urbano de la ciudad y se incluyeron los sectores industrial, residencial y de alto tráfico vehicular. Dentro de las determinaciones realizadas en el estudio, los investigadores decidieron evaluar en cada una de las muestras tomadas, diferentes especies químicas. Por lo tanto, se incluyó la determinación de aniones (fluoruro, cloruro, nitrito, sulfato, bromuro, nitrat y fosfatos) y de cationes (litio, sodio, amonio, potasio, magnesio y calcio). Adicionalmente, se midieron 23 especies diferentes de metales (plata, aluminio, boro, bario, bismuto, calcio, cadmio, cobalto, cromo, cobre, hierro, galio, indio, potasio, litio, magnesio, manganeso, sodio, níquel, plomo, estroncio, talio y zinc). Por otro lado, en relación con la modelación por receptores, se seleccionó el método de análisis por componentes principales, acoplado con una variación tipo Varimax y una regresión lineal múltiple. La técnica se aplicó a cada una de las zonas de estudio y a ambas fracciones de material particulado (PM10 y PM2.5).



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Dentro de los antecedentes presentados por los investigadores, se lista una serie de trabajos que en el tema de modelación, identificación y cuantificación de fuentes de contaminación, clasificación química de las muestras, etc., mostrando un serie de trabajos que se vienen realizando a nivel mundial (Estados Unidos, Taiwan, China, Chile, Australia, Tokio, Pakistan, Dinamarca, Italia, entre otros.) y registran algunos aspectos fundamentales relacionados con cada estudio. Dentro de la componente metodológica, la investigación contó con una muestra de 248 filtros (PM10 y PM2.5), acompañadas de información meteorológica y filmaciones digitales en intervalos de tiempo, que sirvieron para estimar el tráfico vehicular en zonas aledañas a los sitios de monitoreo. Como punto de partida del proyecto, se estableció una metodología para la identificación de fuentes, que estuvo compuesta por dos grandes actividades: (1) caracterización del material particulado divido a su vez en: actividades de selección preliminar de la zona de estudio y del tamaño de muestra, realización de la campaña de monitoreo y determinaciones analíticas y (2) selección y ejecución del modelo y análisis de resultados. En el documento se relaciona información de gran valor, que deberá ser tenida en cuenta en proyectos futuros que se encaminan en el estudio de la calidad del aire, como son: el desarrollo de las campañas de monitoreo, la instrumentación y los equipos necesarios, el tipo de filtros y su manejo, así mismo, toda la información relacionada con la aplicación del modelo receptor. Por último, el estudio concluye que se deben cubrir varias necesidades en estudios venideros, como son: la inclusión del vanadio y el carbono elemental como especies clave y continuar con estudios adicionales que permitan complementar los resultados obtenidos. Por otro lado, el estudio muestra una diferencia clara entre los contenidos de contaminación en la zona industrial (promedio diario PM10 de 110µg/m3), versus otros sectores de la ciudad, donde en los primeros valores superan en mucho las otras zonas. En las relaciones PM2.5/PM10, en los tres sitios se encontraron valores uniformes y cercanos al 50%. A partir del aparte del estudio “Caracterización del material particulado menor a 10 micras en siete ciudades colombianas”, desarrollado por la Universidad de la Salle, para el Ministerio del Medio Ambiente y Desarrollo Territorial en el año 2007, se observa que en relación con las demás ciudades estudiadas (Bogotá, Santiago de Cali, Barranquilla, Bucaramanga, Pereira y Nobsa), Medellín es la principal fuente de aporte de material particulado. Se establecen tres orígenes del material particulado: las fuentes móviles, las fuentes fijas y el material geológico, éste último en forma de polvo arrastrado por el viento, producido por la industria de la construcción, resuspendido de las vías o generado por el tráfico vehicular. Se encontró también que los Nitratos, Sulfatos y el Amonio que terminan en el Material Particulado PM10, provienen principalmente de las fuentes móviles y que éstas no aportan Plomo. Por otro lado, se estimó que las fuentes industriales o fijas si aportan cantidades considerables de Plomo. En este sentido, se encontró para cada una de las ciudades dentro del estudio, su aporte en términos del origen del material particulado.



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En relación con el aporte de material PM10, se define a la ciudad de Medellín, como la ciudad de mayor aporte en concentración con 77 µg/m3. Se evaluó además las concentraciones de metales, tales como calcio, plomo, hierro, cromo, zinc, cadmio, cobre y manganeso. Sin embargo, en la información a que se tuvo lugar para el presente análisis, no es claro cuál es el método analítico empleado para el análisis de los diferentes metales, así como de los sitios físicos en los que se obtienen las muestras finales para los respectivos análisis. Pero en particular, se reporta a Medellín como la ciudad con el mayor aporte en calcio, con concentraciones promedio de 3.61 µg/m3. En cuanto a otros metales estudiados como el plomo, hierro, cromo, cadmio zinc, entre otros, la ciudad de Medellín registra valores inferiores a otras ciudades y las diferentes concentraciones encontradas, se asocian con actividades industriales específicas. En el análisis de la concentración de carbono orgánico (CO) y carbono elemental (CE) encontrada en las ciudades analizadas, se registra la ciudad de Medellín, como la ciudad de mayor aporte en concentración de CO promedio en las muestras de Material Particulado PM10, seguida de la ciudad de Bucaramanga y que ciudades como Bogotá, Barranquilla y Nobsa son las de menor concentración de este componente. Adicionalmente, en relación con las concentraciones de iones como fluoruros, nitratos, sulfatos y amonio, su presencia es de origen mayoritariamente secundario y provienen de la reacción de precursores gaseosos naturales y antropogénicos, por lo tanto, es posible su presencia esté asociada con la dinámica atmosférica que gobierna las atmosferas de las diferentes ciudades. Otros análisis como los de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP´s), han sido realizados en el presente estudio y en este sentido, la ciudad de Medellín exceptuando las concentraciones promedio de pireno, registra unos de los valores más bajos en concentración de estos compuestos. Es importante considerar que los valores encontrados deben llamar la atención, toda vez que tienen un marcado impacto sobre la salud de la población expuesta.



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4. METODOLOGÍA Coherente con el propósito de contribuir a la gestión de calidad del aire mediante el análisis fisicoquímico de las muestras ambientales PM2.5 en tres zonas del Valle de Aburrá, se diseñó una metodología acorde con los objetivos propuestos, la cual comprende varias fases:

Desarrollo de documentación para el control de calidad de la información de generada.

Elaboración de un marco conceptual para la comprensión de la formación del PM2.5 en procesos de combustión.

Análisis metodológico e innovación de técnicas de muestreo del PM2.5 generado por las fuentes de combustión.

Aplicación de un balance de masa y modelación para estimar el aporte al PM2.5 de las fuentes en estudio.

Generación de una metodología que facilite el análisis de parámetros exitosos para la construcción de criterios sólidos para la toma de decisiones en la Gestión de la calidad del aire aplicables para el Valle del Aburrá tendientes a la reducción del PM2.5 en el ambiente.

A continuación se presentan las fases metodológicas señaladas. 4.1 CONTROL DE CALIDAD DE LA INFORMACIÓN Para el control de calidad de la información se establece como principio básico la trazabilidad consignada en documentos como procedimientos de operación estándar (SOP), formatos e instructivos, codificados de acuerdo con el Listado Maestro de Documentos de LA Red de Vigilancia de la Calidad del aire. La realización de auditorías internas permitirá la identificación de acciones preventivas y correctivas evidenciadas en el reporte de las actividades e informadas oportunamente a la dirección del proyecto. Se desarrollaron procedimientos estándar SOP bajo la Norma NTC 17025, para velar por la calidad de los datos, identificando y controlando de manera preventiva y correctiva los errores potenciales en la manipulación, transporte, almacenamiento, embalaje, preservación y análisis de las muestras.



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4.2 MARCO CONCEPTUAL SOBRE LOS PROCESOS DE FORMACIÓN DE PM2.5 Como parte central de esta metodología se presenta a la comunidad académica una propuesta para iniciar los proyectos de investigación a través de la realización de un evento que convocará expertos e investigadores en la temática “Material Particulado y Calidad de Combustibles para debatir el marco teórico que soporta la investigación y de esta manera, los resultados obtenidos en el estudio, puedan confrontarse con las teorías y modelos existentes con el consenso de la comunidad de expertos. El evento fue realizado con la asistencia de invitados internacionales, investigadores, representantes de la autoridad ambiental y estudiantes, generando información para la preparación de un artículo, actualmente en elaboración y cuyo avance se presenta en el Anexo A, el cual será alimentado a partir de los resultados del estudio. 4.3 METODOLOGÍA DE MUESTREO DEL PM2.5 La metodología para la medición del PM2.5 se aplica para la evaluación ambiental y el monitoreo en fuentes fijas de combustión. 4.3.1 Zonas de muestreo. Bello hace parte del Valle de Aburrá. La ciudad cuenta con un área total de 142,36 Km² de los cuales 19,7 Km² son suelo urbano y 122,66 km² son suelo rural. Este valle está totalmente urbanizado en su parte plana, y muy ocupado en sus laderas. Al valle lo cruza el Río Medellín, el cual corre en dirección sur-norte, y a lo largo de sus 70 kilómetros recibe en su recorrido el tributo de 57 quebradas.

Topográficamente la parte urbana de la ciudad es un plano inclinado que desciende desde 1.600 a 1.400 metros de altura sobre el nivel del mar. Bello está en la parte norte del valle y las montañas que rodean a la ciudad sobrepasan los 2.500 metros de altura.

La ciudad, por estar ubicada en la zona tórrida, no registra cambios estacionarios del clima. El índice promedio de precipitación es de 1.347 mm., y su temperatura está determinada por pisos térmicos que van del páramo, pasando por el frío hasta llegar al medio, en donde está la cabecera, la cual tiene una temperatura promedio de 23 °C durante todo el año, intercalando períodos secos y lluviosos y se ve refrescada por los vientos que se encañonan a lo largo del valle y que soplan durante todo el año.

De acuerdo con las cifras del DANE acerca del censo 2005, Bello cuenta con 371.973 habitantes. Es la segunda aglomeración urbana del área metropolitana del Valle de Aburrá, que suma en total 3.312.165 personas.

El municipio cuenta con una densidad poblacional de aproximadamente 2.496 por kilómetro cuadrado.

El 47.1% de sus habitantes son hombres y el 52,9% mujeres. La tasa de alfabetismo en la población mayor de 5 años de edad es del 92.9%.



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Los servicios públicos tienen alta cobertura, ya que el 96,9% de las viviendas cuenta con servicio de energía eléctrica, el 96,4% tiene servicio de acueducto y el 91,4% cuenta con comunicación telefónica.

Las principales actividades económicas se relacionan con textiles, concentrados, comercio organizado, comercio informal, explotación de areneras y canteras, en el área urbana. El área rural se dedica a la agricultura y ganadería en menor escala. Tanto la industria como el comercio han sido actividades económicas representativas en el municipio por su trayectoria y participación en el crecimiento económico. La actividad económica del municipio de Bello está representada en los siguientes sectores de acuerdo con sus niveles de participación:

Actividad Industrial

1. Textiles 18.30% 2. Madera, papel y editorial, Productos químicos, carbón, caucho, productos minerales y no metales 16.92% 3. Otras industrias no específicas 14.85% 4. Industrias metálicas básicas maquinaria y equipo 12.60% Actividad Comercial 1. Comercio al por menor (Incluye productos. agrícolas) 61.51% 2. Hotelería y alojamiento 26.14% 3. Transporte, almacenamiento y comunicaciones 9.60% 4. Comercio al por mayor 2.19% 5. Construcción 0.78% 4.3.1.2 Itagüí. Se encuentra localizado al sur del Valle de Aburrá, un valle de la Cordillera de los Andes, cuenta con una superficie de 17 km², siendo así el tercer municipio más pequeño de Colombia. El municipio está totalmente urbanizado en su parte plana.

Itagüí posee un relieve con alturas poco considerables, pertenecientes a la Cordillera Central. Las alturas principales son: Altos Manzanillo y los cerros de los Tres Dulces Nombres y El Cacique

De acuerdo con las cifras presentadas por el DANE del censo 2005, Itagüí cuenta actualmente con una población de 230.272 habitantes, siendo ésta la tercera aglomeración urbana del área metropolitana del Valle de Aburrá que suma un total de 3.312.165 personas. El municipio cuenta con una densidad poblacional de aproximadamente 13.545 habitantes por kilómetro cuadrado. El 47,2 % de la población son hombres y el 52,8 % mujeres. La ciudad cuenta con una tasa de analfabetismo del 4,9% en la población mayor de 5 años de edad.



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La ocupación industrial representa aproximadamente el 30% del territorio urbano del municipio. Se localiza principalmente en el corredor del río y a lo largo de la quebrada Doña María, formando barreras de comunicación entre los municipios aledaños al río Medellín y puede ser considerada como el elemento ordenador de los procesos de urbanización del municipio. La gran industria. Ubicamos bajo este concepto aquellas grandes empresas que no solo ocupan hoy grandes partes del territorio itagüiseño, sino que por demás fueron motor del desarrollo industrial de la ciudad. Inicialmente este tipo de desarrollo industrial se ubica a lo largo de la quebrada Doña María y solo a partir de la década del 30, con la instalación de Coltejer, comienza el desarrollo industrial hacia el oriente, es decir, ocupando la margen izquierda del río. Ocupan estos desarrollos aproximadamente la mitad del área industrial del municipio. La mediana industria se localiza principalmente a lo largo del corredor de la autopista, conformando la fachada del municipio desde esta importante vía regional. Sobre el eje de la quebrada se localizan algunas pequeñas zonas industriales que aún se encuentran en desarrollo. Parte de estos desarrollos industriales, que se encontraba por fuera de estos dos grandes ejes, ha ido lentamente desalojando el municipio. Se caracterizan estos desarrollos por la forma de ocupación del espacio urbano, el cual no es en la mayoría de los casos favorable a la calidad urbana del municipio, tanto por los índices de contaminación (ruido, material particulado, descargas de residuos sólidos y líquidos), como por la forma particular de ocupar el espacio (elevada ocupación del suelo, calidades arquitectónicas y espaciales deficientes). La pequeña industria se localiza en cualquier lugar del municipio, se asocia a la ocupación residencial y comercial, hecho que dificulta su reglamentación y control. Este tipo de desarrollos tiende a desplazar la vivienda en algunos sectores urbanos, como es el sector ligado al centro de la moda. La industria ladrillera se asocia directamente a las zonas rurales, pues de las pocas ladrilleras que aún subsistían en el área urbana solo una continúa en funcionamiento, las demás se encuentran como lotes desafectados que buscan integrarse a otro tipo de actividades urbanas. A diferencia de la industria, el comercio se establece como elemento de unión entre los desarrollos de vivienda, los municipios que conforman el área metropolitana y la industria. Es, con la industria el uso más importante del municipio, pues llega a conformarse en el centro de actividades comerciales de la zona sur del área metropolitana, incluyendo el sur del municipio de Medellín. Para otro tipo de actividades mayoritarias y de comercios específicos, Itagüí se convierte en centro metropolitano. Comercio mayoritario, asociado a la plaza mayorista que por sus dimensiones y la importancia que juega a nivel metropolitano es necesario considerar aparte. Se localiza en la parte norte, haciendo parte del corredor industrial, es un amplio complejo comercial que sirve principalmente a Medellín. Corredor industrial, comercial y de bodegas, localizado a lo largo de la carrera 42, debido al tipo de comercio, tiene características de



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centro industrial y metropolitano, siendo uno de los principales desarrollos del área metropolitana, al confluir allí el centro de la construcción, del mueble y de la moda. Corredores de actividades múltiples. Son sectores comerciales asociados a las principales vías urbanas y el centro de la ciudad. En general no fueron sectores planificados, presentando hoy serios conflictos vehiculares. En general se asocian estos desarrollos con comercios populares que prestan grandes servicios al área metropolitana (centro de la moda) y a la ciudad. Por ser comercios populares no presentan calidades espaciales, deteriorando la imagen del municipio. Con el acuerdo 040 de 1994, se ha tratado de impulsar el desarrollo de corredores comerciales a lo largo de las principales vías. En algunas de ellas, los asentamientos comerciales eran ya un hecho, mientras que en otras, se presentaban desarrollos incipientes, de acuerdo con la importancia que jugaban las vías dentro de la comunicación municipal e intermunicipal. Estos desarrollos comerciales no se dieron simultáneos con una política de circulación y transporte, pues nunca se plantearon necesidades de ampliar las vías o de generar sitios de parqueo que dieran una solución a los problemas ya existentes de congestión e invasión de los pocos espacios públicos existentes. De suerte que la solución planteada se convirtió en uno de los principales puntos de los conflictos espaciales que vive el municipio. Las actividades de comercio barrial se encuentran dispersas en el área municipal. En la medida en que los barrios se consolidan espacial y económicamente, estas actividades se van desarrollando a lo largo de las vías principales. De igual forma esta actividad se encuentra dispersa, caracterizándose por bares y tiendas que aparecen y desaparecen según la dinámica económica del momento. 4.3.1.3 Medellín. Medellín genera el 53% del empleo de la población metropolitana ocupada en actividades industriales. El 89% del total de las empresas que operan en la ciudad son microempresas: El 9.7% son PYMES y el 1.3% son grandes empresas. La alta cantidad de fábricas, el alto flujo vehicular, la gran tala, la quema de árboles y la rotulación de tierras vírgenes han traído un aumento en gases industriales que han modificado el clima local del área metropolitana, principalmente en los sectores industriales como el centro de Medellín y por su posición geográfica en el valle de aburra. El centro de Medellín posee un área de 896,41 hectáreas. Perímetro enmarcado entre las calles 30 y 77, puente Guayaquil y Jardín Botánico, y carreras 39 y 65, entre el Teatro Pablo Tobón Uribe y el barrio Carlos E. Restrepo. El Plan de Ordenamiento Territorial POT, señala que el Centro sigue siendo el principal referente histórico y cultural de la ciudad y sus actividades siguen convocando a una buena parte de la población municipal y regional. Así mismo, afirma que el Centro de la ciudad de Medellín es hoy un centro amplio que cumple funciones locales, metropolitanas y regionales. Su delimitación administrativa y su caracterización funcional incluyen el centro original o "Centro Tradicional" donde se concentraron hasta hace pocos años la mayoría de los principales servicios institucionales y actividades representativas de la ciudad, así como los desarrollos aledaños que fueron periferia de la ciudad inicial, y



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algunos desarrollos vecinos donde se relocalizó recientemente la actividad administrativa gubernamental y han venido concentrándose los principales equipamientos representativos de interés supramunicipal. La zona centro de la ciudad es atravesada por tres vías principales: La Avenida oriental, la Avenida Ferrocarril y la Vía Regional, por las cuales transitan los vehículos de todas las clases, que van de norte a sur, esto limita el acceso al centro de la ciudad en donde son muy comunes las congestiones de tránsito. Por su condición geográfica recibe en su mayor parte del tiempo influencia de vientos de dirección norte sur. Alcaldía de Medellín. Plan de Ordenamiento Territorial, noviembre 2009. Las Fig. 1.-2. y 3. Ilustran la cobertura del monitoreo de PM2.5 en estas zonas.



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Fig. 1. Zona de monitoreo PM2.5 Municipio de Bello-Antioquia, Colombia 2009



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Fig. 2. Zona de monitoreo PM2.5 Municipio de Itagüí-Antioquia, Colombia 2009



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Fig. 3. Zona de monitoreo PM2.5 Municipio de Medellín-Antioquia, Colombia 2009

La captura de 30 muestras de PM2.5 para cada una de las zonas en estudio, durante un periodo de monitoreo de cuatro(4) meses, se toma como una muestra representativa del 20 % de las muestras que deben ser tomadas durante un periodo de monitoreo anual de calidad del aire (MADT, 2010). La definición del periodo de muestreo no se corresponde con alguna variable en especial, sino que se toma como parámetro de cumplimiento a la duración del proyecto en cuestión, fijado por el Área Metropolitana del Valle del Aburrà. Esta muestra permite la aplicación del Modelo MCF 1.0 de acuerdo con el balance de masa por cada día que se realiza y que conlleva a la estimación diaria del aporte de la fuentes en un lapso de tiempo que permite comprender la variabilidad de las emisiones. De igual manera esta muestra permitirá la aplicación del Software SPSS análisis de componentes principales, en el cual se tomará la base de modelación para 90 datos de caracterización. Se proyecta realizar una comparación arrojada por los dos Modelos Receptores. 4.3.2 Metodología de medición ambiental PM2.5. Para el muestreo de material particulado inferior a 2.5 micrones se ha desarrollado el Protocolo de monitoreo ambiental de PM2.5 presentado de manera detallada en el Anexo B., incluyendo el Procedimiento P-GAA-R15 para el manejo, mantenimiento, calibración, montaje y desmontaje del equipo



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PQ-200 marca BGI Instrument utilizado para las mediciones. La Fig. 4. Corresponde a una vista general del equipo ampliamente detallado en el procedimiento citado.

Fig. 4. Vista general del equipo de medición ambiental de PM2.5

Fuente: PQ200 & PQ200A Air Sampler INSTRUCTION MANUAL, PM2.5 Designation RFPS-0498-116,

PM10 Designation RFPS-1298-125, BGI Incorporated. Julio 2008.

El equipo PQ-200 marca BGI Instrument opera bajo normatividad EPA EQPM-0202-142, siendo su característica principal el controlador PID (Proporcional, Integral y Derivativo), el cual garantiza a través del tiempo un flujo constante de aire por los separadores de PM10 y PM2.5 de 16.67 lpm. Se pueden obtener registros de presión, temperatura ambiente, temperatura en el filtro, carga de la batería, autonomía eléctrica dado que posee batería, controlador PID para el caudal del equipo, cuya función consiste en hacer variar la apertura de la electroválvula por medio de sensores de presión manteniendo el flujo constante debido a la saturación del filtro con el paso del tiempo. El control de flujo se logra dado que a medida que el filtro se satura de partículas, disminuye el caudal efectivo de la bomba, el controlador opera la electroválvula y regula el paso de aire por ésta, siempre comparando su valor nominal. Para este control de operación del equipo se ha desarrollado el procedimiento de calibración y mantenimiento P-GAA-R16 en el cual se incluye el manejo del calibrador delta cal marca BGI, P-GAA-R28 (Ver Anexo C). Se resalta la disponibilidad del temporizador y programador EPA para mediciones ambientales, batería de respaldo con una autonomía de 30 horas aproximadamente para no interrumpir el monitoreo. El sistema dispone de sensores de temperatura y presión barométrica para convertir las condiciones del sitio de muestreo en condiciones estándar y así poder comparar los resultados obtenidos con parámetros internacionales.



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CALIBRADOR DELTACAL (BGI). Mediante el calibrador de tasa volumétrica de flujo de aire deltacal marca BGI desarrollado con la EPA de EE.UU., para uso de muestreadores de PM10 y PM2.5, se realiza la verificación y la calibración de las variables de operación del equipo de monitoreo ambiental PQ-200 (Ver Foto 1 y Fig. 5.). La calibración, como requisito fundamental en cualquier tipo de muestreo, ya sea con equipos automáticos ó semiautomáticos, opera básicamente con un caudal del equipo de 16.67 lpm. Este calibrador permite verificar y calibrar la temperatura ambiente y temperatura en el filtro del equipo además de la presión barométrica, siendo estos datos fundamentales para el cálculo de las condiciones estándar del equipo. Igualmente está provisto de un panel de visualización y ajuste, en conjunto con un cabezote y una sonda de temperatura. Foto 1. Calibrador DELTACAL (BGI)

Fuente: http://www.envcoglobal.com/catalog/product/stationary-pm-hardware/deltacal-dc1-calibrator.html



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Fig. 5. Calibrador Equipo PQ-200

Fuente: DeltaCal INSTRUCTION MANUAL, EPA-FRM compatible field audit calibrator, NIST traceable- ISO 9001:2008, BGI Incorporated. Junio 2009.

En la etapa del pre muestreo los filtros se colocan en una cámara de desecado, cerrada herméticamente durante 48 horas. Al iniciar la actividad de pesaje, antes de colocar el filtro en la recámara de la balanza, se eliminan las cargas estáticas del filtro por medio de un desionizador, eliminando esta causa de error de suma importancia. Este procedimiento se desarrolla antes y después del muestreo para el cálculo de la masa y la concentración de las partículas en el filtro. Debido a la sensibilidad que se requiere para las muestras de PM2.5, se presenta la necesidad de estandarizar las mediciones y evitar errores y desviaciones para el posterior análisis químico el cual reporta la verdadera composición de la muestra, reflejo de la



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calidad de aire en la zona de muestreo. El control de las variables más relevantes como es el pesaje contribuye a la exactitud y veracidad del análisis realizado. En consecuencia de esto, se construye el protocolo de pesaje P-GAA-R17, Anexo D., y el SOP para eliminador de cargas estáticas, P-GAA-R18, Anexo E., que hacen parte integral de este informe. La estructuración de manera adecuada del protocolo de pesaje para filtros de 47mm que colectan muestras de PM2.5 para verificación de calidad de aire en fuentes fijas y móviles, se basa principalmente en la norma ICONTEC NTC/ISO 17025 y la Resolución 610 del 10 de Marzo de 2010 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (Bogotá), que contiene la norma de calidad del aire o nivel de inmisión para Colombia, normas imprescindibles para el control de calidad medioambiental. Este protocolo contiene la metodología completa para el proceso de pesaje de las muestras de PM2.5, desde el pre-muestreo hasta el post-muestreo, haciendo un control permanente sobre cada una de las etapas. Adicionalmente, describe cada uno de los equipos y materiales necesarios para este proceso y la tolerancia o sensibilidad requerida para cada uno, debido a la especialidad de las muestras a trabajar por su pequeña masa y variación en la humedad. Una vez calculada la concentración de material particulado retenida en los filtros éstos serán guardados bajo refrigeración a -20 °C hasta su análisis químico. Para la protección de las muestras durante las diferentes etapas en la determinación de las concentraciones del s PM2.5 se desarrolló la cadena de custodia conformada por los siguientes procedimientos operativos estándar: Rechazo de muestras P-GAA-R22, manejo y preservación de muestras P-GAA-R21 y embalaje de muestras: P-GAA-R19 agrupados en el Anexo F. Como parte final y resumen del proceso de monitoreo del PM2.5, en las Fig. 6. y 7. se presentan los diagramas de flujo para el procedimiento de pesaje de filtros ambientales y fuentes y para el monitoreo de PM2.5 ambiental, que también señala los puntos de control y la documentación requerida. 4.3.3 Registro de la información meteorológica. El registro de la información meteorológica se realizó en la estación meteorológica Weather station marca Davis, provista de Pluviómetro, anemómetro, termómetro e higrómetro, que capta variables de presión, cantidad de lluvia, dirección y velocidad del viento, temperatura y humedad relativa, una fotografía de ésta se presenta en la Fig. 8. Un Data Logger (consola Vantange Pro2 ) indica la línea de las variables de medición brindando la opción de conectar la consola Vantage Pro 2 mediante un cable USB al computador. Trabaja directamente con el software de gestión de datos “Weather link”, compatible con las consolas Vantage. El software genera Gráficas de todas las variables en los periodos de tiempo a elegir, visualizar y almacenar en tiempo.



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Fig. 6. Diagrama de flujo para pesaje de filtros ambientales y de fuentes



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Fig. 7. Diagrama de flujo para Monitoreo de PM2.5 ambiental



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Fig. 8. Estación meteorológica Davis

Fuente: http://www.ambientweather.com/61dawivaprop.html

4.3.4. Muestreo de fuentes de combustión. De acuerdo con las metas propuestas por el Área Metropolitana del Valle de Aburrá en el Plan de mejoramiento de la calidad del aire en cuanto a la reducción de las concentraciones de PM2.5, se han seleccionado como fuentes de seguimiento y estudio los procesos de combustión. Las muestras de fuentes fijas tomadas en 15 fuentes para un total de 45, de las cuales 20 muestras serán analizadas en los parámetros químicos que evaluarán su composición elemental y orgánica. De acuerdo con lo reportado por el Área Metropolitana del Valle de Aburrá y) diferentes trabajos de investigación desarrollados por algunas universidades de la región (grupos GIGA y GASURE de la U de A), respecto a la distribución de usos de los combustibles fósiles por el sector industrial, en la actualidad en el Valle de Aburrá se encuentra que aproximadamente el 60% de las empresas utilizan carbón para alimentar los procesos de combustión, los cuales en la mayoría de los casos, buscan la generación con vapor de agua para satisfacer la demanda en sus procesos productivos. En segundo lugar, se ubica el Fuel Oil con un 14%, seguido por el Gas Natural y el Diesel con porcentajes de 13% y 11.5%, respectivamente. Finalmente, se demanda madera, GLP y otros crudos en un muy bajo porcentaje (2% aproximadamente). Bajo los criterios expuestos, los monitoreos de fuentes fijas de combustión externa se distribuirán de la siguiente manera:



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Calderas de carbón: 9

Calderas consumo Fuel Oil y Diesel: 3

Calderas consumo Otros crudos: 2

Calderas consumo Gas: 1

Con el fin de enfatizar en los costos de realización de las mediciones de material particulado menor a 2.5 micras (PM2.5) en chimeneas de procesos de combustión, se analizaron diferentes alternativas para la selección de la metodología de separación del contaminante en estudio. Estas alternativas se enmarcan en dos grupos: equipos comerciales y arreglos para llevar a cabo la medición. Los arreglos son necesarios dado que en ciertos equipos comerciales no pueden instalarse directamente en la chimenea para llevar a cabo las pruebas y además sus principios de funcionamiento requieren condiciones de dilución, temperatura y presión de los gases a los cuales se les pretende determinar la composición de material particulado presente. Inicialmente deben considerarse las características típicas de estos sistemas de medición: Desde el punto de vista de los equipos disponibles comercialmente debe considerarse que estos permiten hacer uso de dispositivos calibrados de fábrica (siempre y cuando sean obtenidos desde proveedores confiables), se dispone información completa de estos dispositivos tal como: condiciones físicas de operación, flujos requeridos y tiempos recomendados de muestreo. Sin embargo muchos de estos equipos no han sido completamente avalados por las entidades normativas internacionales, no quiere decir esto, que las determinaciones que puedan llevarse a cabo carezcan de confiabilidad. En cuanto a los arreglos fabricados, es importante considerar que muchos de ellos han sido recomendados por las entidades regulatorias. Sin embargo no se dispone de información suficiente de sus características de diseño y fabricación, razón por la cual se requieren inversiones importantes en ingeniería, fabricación y pruebas de calibración para asegurar su confiabilidad para llevar a cabo las mediciones necesarias. Teniendo en cuenta los planteamientos descritos, se seleccionó la alternativa de los equipos disponibles comercialmente los cuales son descritos a continuación: En la Fig. 9. se muestran tres diferentes tipos de equipos comerciales que pueden ser usados en la medición de PM 2.5 en chimeneas.



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Fig. 9. Equipos comerciales para la medición de PM2.5 en chimeneas

DISPOSITIVO 1 DISPOSITIVO 2 DISPOSITIVO 3 Impactador en cascada Tipo Mark III

Muestreador de Ciclones en cascada

Cabeza Andersen de etapas de impacto

El principio de operación del Dispositivo 1 es la variación (aumento) de la velocidad de los gases cuando pasan a través de boquillas con orificios de salida de tamaños conocidos ubicadas en serie y entre las cuales se ubica una placa que contiene las partículas que al impactar se quedan depositadas y permiten el flujo del gases con partículas menores hacia boquillas sucesivas del dispositivo. El principio de operación del Dispositivo 2 es el típico de un arreglo de ciclones en serie en los cuales las partículas mayores son descargadas por el fondo del ciclón y las partículas menores continúan con la corriente de gases hacia ciclones posteriores donde se hacen separaciones sucesivamente más finas. El principio de operación del Dispositivo 3 es similar, sin embargo éste cuenta con un arreglo alternativo de placas perforadas y de retención que varían la velocidad de los gases haciendo que las partículas se depositen durante la captación en las placas. Estos dispositivos comerciales pueden usarse en acople con arreglos adicionales para hacer determinaciones de mayor complejidad como es el caso de la determinación de partículas de material condensable. Así mismo son suministrados con bombas de vacío para la succión de los gases a flujos de diseño entre los 25,0 y 30,0 lpm. El uso de estos dispositivos ha sido avalado por Agencia de protección ambiental de los Estados Unidos (EPA) bajo los Métodos de Muestreo 5 y 201A (EPA). Después de este análisis, el equipo seleccionado es el dispositivo 2 Muestreador de Ciclones en cascada por sus características de aplicación al caso de aerosoles condensables. Como producto de este estudio se ha planteado la elaboración de un Protocolo para el muestreo de material particulado PM2.5 en fuentes fijas de combustión, buscando



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establecer un procedimiento basado en métodos estandarizados, en aras de obtener datos confiables que permitan conocer la distribución de este contaminante en los tipos de combustibles utilizados a nivel local, para tal fin se abordó la literatura tanto nacional como internacional en búsqueda de identificar las diferentes metodologías existentes. De dicha revisión se pudo extraer como texto base el Método 201A de la EPA a nivel internacional y adicionalmente se retomará la experiencia de investigadores colombianos en la aplicación local de estos métodos. La idea es que la información que se obtenga desde la parte analítica de la muestra, y las condiciones que rodean el muestreo, permitan desarrollar un análisis práctico ligado a las variaciones comunes que presentan los procesos de combustión en una línea de producción industrial colombiana. A continuación se hace una descripción detallada de la metodología para la captación del PM2.5: La muestra de gas se extrae a una tasa de flujo constante a través del punto seleccionado para el muestreo de PM2.5 en la chimenea al interior del dispositivo, que separa el material particulado mayor al rango de tamaños de PM10 y luego el material particulado en el rango del PM2.5. Las variaciones de las condiciones de muestreo isocinético se mantienen dentro de límites predefinidos, y luego la masa de partículas es determinada por gravimetría tras la eliminación de agua sin combinar. La Fig 10. es una representación del dispositivo de recolección del material particulado usado en las mediciones, referenciados y estandarizados por la EPA CFR 40 parte 60. Fig. 10. Dispositivo de medición del PM2.5

Los equipos mencionados a continuación, fueron parte del Tren de muestreo incorporado en las mediciones.



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En la Fig 11. se muestra un esquema del tren de muestreo del método EPA CTM 040. Dentro de los componentes principales del tren de muestreo se encuentran: la boquilla, el calibrador de PM10 y PM2.5, el soporte para filtro, el tubo de Pitot y la sonda de la línea. Se evaluará el material particulado fino sólido, PM2.5, pero no se incluyen los condensables, siendo ésta una primera aproximación a su valor real. Fig 11. Tren de muestreo en chimeneas.

Fuente: EPA OTM 27

La boquilla es de acero inoxidable (tipo 316 o equivalente) con punta cónica. Se recomienda el uso de las boquillas con las dimensiones de diseños especificadas en la Fig.12. Si las boquillas no cumplen con las especificaciones de diseño mostrados en esta Figura deben cumplir los criterios establecidos en la sección 5.2 del método EPA 201A del apéndice M del CFR 40 parte 51. También se recomienda contar con un gran número de boquillas con pequeños incrementos en el diámetro para aumentar la probabilidad de que una sola boquilla pueda ser utilizada para la travesía entera.



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Fig 12.Especificaciones de diseño de la boquilla

Diámetro de boquilla, d (pulgadas)

Ángulo del cono, θ (grados)

Inclinación exterior, φ (grados)

Longitud de entrada recta, ℓ (pulgadas)

Longitud total, L (pulgadas)

0.125 4 15 <0.05 2.710±0.05

0.136 4 15 <0.05 2.653±0.05

0.15 4 15 <0.05 2.553±0.05

0.164 5 15 <0.05 1.970±0.05

0.18 6 15 <0.05 1.572±0.05

0.197 6 15 <0.05 1.491±0.05

0.215 6 15 <0.05 1.450±0.05

0.233 6 15 <0.05 1.450±0.05

0.264 5 15 <0.05 1.450±0.05

0.3 4 15 <0.05 1.480±0.05

0.342 4 15 <0.05 1.450±0.05

0.39 3 15 <0.05 1.450±0.05

Especificaciones de diseño de la boquilla El calibrador debe ser de acero inoxidable (tipo 316 o equivalente), capaz de obtener la fracción PM2.5 y PM10. Este dispositivo debe estar conformado por ciclones que cumplan con las especificaciones de diseño y rangos de trabajo o ser un impactador de cascada previamente acreditado como calibrador. Debe utilizarse un soporte de filtro de acero inoxidable (tipo 316 o equivalente) apropiado para filtros de 63 o 47 mm de diámetro. El soporte para filtro se acopla luego de la salida del ciclón separador de PM2.5



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El Tubo de Pitot según método EPA 5, sección 2.1.3, debe ser de tipo S y sus líneas deben ser de tubos resistentes al calor. El tubo pitot debe acoplarse a la sonda con accesorios de acero inoxidable para permitir un monitoreo constante de la velocidad del gas. El recubrimiento de la sonda es opcional. Si se decide usar, debe ser un recubrimiento cilíndrico de borosilicato o vidrio de cuarzo con un sistema de calentamiento capaz de mantener la temperatura del gas en la sonda durante el muestreo a 120 ± 14ºC (248 ± 25 ºF). Otros instrumentos son requeridos también: un medidor de presión diferencial, un condensador, un sistema de medición, un barómetro y equipo de determinación de la densidad de gas. En cuanto a la selección de los puntos de muestreo, la fuente debe de disponer de al menos dos puertos, en caso de no poseerlos se debe realizar la previa gestión de la construcción de dichos puertos. Igual que en el método 5 de la EPA, sección 4.1.2, con excepción del uso las instrucciones sobre la selección del tamaño de la boquilla y tiempo de muestreo en este método. El uso de cualquier boquilla menor a 0,16 pulgadas de diámetro como es el caso de los medidores de PM2.5 requieren un diámetro de niple de muestreo de 6 pulgadas. En chimeneas de diámetros mayores o iguales a 2.5 metros se debe de disponer de cuatro puertos. Luego sigue unos criterios para la selección y adecuación del punto de muestreo, donde se dan parámetros técnicos y prácticos a considerar. Dentro del proceso de muestreo como tal, se considera también la recolección de la información durante el muestreo. Esta información es tan importante como el muestreo mismo, puesto que permite la interpretación de resultados posteriores e instantáneos del muestreo. Esta información también da criterios para suspender el muestreo dependiendo de las circunstancias. El protocolo obtenido se registra en el Sistema de calidad de la Red de monitoreo, en dos versiones, los cuales finalmente se integrarán en uno solo, P-GAA-R23, Anexo G. El arreglo implementado mostrado en la Fig. 12., se ajusta a los requerimientos del método EPA 201-A, donde el material particulado sólido es recogido en los ciclones. Es de aclarar que este primer avance en la medición del PM2.5 no incluye las partículas condensables o aerosoles. Para una segunda fase de este estudio se plantea la medición del PM2.5 total que incluiría los condensables que podrían ser atrapados en una serie de pasos sucesivos a través de diferentes soluciones estándar a una temperatura controlada. 4.3.5 Metodología para el balance de energía en procesos de combustión. Con el fin de estudiar el comportamiento del equipo emisor durante el muestreo se realizaron



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balances de masa y energía a partir del siguiente conocimiento: realización de mediciones de caracterización y análisis de fuentes de emisión de PM2.5 utilizando filtros de teflón y filtros de cuarzo en mediciones en chimeneas de una serie de empresas pertenecientes al Valle de Aburra. La información necesaria para el balance energético es la siguiente: Tipo de combustible usado. Composición del combustible. Temperatura de los gases de combustión. Composición de los gases de Combustión. Caudal de los gases emitidos. Material particulado recolectado en filtros PM<2.5µg; 2.5 µg<PM<10 µg y PM>10

µg. Humedad recolectada durante el muestreo.

Para el Balance de masa se aplicará la siguiente ecuación:

equiposencenizasgasescombCombentaire MPMMMM Ecuación 1.

donde cada una de las variables de la ecuación 1 está definida por: Maire ent: Flujo de aire que ingresa a la cámara de combustión. Kg/h. M comb: Flujo másico del combustible alimentado a la cámara de combustión, Kg/h. M gases comb: Flujo másico de gases de combustión generados, Kg/h. M cenizas en equipos: Flujo másico de inquemados recolectados en equipos de control, Kg/h. PM: Flujo másico de material particulado generado por la combustión, Kg/h. Para el Balance de energía se plantea la ecuación:

saleentra EE ………. Ecuación 2.

aguaaguaCombentaireentaireentra MHMPCIBHMHE *** Ecuación 3.

donde cada una de las variables de las ecuaciones anteriores están definidas por: Eentra: Flujo de energía que ingresa al sistema muestreado, Kcal/h. Haire ent: Entalpía del aire que ingresa a la caldera para la combustión. Kcal/Kg. PCIBSH: Poder calorífico superior base seca del combustible empleado, Kcal/kg. Magua: Flujo másico de agua que es alimentada a la caldera. Kg/h. Hagua: Entalpía del agua alimentada a la caldera a condiciones de alimentación. Kcal./Kg.



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gasesCombgasesCombvaporvaporexcesoaireexcesoairesale MHMHMHE *** Ecuación 4.

donde: Esale: Flujo de energía que sale del sistema muestreado, Kcal/h. Haire exceso: Entalpía del aire que sale de la caldera sin reaccionar. Kcal/Kg. M vapor: Flujo másico del vapor generado en la caldera. Kg/h. Hvapor: Entalpía del vapor generado. Kcal/Kg. HgasesComb: Entalpía de los gases generados durante la combustión. Kcal/Kg. El flujo de combustible alimentado debe ser corregido con ayuda de los balances de masa y energía, de esta manera se encuentra un flujo de combustible calculado a partir de la eficiencia de la caldera y un flujo de combustible calculado a partir del carbono contenido en el CO2 y en el CO medidos. El flujo de combustible que se emplea en todos los cálculos y gráficos del programa se obtiene a partir de la siguiente ecuación:

2

EficCombcarbonoComb

probableComb

MMM

Ecuación 5 y:

PCCBS

EficienciaMHM

vaporvapor

CombEfic

%**

Ecuación 6 M CombEfic: Flujo de combustible alimentado al equipo, calculado a partir de la eficiencia. y

blekgCombustikgC

MCOMCO

M oCombCarbon/

28

12*

44

122

Ecuación 7 MComb carbono: Flujo de combustible a partir del carbono presente en el CO y el CO2 mCO2: Flujo másico de CO2. mCO: Flujo másico de CO.

PCCBSefiencia

porPotenciavaCefiencia

*%

Ecuación 8 Combustible El flujo de combustible es entregado por la empresa propietaria del equipo emisor o medido durante el muestreo.



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Gases de combustión El aire en exceso es una medida importante cuando se pretende conocer la eficiencia y el funcionamiento del equipo estudiado, y se calcula mediante la ecuación 5.

100**.

.)(sec% 22

Mcomb

Mcomb

esteqAire

esteqAireXSXCXOXNosMgasesEAire

Ecuación 9. Estas variables están definidas como sigue: %E Aire: Exceso de aire en el equipo de combustión. M gases secos: Es la cantidad de gases secos medidos, Kg./Kg. de carbón. XN2: Cantidad de nitrógeno contenido en un Kg. de carbón, Kg./Kg. de carbón. XO2: Cantidad de oxígeno contenido en un Kg. de carbón, Kg./Kg. de carbón. XC: Cantidad de carbono contenido en un Kg. de carbón, Kg./Kg. de carbón. XS: Cantidad de azufre contenido en un Kg. de carbón, Kg./Kg. de carbón. Aire esteq.: aire estequiométrico seco necesario para la combustión, Kg./Kg. De carbón. Para conocer el flujo de gases se hace necesario calcular la densidad de los gases de combustión:

760/*

*

TsR

PsmgasesComb

gases Ecuación 10

Donde: ρgases : Densidad de gases, Kg./m3. m gasesComb: Peso molecular de los gases de combustión medidos, g./mol Ps: Presión absoluta en la chimenea, mmHg. Ts: Temperatura promedio de los gases de combustión, K. R: constante universal de los gases ideales (0.082 L*Atm/mol*K) El flujo de gases de combustión se conoce con ayuda de la siguiente ecuación:

gasesCombgasesgases Qm * Ecuación 11

Composición de los gases. Cuando se hace un estudio de emisiones de gases, generalmente se reporta la concentración de NOx, SO2, CO en ppm y CO2 y O2 en % de volumen de gas. Al realizar las mediciones se puede presentar que el equipo esté descalibrado o se sature con alguno de los gases encontrados. Esto puede causar errores en las mediciones o simplemente que el equipo no registre una medición. Si se presenta alguna de éstas situaciones, quien esté realizando el análisis de los datos debe tener el criterio para continuar con la elaboración de los datos de entrada.



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En ocasiones se encuentra que el analizador de gases usado no mide la concentración de NO y NO2, estos gases se calculan entonces a partir del valor de NOx. (El NO es aproximadamente el 92.8% de la concentración de NOx y el NO2 el 7.2% de la concentración de NO). Para la estimación de las emisiones se tienen como datos de entrada la masa de las aguas de lavado para partículas de diámetro superior a 10 micras y entre 2.5 y 10 micras. La diferencia de masa en filtro a condiciones estabilizadas permite determinar la masa menor o igual a 2.5 micras. También se debe tener en cuenta el volumen recogido de aire seco y la humedad durante el muestreo, con esta información se calculan las emisiones de polvo en la fuente de emisión muestreada. A partir de la información descrita se puede calcular la cantidad de PM10 y PM2.5 estimado por tonelada de combustible y por millón de Kcal., además de las emisiones de gases medidos (CO2, SO2, NOx y CO). 4.4 METODOLOGÍA DE ANÁLISIS QUÍMICO Las técnicas descritas son una serie de análisis aplicados al PM2.5 ambiental, con el objetivo de caracterizar su composición química, y abarcan el análisis de óxidos minerales mediante espectroscopia de fluorescencia de rayos X, el de aniones y cationes por cromatografía iónica, y carbono elemental. 4.4.1. Determinación de metales. El análisis elemental será realizado mediante la técnica Fluorescencia de Rayos X de Energía Dispersiva Polarizada EDXRF 3D. El protocolo P-GAA-R24, Anexo H., detalla la metodología que se seguirá con énfasis en los parámetros de control de calidad para la trazabilidad de los datos. La técnica de Rayos X por Energía Dispersiva Polarizada es ideal para determinar la composición química de material particulado PM10 y PM2.5 en filtros de aire, dado que se pueden analizar un gran número de elementos. El filtro se puede exponer a tiempos de exposición prolongados sin que se afecte su composición o se dañe ya que la potencia de estos equipos es máximo 600 W. La preparación de muestras es sencilla, rápida y segura. Los análisis son de carácter no destructivo con excelentes límites de detección sobre un gran número de elementos de la Tabla periódica. La precisión, exactitud y amplio rango dinámico de la técnica de Rayos X permiten que las calibraciones se mantengan estables por meses o inclusive años. Los análisis de las muestras de Material Particulado PM2.5, se realizarán de acuerdo a la Norma EPA IO 3.3, utilizando el Espectrómetro de Energía Dispersiva Polarizada marca PANalytical Modelo Epsilon 5. En la Foto 1. se muestra el equipo. A partir de la técnica de espectroscopia de fluorescencia de rayos X por energía dispersiva polarizada (EDXRF), técnica basada en el software Epsilon 5, es posible



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analizar automáticamente hasta 55 elementos químicos sin necesidad de realizar algún tratamiento inicial a las muestras y sin destruirlas, es por esto que es muy importante el adecuado almacenamiento, transporte y preservación de éstas. Entre los elementos estudiados en muestras de PM2.5 ambiental, objeto del presente estudio y detectados mediante esta técnica, se encuentran: Sodio (Na), Aluminio (Al), Magnesio (Mg), Silicio (Si), Azufre (S), Potasio (K), Calcio (Ca), Hierro (Fe), Zinc (Zn), Cadmio (Cd), Estaño (Sn) y Plomo (Pb), principalmente. El software Epsilon 5 contiene un algoritmo de deconvolución que analiza el espectro de la muestra y determina las intensidades netas de los picos de los elementos presentes en ella. Foto 2. Equipo analizador integrado XRF por energía dispersiva marca PANalytical, modelo Epsilon 5.

Fuente: Brochure del equipo, propiedad de Alpha 1 S.A.

Las especificaciones del espectrómetro de rayos X por energía dispersiva polarizada se presentan a continuación en la Tabla 1.



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Tabla 1. Especificaciones técnicas del espectrómetro PANalytical Epsilon 5

Potencia tubo de rayos X 600W

Máximo Kv 100Kv

Máxima corriente 26mA

Tipo de tubo Ventana lateral

Ánodo del tubo de rayos X Sc/W

Detector Ge

Área activa 30 mm2 y 5 mm de espesor

Resolución menor a 135 eV en Mn Kα

Rata de conteos máxima 200000 cps

Rango de energías De 0.7 a 100 KeV.

Refrigeración Nitrógeno Liquido

Filtros seleccionables Cinco (Al100um, Al500um, Cu 250 um, Zr 125um)

Intercambiador de muestras 130 posiciones.

Sistema de Helio Si

Software Epsilon 5 Software Windows XP.

Acceso remoto Software PC Anywhere y Modem

Fuente: Documentación técnica, Alpha 1 S.A. El corazón óptico del Epsilon 5 posee una geometría cartesiana o tridimensional, definida por tres ejes ortogonales. El rayo primario proveniente del tubo de rayos X primero irradia un blanco o ánodo polarizante colocado a lo largo del primer eje (target o ánodo secundario), cuya fluorescencia produce rayos X intensos, casi monocromáticos que irradian la muestra. Usando ánodos de diferentes materiales se logra optimizar la fuente de excitación específicamente para los elementos de interés. Después de desviarse 90°, los rayos X viajan a lo largo del segundo eje hacia la muestra, generando las transiciones electrónicas descritas. El espectro de la muestra es registrado por el detector que está colocado a lo largo del tercer eje lográndose mediante el uso de dicha geometría cartesiana la reducción drástica del ruido de fondo, posibilitando muy bajos límites de detección en elementos pesados. La Fig. 13. muestra el diagrama de la posición o geometría interna del espectrofotómetro, que determina la polarización de los rayos X y su especificidad y la Fig. 14. corresponde al espectro de una muestra para la condición Sodio- Aluminio.



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Fig. 13. Geometría interna del espectrofotómetro Epsilon

Fuente: Brochure del equipo, propiedad de Alpha 1 S.A.

Fig. 14. Espectro del análisis de una muestra de PM2.5 para la condición Na-Al, obtenido por EDRX con el software Epsilon 5.



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Base del método. La base del método está dada por la energía característica de los orbitales electrónicos de cada elemento. La ionización de los elementos en la muestra o la remoción de uno de sus electrones internos, producida por un protón energético de una fuente de rayos X, hace que un electrón de un nivel cercano ocupe su lugar, generando un fotón fluorescente con una energía característica igual a la diferencia en energía entre los orbitales inicial y final. La radiación fluorescente puede ser analizada por clasificación de las energías de los fotones, energía dispersiva, y una vez clasificada la intensidad de cada radiación característica permitiendo su cualificación, luego ésta es relacionada directamente con la cantidad de cada elemento en la muestra ejecutándose así su cuantificación. En la Foto 3. se indica la manera de ubicar los filtros al interior de los porta muestras y la organización de estos para la lectura en el Epsilon 5. Foto 3. Ubicación de los filtros en el porta muestras del Epsilon 5

. Diagrama para el análisis de muestras. El procedimiento para el análisis de las muestras ambientales de PM2.5 se presenta en forma de diagrama de flujo en la Fig. 15. donde se observan cada una de las etapas a desarrollar, para conocer la concentración de cada metal, como elemento ó como óxido contenido en la muestra. Control de calidad. Previo al análisis de las muestras se hace una verificación del equipo con los estándares de los principales elementos encontrados en las muestras de aire PM2.5 y el material estándar de referencia NIST. También se realiza la repetición del análisis de una (1) de las muestras y lectura de un (1) blanco por cada grupo de 20 muestras. Se lleva un historial de área de pico, área de background, centroide y FWHM para los siguientes elementos: Al, Si, S, K, Ca, V, Fe, Cd y Pb. Igualmente se anexa el reporte del chi-cuadrado del ajuste del espectro para cada fluorecedor o target secundario para una de las muestras del lote o cada 20 muestras. El laboratorio incluye los datos referentes a la precisión, exactitud y límites de detección del método.



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Fig. 15. Diagrama de flujo del procedimiento EDXRF para el análisis PM2.5

1. Pesar las muestras según protocolo de pesaje P-GAA- R17

2. Enviar las muestras al laboratorio de análisis según los protocolos de manejo y preservación de muestras PG-AA-R21.

3. Recibir y verificar la integridad de muestras en el laboratorio de análisis

4. Llenar el formato de ingreso de muestras y asignar el código interno

5. Etiquetar las muestras con el código interno

7. Medir los Estándares de calibración

6. Fijar las condiciones de análisis en el Épsilon 5

8. Identificar los portamuestras

10. Iniciar el análisis y revisar la deconvolución de cada espectro (chi cuadrado) y ajustarla si es necesario (si está alejado de 1)

9. Colocar los blancos y las muestras en el portamuestras y registrar su ubicación en el software

11. Hacer los cálculos de porcentaje de cada metal en la muestra, con los datos del peso y cantidad de aire filtrado.

12. Reportar los resultados de concentración de cada elemento en μg/m3.



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Para el procesamiento de datos arrojados por la metodología dispone del software Epsilon 5 el cual integra las variables relacionadas con el control del instrumento, selección de muestras y funciones de análisis en un solo programa. Los análisis rutinarios se realizan activando el intercambiador de muestras. El sistema guía al operario paso por paso a través del procedimiento de análisis del inicio al fin, proporcionando una interfase simple a algoritmos avanzados para fijar los parámetros, realizar el análisis y calibrar el instrumento. La rutina de auto cuantificación es opcional para el análisis de muestras desconocidas. Basado en calibraciones del Parámetro Fundamental, puede manejar concentraciones de 100% a ppm, en muestras sólidas, en polvo o líquidas. Finalmente el algoritmo de deconvolución evalúa el espectro a través de un ajuste no lineal de mínimos cuadrados, basado en el algoritmo AXIL (Analysis of X-ray spectra by Iterative Least squares) desarrollado por la Universidad de Antwerp, por K. Janssens y colaboradores, del Departamento de química de la Universidad de Antwerp, en Bélgica en 1994. En las Figs. 16A y 16B. se observan los espectros antes y después de la asignación de las líneas de transición para el elemento que se espera cuantificar y su respectivo chi-cuadrado después del ajuste. Fig. 16A Espectro para la condición Mn-Zn de una muestra antes del ajuste



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Fig. 16B. Espectro para la condición Mn-Zn de una muestra, después del ajuste

4.4.2. Metodología para determinación de aniones y cationes. Esta metodología tiene por objeto determinar las concentraciones de iones inorgánicos solubles en agua presentes en los filtros de muestreo PM2.5 con un diámetro de 47 mm, mediante un análisis por cromatografía iónica (CI), que los separa y cuantifica, siendo de interés los aniones nitratos (NO3

-), nitritos (NO2-), sulfatos (SO4

=), cloruros (Cl), fluoruros (F), bromuros (Br-), fosfatos (PO4

=), y los cationes amonio (NH4+), calcio (Ca2+), sodio (Na+),

potasio (K+), magnesio (Mg2+) y litio (Li+). El protocolo desarrollado P-GAA-R25 se presenta en el Anexo I. Equipo Dionex Model 3000 Ion Chromatograph (IC) Una foto del equipo y las especificaciones del detector de conductividad se presentan en la Fotos 4. Y Figura 17, respectivamente. Base del método El método se basa en la aplicación de la cromatografía líquida de alta resolución, en su variante iónica, para la separación de los iones presentes en los extractos acuosos del material particulado depositado sobre los filtros de muestreos en aire ambiental. La cromatografía de intercambio iónico retiene moléculas del analito en la columna, basada en las interacciones iónicas. La superficie de la fase estacionaria contiene grupos funcionales iónicos expuestos que interactúan con los iones del analito de carga opuesta. Este tipo de cromatografía se subdivide en cromatografía de intercambio catiónico y de intercambio aniónico, que retiene especies catiónicas (M+) y aniónicas (B-), respectivamente, en la fase estacionaria.



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Foto 4. Equipo Dionex Model 3000 Ion Chromatograph (IC)

Fuente: http://www.dionex.com/en-us/products/ion-chromatography/ic-rfic-systems/ics-3000/lp-72594.html



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Fig. 17. Especificaciones del detector de conductividad

Fuente: http://www.dionex.com/en-us/products/ion-chromatography/ic-rfic-systems/ics-3000/lp-72594.html



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Condiciones de análisis por Cromatografía iónica. A continuación se enumeran las condiciones de análisis en la tabla 2 que se tienen en cuenta: Tabla 2. Condiciones de análisis por Cromatografía iónica.

Volumen de muestra 100 µL

Columnas analíticas

Aniones Dionex, IonPac AS4A

Cationes Dionex, IonPac CS12A

Columnas

Aniones Dionex, IonPac AG4A

Cationes Dionex, IonPac CG12A

Soluciones eluentes

Aniones: 1.5 Mm carbonato/ 1.7 Mm bicarbonato

Cationes: 20 mM Acido metanosulfónico

Velocidades de flujo eluentes

Aniones: 2.0 ml/min

Cationes: 1.0 m/min

Software para adquisición de datos: Dionex Peaknet Chromatography Workstation software, version 6.40

Control de calidad. Se establece el límite de detección, que es la menor concentración cuantificable con el nivel de confianza deseado. Se analizan 10 estándares para la curva de calibración de aniones y ocho para la curva de calibración de cationes. Para que la curva de calibración sea aceptable, el coeficiente de correlación debe ser mayor o igual a 0.990, si es menor, los estándares son reanalizados. Luego de que la curva está completa, se analiza un control. Los límites aceptables para el control se determinan anualmente usando resultados del análisis del control del año anterior. Si el valor del control está fuera de los límites aceptables, el instrumento es evaluado y el control re-analizado hasta que esté dentro del rango, antes de analizar las muestras. El estándar de chequeo es analizado antes de cualquier muestra, después del análisis de cada 10 muestras y por último al final del análisis. Los límites de aceptación del estándar de chequeo son determinados de igual manera que los del control, usando resultados previos. Los blancos del agua desionizada empleada, del agua de extracción y de los filtros blancos son analizados con cada grupo de filtros extraídos. Los niveles de los blancos son monitoreados para asegurar que no hay contaminación proveniente de reactivos o procesamiento de muestreo que estén afectando los resultados de la muestra. Un blanco fortificado es analizado para medir la exactitud de todo el proceso de muestreo y manipulación. Estos impulsos son preparados de filtros no expuestos y agua de extracción con una cantidad de estándar para llegar a una concentración final esperada de 0.500 μg/mL. Uno de estos impulsos es extraído y analizado con cada grupo de muestras. El límite de recuperación de este es 100% +/- 20%.



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Las réplicas se corren con una frecuencia de al menos 10% y consiste de una alícuota separada del extracto del filtro. Procesamiento de datos, software Chromeleon. El sistema ICS-3000 es controlado por un PC configurado con el Sistema de Manejo de Cromatografía Chromeleon (versión 6.7 o posterior). Este sistema provee control total del instrumento, adquisición de datos y su procesamiento. Chromeleon provee un panel que muestra todo el estado del sistema, y provee rápido acceso a las funciones de los módulos, su estado detallado y diagnóstico. Una imagen de la ventana principal del Software se observa en las Figs. 18. y 19. se muestra un espectro como respuesta del proceso de separación iónica. Fig. 18. Vista ventana principal Software Chromeleon

Fuente: Brochure ICS 3000 System



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Fig. 19. Espectro de análisis simultáneo de aniones y cationes.

Fuente: Brochure ICS 3000 System

4.4.3. Metodología para determinación de Carbono Orgánico y Elemental. La parte carbonácea en las partículas finas, está compuesta por carbono elemental (CE) y materia orgánica OC. El carbono elemental EC, también denominado black carbon ó soot, es una especie que absorbe la luz eficientemente y tiene estructura similar al grafito impuro y es producido solamente en procesos de combustión. La materia orgánica (OC) es una mezcla compleja de muchas clases de compuestos orgánicos y es emitido directamente por fuentes primarias y formado en procesos de reacción secundaria en la atmósfera haciendo parte de los denominados compuestos orgánicos secundarios. El análisis de EC y OC se realiza según el método IMPROVE_A Thermal Protocol: Un protocolo térmico usado en analizadores de carbono para cuantificar las fracciones elemental y orgánica, generadas a diferentes rangos de temperatura y bajo diferentes atmósferas. El IMPROVE_A thermal protocol deriva de la Interagency Monitoring of Protected Visual Environments (IMPROVE) el cual comenzó en 1987 (Chow et al., 2005, 2007), y se basa en realizar a la muestra un tratamiento térmico y medir la reflactancia y/o tramitancia (TOR/TOT) en el tiempo y bajo las diferentes condiciones de temperatura y gases atmosféricos inyectados al equipo. Dicho tratamiento térmico y óptico, permite



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diferenciar por peso, las fracciones orgánicas y el carbono elemental contenido en la muestra. El TOR involucra varias etapas detalladas a continuación:

Calentamiento de una muestra a través de una serie de pasos o incrementos de

temperatura (en una atmósfera de Helio puro, a la cual se adiciona oxígeno en las

últimas etapas para permitir la volatilización de carbono elemental).

Conversión del carbón producido en cada paso a CO2, usando un oxidante (MnO2

at 912°C).

Reducción del el CO2 a metano, el cual es cuantificado luego, al pasar a través del

detector de ionización de llama.

En el rango medio de calentamiento del análisis (entre 130°C y 550°C), ocurre la

carbonización de la muestra, debido a la pirólisis de partículas orgánicas; esta se

monitorea como una disminución en la reflectancia de la superficie de la muestra.

Cuando la reflectancia alcanza un mínimo, se adiciona un 2% de oxígeno a la

atmósfera. Esto permite que el carbono elemental de la muestra, incluyendo la

carbonización producida por pirólisis de materia orgánica, se oxide y la reflectancia

de la muestra aumenta a medida que el carbonizado es removido. Todo el carbón

medido hasta el punto donde la reflectancia recupera su valor inicial se interpreta

como carbono orgánico. El carbón producido más allá de este punto es reportado

como carbón elemental. El total de picos en la evolución del carbón de la muestra

son definidos operacionalmente como O1TC (25°C-140°C), O2TC (140°C-230°C),

O3TC (230°C-450°C), y O4TC (450°C-550°C). En 1100 segundos y a 550°C, se

introduce 2% de oxígeno. El carbón producido entre 1100 segundos y cuando la

reflectancia de la muestra vuelve a su valor inicial, se denomina carbón pirolizado

(OP). El resto del carbón producido a 550°C y 2% de oxígeno es etiquetado como

E1. Las temperaturas son luego incrementadas hasta 800°C en dos pasos. El

carbon producido es etiquetado como E2 (550°C-700°C) and E3 (700°C-800°C).

Siete fracciones de temperatura, así como la corrección por carbonización de TOR

y TOT, son cuantificadas individualmente y reportadas cuando se aplica el protoclo

IMPROVE_A (Chow et al., 1993, 2001, 2007). Tradicionalmente O1,

O2+O3+O4+OP, E1, y E2+E3 son llamados OCLT, OCHT, ECLT, y ECHT,

respectivamente. El carbono Orgánico (OC) se asume como la suma de OCLT y

OCHT. El carbono de alta temperatura, generalmente llamado carbono elemental

o carbono absorbente de luz, es la suma de ECLT y ECHT.



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La Fig 20. Ilustra el equipo empleado en las determinaciones analíticas de la

materia carbonácea del PM2.5

Fig. 20. Analizador óptico/térmico de carbono, DRI Modelo 2001.

En lo referente al Control de la calidad se consideran en tres aspectos principalmente: el primero la prueba de desempeño del equipo, los blancos del sistema son corridos al comienzo del día para confirmar que el sistema no está introduciendo desviaciones en los resultados de carbono y confirmar que la señal del láser no es dependiente de la temperatura. El segundo aspecto es la prueba de reproducibilidad, donde se vuelve a analizar una muestra al azar, al final de cada grupo de 10 muestras y el tercero consiste en las cartas de control, con los datos mensuales de la calibración del equipo. En el Anexo J se detalla el método en los aspectos fundamentales de la determinación del EC y OC incluyendo los parámetros de control de calidad. 4.4.4 Metodología para la realización del Balance Químico de Masas. De acuerdo con las revisiones bibliográficas realizadas se encontraron diferentes metodologías para la realización del balance químico de los componentes del PM2.5 de tal manera que pueda reproducirse la mayor parte de la masa a partir de la especiación química que lo conforma. La metodología seleccionada está basada en la publicación del DRI, Desert Research Institute (xxxx) por considerarse que los parámetros definidos dan una explicación clara de los factores que facilitan la reproducción aproximada de las masas particuladas analizadas. Para tener una mayor comprensión de la complejidad de los metodologías de la caracterización de las partículas finas referenciadas, el grupo de investigadores desarrollo



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igualmente un balance de masa a partir de los conocimientos de la composición química de sustancias comunes en la naturaleza que hacen parte de las partículas finas y del conocimiento propio de las fuentes de emisión en la región, y de esta manera comparar los resultados obtenidos y avanzar de esta manera en la apropiación de los resultados de la investigación. A continuación se hace un análisis de ambas metodologías que serán aplicadas como casos a las condiciones de las tres zonas en estudio. 4.4.4.1 Balance de masas metodología DRI. Se realiza de acuerdo con los siguientes conceptos: Las especies presentes en el PM2,5 conforman cinco (5) grupos de sustancias como son: Sulfatos, Nitratos, Materia Orgánica, Carbono Elemental y Polvo o material proveniente de la corteza terrestre. La materia carbonácea en las partículas finas está formada por: carbono elemental (CE), llamado también grafítico u hollín y materia orgánica (MO). Las partículas de CE (Black Carbon) son especies eficientes en su capacidad de absorción de luz en la atmósfera. En su lugar la materia orgánica es una mezcla compleja de muchas clases de compuestos orgánicos. El carbono orgánico (OC) es emitido directamente de las fuentes, llamándose comúnmente aerosol orgánico primario (AOP) o se forma en la atmósfera a partir de precursores gaseosos y es denominado aerosol orgánico secundario (AOS). Fuentes de OC primario incluyen la cocción de alimentos, el polvo del pavimento de las calles, los incendios forestales, vehículos y cigarrillos (Rogge et al., 1996), pero también provienen de restos o productos biogénicos (p.e. cera de las hojas, microbios, polen) (Medeiros et al., 2006). Además del carbono contenido en el OC y EC, pequeñas cantidades pueden existir como carbonatos (p.e. CaCO3) o CO2 adsorbido en el material particulado. Las contribuciones de OC primario y secundario son difíciles de determinar en un modo cuantitativo. El EC se ha usado como trazador de aerosol orgánico primario, asumiendo que ambos tienen las mismas fuentes y por lo tanto hay una relación representativa de OC/EC para aerosoles primarios (Turpin and Huntzicker, 1995; Viidanoja et al., 2002). Una limitación del método de EC como trazador, es que la relación OC/EC varia con el tipo de fuente y también con la meteorología, cambios diarios y estacionales en las emisiones y fuentes locales. (Castro et al., 1999, Robinson et al., 2007; Kroll and Seinfeld, 2008). La materia orgánica puede caracterizarse por su solubilidad en agua y su grado de volatilidad. Se han identificado cientos de especies orgánicas en muestras atmosféricas incluyendo alcanos, hidrocarburos aromáticos policíclicos, ácidos alcanóicos, dicarboxílicos y aromáticos. Solo una fracción hasta del 40% de materia orgánica ha podido asignarse a compuestos individualmente identificados, la razón puede ser que una fracción considerable está compuesta de polímeros u otras macromoléculas no analizadas por técnicas cromatográficas rutinarias. Teniendo como base que un compuesto orgánico ambiental promedio tiene una fracción constante de carbono por peso, la concentración de materia orgánica (MO) se obtiene multiplicando la concentración de carbono orgánico total (COT), obtenida por el método de reflactancia óptico/térmica (TOR), por un factor calculado de 1.8, reportado por estudios previos.



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Kalberer et al. (2004) hallaron en pruebas de laboratorio que la reacción de carbonilos y sus hidratos, generaban polímeros orgánicos que hacían la mitad de la masa de las partículas después de más de 20 horas. Las sustancias tipo Humic (HULIS) son una de la mayor clase de compuestos orgánicos extraídos de partículas atmosféricas. (Graber and Rudich, 2006). HULIS consisten de compuestos macromoleculares orgánicos con valores de peso molecular promedio en el rango de 200–300 Da. Estas macromoleculas poseen propiedades similares a las de los ácidos fulvico y humico (Kiss et al., 2003). HULIS se originan principalmente de fuentes antropogénicas y biogénicas secundarias (p.e. quema de biomasa, emisiones biogénicas, etc (Puxbaum et al., 2007). La fracción de HULIS en los compuestos orgánicos solubles puede variar desde un 15–36% en aerosoles por quema de biomasa en el Amazonas (Mayol-Bracero et al., 2002) a 55–60% en el aerosol fino de Europa (Krivácsy et al., 2001). Los Iones inorgánicos solubles incluyen aerosoles secundarios como sulfato, amonio y nitrato, también como sal marina (en áreas costeras) y la fracción soluble de polvo de la tierra. Dependiendo del lugar, la sal de nitrato o sulfato, domina la composición de partículas finas inorgánicas. En las partículas finas, el nitrato generalmente, es el resultado de la reacción entre ácido nítrico gaseoso y amoniaco para formar nitrato de amonio.

NH3 (g) + HNO3 (g) NH4NO3 (s) El nitrato de Amonio se forma en áreas donde las concentraciones de amoniaco y acido nítrico son altas y la concentración de sulfato es baja. Dependiendo de la humedad relativa, el nitrato de amonio puede existir como una sal sólida o una gota con solución acuosa de NH4+ y NO3-. Para calcular e nitrato neutralizado y en forma de nitrato de amonio, su concentración se estima de la concentración del ión nitrato usando un factor de multiplicación de 1.29. El ácido sulfúrico (H2SO4) se disocia (HSO4-) en la fase aerosol que luego se disocia en sulfato, así:

HSO4-(ac) H+(ac) + SO2-(ac)

Si hay una baja cantidad de amonio disponible, el ácido sulfúrico existe en la fase de aerosol. A medida que aumenta la concentración de amonio, el ácido sulfúrico es convertido a HSO-4 y sus sales. Si hay abundancia de amonio, el ácido sulfúrico es convertido a sulfato de amonio por la reacción:

2NH4+(ac) + SO42-(ac) (NH4)2SO4 (s)

La mayoría de sulfatos finos son el resultado de procesos químicos que convierten el SO2 gaseoso en especies sulfato. En la mayoría de atmósferas, estos procesos involucran la oxidación del SO2 gaseoso a ácido sulfúrico en las gotas de agua. Si hay una deficiencia de amonio en la atmósfera para neutralizar el ácido sulfúrico, como ocurre algunas veces,



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los aerosoles resultantes son ácidos. Bajo estas circunstancias se forman soluciones de acidez continuamente variable. Los extremos de esto son sulfato de amonio (neutro) y ácido sulfúrico. En este caso, el sulfato representa la concentración total asociada con el azufre elemental, no solo el ión. El factor multiplicativo de corrección molar (fmc) para el azufre elemental, depende del grado de neutralización del ácido sulfúrico producido por conversión del SO2. Sulfato de la ecuación de neutralización:

(NH4)2SO4: [SULFATO] = 4.125[S] 100% (NH4)HSO4: [SULFATO] = 3.594[S] 50% H2SO4: [SULFATO] = 3.063[S] 0%

El fmc se determina calculando el peso molecular total de las especies de sulfato, dividido por el peso atómico de azufre. Por ejemplo, el fmc para sulfato de amonio es: ((14 + 4)2 + 32 + (16)4)/32 = 4.125. Los corchetes indican la masa de las especies de aerosol o elemento. El sulfato es la masa del ion sulfato amoniacal. La masa asociada con el sulfato de amonio, en base seca, puede estimarse de las mediciones independientes de los iones sulfato y amonio, multiplicándolos por el factor correspondiente, así:

2

44 02.1944.0 SONHSULFATO

El sodio y el cloro (sal marina) están presentes en aerosoles con altas concentraciones de aerosoles marinos. El potasio y el calcio en la fracción gruesa, provienen del polvo terrestre. Además del polvo, el potasio acuosoluble se asocia con otras fuentes como sal marina, quema de biomasa y origen biogénico. El potasio de la quema de biomasa puede encontrarse principalmente en la fracción fina. En cuanto a los elementos traza, más de cuarenta (40) elementos se han identificado en el aerosol atmosférico. Estos provienen de procesos de combustión, incineración, polvo, desgaste de materiales, etc. debido a su origen primario, las fuentes locales influencian marcadamente los niveles de concentración, lo cual origina grandes variaciones en el tiempo, incluyendo también factores que de transporte de la masa contaminante. Para los metales, es importante reconocer las formas químicas que tienen efecto sobre la salud. Los elementos emitidos durante la combustión existen generalmente como óxidos (e.g. Fe2O3, Fe3O4, Al2O3), pero su forma química específica a veces no se conoce. La concentración de material de la corteza terrestre o polvo, se estima sumando los principales elementos asociados con esta, en su estado oxidado, como son: Al2O3, SiO2,



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CaO, K2O, FeO, Fe2O3, TiO2, mas una corrección para otros compuestos tales como Magnesio, Sodio, agua y carbonatos.

TiFeCaSiAlPOLVO 94.142.263.149.220.2

El Potasio No Terrestre (K NOT), generalmente proviene de procesos de combustión que producen humo y pueden estimarse mediante la ecuación:

FeKKNOT 6.0

La suma de los anteriores componentes: Materia Carbonácea (MO y EC) más los compuestos de sulfato y nitrato, los elementos que conforman el polvo y el potasio no terrestre, permite reconstruir la masa de material particulado fino. Los supuestos de la ecuación para el balance químico de masas son:

Todo el azufre está en forma de (NH4)2SO4. Todo el nitrato está como NH4NO3. Todo el Al, Ca, Si, Fe, y Ti provienen de la corteza terrestre; Todo el material terrestre está hecho de los mismos óxidos básicos. El promedio de una molécula orgánica por masa es aproximadamente el 50%

de carbono.

Es necesario tener algunas consideraciones para el análisis de las desviaciones significantes entre la masa medida y reconstruida como las planteadas a continuación:

Las condiciones ambientales violan los supuestos clave de

reconstrucción del modelo, p.e. es la presencia de tipos de aerosol no

representados en el modelo.

Condiciones de muestreo que violen los supuestos clave de

reconstrucción del modelo , p.e. diferentes eficiencias de recolección

para tipos de aerosol volátil en los diferentes tipos de filtro.

Problemas de muestreo existentes en alguno de los módulos

independientes.

Detección analítica inexacta o cuantificación de alguno de los valores

medidos en el modelo reconstruido o de masa fina gravimétrica.

Por otro lado, cuando no se alcanza una correlación entre la masa medida y la reproducida por el balance, pueden también indicar que el modelo de reconstrucción es inapropiadao para esa muestra por algunas de las siguientes razones:



81

Volatilización del nitrato de amonio del filtro de teflón, que puede llevar a que la

masa reconstruida sea mayor que la masa medida.

El nitrato es bien cuantificado en filtros de nylon. Esta discrepancia es una

limitación para las mediciones gravimétricas de masa. En regiones donde el nitrato

de amonio es un contribuyente significativo a las concentraciones de masa de

aerosol fino, este modelo da buenos resultados.

La sal marina no es tenida en cuenta para el modelo de reconstrucción. Esto

puede hacer que la masa reconstruida sea menor que la masa medida en sitios

costeros.

Recolección incompleta del aerosol, p.e., debido a obstruccines de entrada del

muestreador , que puede llevar a que la masa reconstruida sea menor que la

medida. Recolección incompleta llevaría a la situación contraria. Este es un

problema de calidad que resulta en datos invalidos de los módulos afectados.

(Debell, L y cols. 2006)

4.4.4.2 Balance de masas por componentes básicos de la materia. Los investigadores del Desert Research Institute (DRI), de Reno, Nevada, USA han desarrollado un modelo de balance de masas del material particulado PM2.5 basado en el análisis químico detallando Con el fin de aproximarse a este modelo de balance de masas y hacer una contribución propia a estos balances, el grupo GHYGAM desarrolló una metodología para el balance de los compuestos químicos presentes en el ambiente en las diferentes zonas que se monitorearon en el valle del Aburra. El balance agrupa los compuestos de acuerdo a su estado normal en el ambiente así: La materia orgánica (MO) se evaluó como el resultado del carbono orgánico que se reporta en los análisis (OC), el cual se libera del material durante el análisis, a bajas temperaturas, más una contribución adicional resultante de hidrógenos y oxígenos asociados al OC. Éstos se estimaron a partir de suponer que el material MO está formado por una mezcla de materiales orgánicos que se volatizan a las temperaturas propias del análisis de los OC. Para aproximarse a un estimado de estas sustancias se hizo un cálculo considerando que el MO está formado una mezcla representada por tres compuestos orgánicos que ocurren con frecuencia en los ambientes y que pueden generar material particulado. Se seleccionaron: Celulosa (C10H6O5) en un 50%. Se considera representativa de materiales de origen vegetal de tipo carbohidrato. Materiales bituminosos tipo Brea representados como (C30H64) en un 25%. Se considera representativa de asfaltos, residuos de aceites quemados y de quemas. Materiales orgánicos de tipo alimenticio asociados con nitrógenos, representados por la Cafeína (C12H10O2N4) en un 25%.



82

Con base en estas tres sustancias se estimó la presencia de compuestos de hidrógeno, oxígeno e hidrógeno asociados al carbono orgánico OC para dar la materia orgánico MO. Es de anotar que estos compuestos no hacen parte del análisis reportado. Seguidamente se toma el material MO como el resultado de añadir un 53 % al OC, es decir, se multiplica el OC por 1.53 para obtener el MO. El carbono elemental (EC) fue medido como tal por el laboratorio del DRI y así se toma en el balance. El sulfato (SO4) y el amonio (NH4) presentes se calcularon a partir de los iones que se determinaron por cromatografía iónica en el equipo Dionex 3000 y además se incluyó el óxido de azufre obtenido por análisis XRF, luego de descontar la parte del SO2 del XRF que corresponde a iones de sulfato. El nitrato (NO3) al igual que el sulfato y el amonio fue estimado a partir de este ión determinado por cromatografía iónica. El Polvo se consideró como compuesto por los óxidos que habitualmente se encuentran en el ambiente en fase sólida, estos son: Al2O3, SiO2, CaCO3 y Fe2O3. Las Trazas se asumen como la diferencia entre la suma de los óxidos presentes en la muestra y el polvo, excluyendo al óxido de azufre que se incluyó dentro del grupo del sulfato y el amonio. En el grupo de Otros Iones (OI) se incluyeron los iones que no aparecen en otros grupos, es decir, el cloro, fosfato, sodio, potasio, calcio, magnesio, litio y el bromo. La Humedad se estimó alrededor de un 3%, debido a que por experiencia de monitoreos y evaluación de esta variable en diferentes proyectos, se consideró que la humedad se mantenía entre un 2 y un 5% en el valle de la Aburra. Hay elementos que no son detectados (ND) por los métodos analíticos utilizados y que deben tenerse en cuenta en el cálculo del balance de masas de los compuestos químicos presentes en los filtros de muestras ambientales. Estos se calculan a partir de la diferencia del resto de los materiales detectados. De esta manera se compone el balance químico de las muestras ambientales de las zonas centro (Medellín), norte (Bello) y sur (Itaguí) del valle de la Aburrá. El procedimiento se detalla a continuación en el Cuadro 1.



83

Cuadro 1. Composición estimada de sustancias naturales orgánicas a criterio Grupo GHYGAM. 2010

Sustancia Fórmula % carbono

(OC)

Otros (hidrógeno,

oxígeno, nitrógeno),

%

Relación entre otros

y OC

% en la mezcla

Celulosa C10H6O5 58,3 41,7 0,72 50

Brea C30H64 84,9 15,1 0,18 25

Cafeína C12H10O2N4 59,5 40,5 0,68 25

Mezcla considerada 65,2 34,8 0,53 100



84

4.5 METODOLOGÍA PARA LA ESTIMACIÓN DEL APORTE DE LAS FUENTES Como metodología para el logro del objetivo fundamental del presente estudio, estimación de los aportes de las fuentes de combustión en el Valle de Aburrá, en el item estado se analizó la estructura general de los modelos invertidos ó modelos fuente receptor y en este caso, se aborda en detalle el modelo aplicado modelo MCF1.0 desarrollado por investigadores de la Región (Gómez et al, 2007) Una visión de estos modelos como acercamiento a las realidades complejas propias del material particulado independiente de su tamaño y sí, muy afectado por las fuerzas dinámicas que afectan su distribución y tamaño, se ilustra en la Fig. 21. Fig. 21. Modelo Emisor-Receptor

Fuente: Modelo Receptor - Estudio de Caracterização de Aerossóis na Região Metropolitana de São Paulo -

Cerqueira Cé

De acuerdo con los modelos químicos referenciados en nuestro medio y con el marco de los antecedentes, se tienen una limitante de aplicación que obedece al sistema de balanceo y error, a partir de perfiles de fuentes conocidos en bases de datos internacionales. Para tener la oportunidad de comparar los diferentes aportes de las fuentes de emisión a las concentraciones del PM2.5, se ha propuesto aplicar tres Modelos: CMB desarrollado por la EPA (Watson, 2004), el análisis por Componentes Principales (o análisis de factores) el cual no requiere el conocimiento del perfil de emisión de las fuentes y el modelo MCF 1.0 desarrollado por investigadores deL Poltècnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid y la Universidad de Antioquia.



85

4.5.1 Modelo Chemical mass Balance CMB (Watson, et al, 2004). Este modelo Receptor se compone de una solución a un sistema de ecuaciones lineales que expresan cada receptor de la masa química recolectada en un filtro ambiental como una suma lineal de los productos de las contribución de las fuentes relacionada con la composición propia y el factor de aporte. Para diferenciar entre la contribución de las fuentes de diferente tipo, el producto químico y las características físicas medida deberá ser tal que estén presentes en diferentes proporciones en las emisiones y los cambios en estos proporciones entre la fuente y el receptor sean insignificantes o puede ser aproximado. El CMB modelo calcula los valores de las contribuciones de cada fuente y las incertidumbres de los valores. El modelo CMB es aplicable a múltiples especies de los conjuntos de datos, el más común de las cuales son caracterizados químicamente la materia particulada (PM) y compuestos orgánicos volátiles (COV), PM2.5 y PM10) Los resultados del CMB se utilizan comúnmente para determinar el aporte de diferentes fuentes a las concentraciones ambientales. El ajuste del modelo se considera "bueno" si los valores de los parámetros estadísticos siguientes se encuentran dentro del rango aceptable (Watson et al., 1997): Fracción de la varianza en las concentraciones medidas, explicado por la variación de las concentraciones calculadas(R2) superior a 0,8, el ponderado de la suma de los cuadrados de la diferencia entre las concentraciones de las especies calculadas y medidas (χ2) menos de 4, Grado de libertad (DF) mayor que 5, Porcentaje de la masa de aerosol se explica por las fuentes entre 80-120, Relación entre la concentración medida calculada para (C / M) entre 0,5 a 2, y el valor absoluto de la razón de la incertidumbre residual (R / U) inferior a 4. 4.5.2. PCA Análisis por Componentes Principales (o análisis de factores). Esta metodología de estimación de la contribución ò aporte de fuentes no requiere el conocimiento del perfil de emisión de las fuentes. Si bien esto es una facilidad al momento de su aplicación porque no se requiere un conocimiento preciso de las fuentes de emisión con impacto en el sitio de monitoreo, impone una limitación vinculada a la necesidad de contar con una muestra de un tamaño importante. En general para la aplicación de estos modelos estadísticos, la bibliografía sugiere un número mayor a 100 muestras, de manera que en este estudio se utilizan como marco de referencia para el análisis de los resultados obtenidos. Además de esta situación, otra limitación para el uso de estas técnicas es la interpretación de los resultados, ya que es necesario asociar una combinación de elementos a una o unas fuentes posibles de emisión. Se realizó el análisis identificando el subconjunto de elementos para los cuales los estadísticos (medida de adecuación muestreal de Kaiser-Meyer-Olkin, prueba de esfericidad de Bartlett y comunalidades) resultaran dentro de valores representativos de una muestra para la cual se pueda realizar un análisis de factores.

4.5.3 Modelo de correlación de fuentes MCF 1.0 (Gòmez et al,2006). De acuerdo con esta limitante los Grupos de Investigación GHYGAM y GIGA del Politécnico Colombiano



86

J.I.C y Universidad de Antioquia, lideraron el desarrollo de un modelo invertido ó modelo receptor cuya alimentación basado en la caracterización de las partículas emitidas por las fuentes de la región, permite en el tiempo, la construcción de una base de datos de perfiles de fuentes hoy no disponible, teniendo como referencia propiedades comunes y aerosoles que son típicos en ciertas fuentes y se relacionan con su composición y tamaño (Cetesb,2003). El modelo de correlación de fuentes de material particulado y de muestras tomadas en el ambiente MCF 1.0, parte de datos conocidos a partir de un balance químico de masa, bajo un conjunto de datos de concentración de especies químicas componentes de las muestras del ambiente y la concentración en porcentaje en peso de estas especies en las emisiones de las fuentes. Una serie de ecuaciones formuladas y resueltas determina el impacto de las fuentes sobre cada zona en estudio, partiéndose de la suposición de que las masas particuladas se conservan sin cambio químico desde el momento en el cual son emitidas de la fuente hasta que son capturadas en el filtro de muestreo. A continuación se hará un detalle analítico del modelo para su mayor comprensión: La ecuación de balance de masa es:

n

1 j

jm m

Ecuación 12 En la cual, m es la masa total de partículas colectada en un filtro receptor de una estación de muestreo. Dicha masa proviene de las “n” fuentes de influencia. El balance planteado para una especie química específica, en términos de porcentaje quedaría así:

n

j

ijikkj PF1

*

Ecuación 13 En la cual:

kj: es la composición porcentual del componente j en la muestra recolectada en la zona k

Pij: es la composición porcentual del componente j en una muestra de la fuente i

Fik: es el factor de influencia de la fuente i sobre la contaminación existente en la zona k, equivalente a la razón de contribución de la masa de la fuente i para el total de la masa colectada en la zona k.

En este sistema se puede evaluar analíticamente Pij y kj la solución del sistema de “n” incógnitas que depende del número de fuentes y del número de especies analizadas, permite determinar el Factor de contribución Fik.



87

El resultado obtenido es el promedio de las soluciones de un sistema de “n” ecuaciones por un método de tanteo, que consiste en efectuar un barrido de los diferentes valores posibles de factores de influencia, comprendidos dentro de un rango fijado para cada fuente. A su vez cada tanteo realizado dentro del intervalo, arroja una aproximación al valor de modelación para cada componente analizado en las muestras ambientales. De esta manera se calcula una aproximación promedio, comparable finalmente con el grado de aproximación esperado del modelo. 4.5.4 Secuencia del modelo y definición de variables. Sea la variable "j" un elemento del conjunto de compuestos (C). El número de compuestos seleccionados para el análisis químico, tanto de las fuentes como de las muestras, debe ser razonable en dos sentidos, así:

Debe ser un número aproximado al número real de componentes esperados.

No debe ser inicialmente un número muy grande, para que facilite el análisis de la información obtenida.

Sea la variable "i" un elemento del conjunto de fuente (F). Dicha variable debe cumplir las siguientes condiciones:

Debe ser razonable.

Un número representativo de las fuentes.

La información disponible sobre la caracterización de fuentes de material particulado en suspensión, limita la selección de una fuente en particular, por lo cual es aconsejable agrupar diferentes fuentes en una categoría específica, que a la vez facilite la toma de muestras.

El número de fuentes seleccionadas no debe ser muy grande dado que se tendrá que cruzar un número mayor de variables, haciendo más complejo el análisis de los resultados predecibles por el modelo.

Es de anotar que las emisiones de material particulado en la ciudad no han variado durante los últimos años y por lo tanto se debe escoger compuestos verdaderamente indicativos de las fuentes. De esta manera es posible obtener resultados del modelo aproximado sobre el grado real de participación de las fuentes a la contaminación por partículas.

En un futuro será necesario perfeccionar esta metodología, lográndose así detectar compuestos específicos de una fuente en particular y por lo tanto utilizarlos como trazadores.

Sea la variable "K" un elemento del conjunto de zonas (Z): que debe cumplir las siguientes condiciones:

Número razonable de zonas

Debe obedecer a una división sectorizada de la ciudad mediante cuadriculas uniformes, en el caso de un modelo generalizado. Lo anterior permite la obtención de muestras verdaderamente representativas.



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Sea la Variable "Pi" La composición en porcentaje por peso de los diferentes componentes del material particulado y de las fuentes. El rango de esta variable está comprendido entre 0 y 100 Sea La variable "Fi" El factor de influencia de una fuente sobre una zona dada. El rango de esta variable está comprendido entre 0 y 100 Un factor de influencia igual a 0, estará indicando que una fuente (i) en particular, no está contribuyendo a la contaminación existente en una zona dada (K). Para F igual a 100, se estima que la fuente (i) es totalmente responsable en la zona (K) por la contaminación presente. 4.5.5 Validación del Modelo. Inicialmente se asigna la composición porcentual media de los componentes analizados tanto en las fuentes como en las zonas. A continuación se procede a aplicar el modelo MCF.1.0 para conocer los denominados factores de influencia. Para cada una de las zonas y para cada componente es válida la ecuación (2), la cual contiene N incógnitas, que dependen del número de fuentes y del número de zonas. Estas ecuaciones se pueden resolver por varios métodos que arrojan numerosas soluciones y que en alguna forma son todas válidas si presentan un grado de aproximación suficiente. Esta multiplicidad de soluciones aproximadas caracteriza al sistema como no exacto.

En este caso en particular se utilizará el método de solución por error y ensayo. Para ello se construye una matriz asumida de factores de influencia de las fuentes sobre las zonas. El método consiste en efectuar un barrido de los valores posibles de Fi, comprendidos dentro del rango fijado para cada fuente. Este rango está limitado por los valores inicial y final asignados a los factores de influencia; asignación que se hace de acuerdo con la distribución de la fuente en la ciudad y de los patrones de dispersión. A partir de los factores de influencia Fi asumidos, se calcula la composición del componente j en la zona K, de acuerdo con la ecuación (2). Para la solución de este sistema, se desarrolló un programa sistematizado, mediante el ajuste y validación de las variables matemáticas. El modelo fue desarrollado en Visual Basic con bases de datos en Microsoft Access y salida de datos en Excel . Las concentraciones modeladas se comparan con las concentraciones reales en la zona y se seleccionan aquellas soluciones (combinaciones de factores de influencia) que den errores combinados menores a un valor prefijado. A juicio del usuario se puede escoger una de las soluciones que tengan errores combinados menores a los estipulados o se puede a su vez promediar estas soluciones para obtener una única solución. En resumen el modelo MCF1.0, trabaja mediante el cálculo de las concentraciones resultantes de una serie de factores de influencia porcentuales simulados en un intervalo dado. En este intervalo se toma un número definido de factores distribuidos linealmente, para cada una de las fuentes. Se respeta como restricciones, que los factores de influencia porcentuales sumados no pasen del 100%. Las concentraciones se calculan



89

para cada especie, mediante la combinación lineal de los factores de influencia de cada fuente multiplicada cada uno, por su propia concentración en la fuente. 4.5.6 Secuencia de modelación. Para la estimación de los aportes de las fuentes ó contribuciones a la zona caso de estudio, se presenta seguidamente el proceso de modelación: Para correr el modelo se aplica racionalidad, es decir, se fijan valores o intervalos de los factores de influencia, según la experticia de los investigadores y asesores, basados en el conocimiento de las fuentes y las zonas mismas en estudio y teniendo además como método tres momentos o etapas, para la obtención del resultado final de la modelación. En un primer momento, se fijan rangos amplios de factores de influencia, con pocos intervalos (no mayores a cinco (5)), y con un error máximo de modelación fijado entre un 20% y un 30%. Para el segundo momento, se analizan los diez mejores resultados arrojados en el primer momento y se fijaron nuevos factores de influencia, de nuevo, con cinco (5) intervalos y reduciendo el margen de error del modelo. En la tercera etapa, se amplían los intervalos para los factores de influencia, se analizan detenidamente las diferencias entre las composiciones modeladas y reales para cada uno de los componentes de la muestra o filtro y se realiza el balance de masa a partir de la adición de las fuentes supuestas requeridas según el caso (fuentes hipotéticas, alumina, Al2O3; calcio, CaO; plomo, PbO; hierro, Fe2O3 y según las requeridas). El afinamiento final para cada día modelado, se logra repitiendo este último paso una y otra vez, hasta obtener el error mínimo fijado. Se resalta que los formatos que se utilizaran para la implementación de los procedimientos se presentan en el Anexo J.

5. RESULTADOS Los resultados obtenidos en el desarrollo de este proyecto se enmarcan en tres(3) grupos: un grupo hace referencia a la elaboración de los protocolos para el PM 2.5 en cuanto a la caracterización, medición ambiental y medición en fuentes fijas, los cuales se analizaron en la Sección 4. Metodología y presentados en los Anexos B, G, H, I, J. Un segundo grupo de productos son las determinaciones propias del estudio aplicando los protocolos desarrollados que comprenden: las mediciones ambientales y de fuentes, la



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caracterización del PM 2.5 y la estimación de los aportes de las fuentes de combustión a las concentraciones actuales del contaminante criterio en observación.

El tercer grupo de los tipos de productos en la presente investigación incluye la propuesta de lineamientos técnicos para el control del PM 2.5 para su incorporación en el Plan de Descontaminación del Valle de Aburrá y lineamientos para informar a la comunidad el cumplimiento de la r responsabilidad ambiental y composición de las muestras de PM2.5

respirable. Es de resaltar que actualmente se diseña de manera paralela, el Plan de Descontaminación del Valle de Aburrá por parte de la Universidad Pontificia Bolivariana. 5.1. MEDICIÓN DEL PM2.5 EN FUENTES FIJAS DE COMBUSTIÓN EXTERNA Como Modelo de cálculo para la presentación de los resultados de las mediciones de las fuentes de combustión externa, se ha tomado una caldera de carbón Pirotubular de parrilla viajera marca JCT. La Foto 5. ilustra el la ubicación de los equipos en la plataforma de monitoreo. Como Modelo de cálculo para la presentación de los resultados de las mediciones de las fuentes de combustión externa, se ha tomado una caldera de carbón Pirotubular de parrilla viajera marca JCT. La Foto 5. ilustra el la ubicación de los equipos en la plataforma de monitoreo. Foto 5. Monitoreo PM2.5 Caldera a carbón de combustión externa



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Las mediciones se hicieron en dos (2) muestreos el día 28 de Enero de 2010, con los objetivos de:

Determinar las emisiones de material particulado PM2.5 ,

Estimar el factor de emisión y recoger dos muestras comparables en los filtros de PM2.5 para realizar análisis químicos en las fracciones soluble, elemental y orgánica. La caldera es operada a carbón con una potencia nominal de 600 BHP, posee un equipo de control tipo Ciclón y sus demás características se presentan en el Cuadro 1. Los reportes se denominan RFC01-2 y RFC01-3 correspondiente a la siguiente codificación:

La primera letra hace referencia al proyecto Redaire: R

La segunda letra hace referencia al tipo de muestro Fuentes Fijas: F

La tercera letra hace referencia tipo de filtro: Cuarzo: C Teflón: T

Los dos números después de las letras indican el consecutivo de la fuente: 01al18

El último símbolo hace referencia al número de la muestra en la fuente: 1al 3 Cuadro 1. Resumen condiciones operativas reportadas durante dos muestreos. Caldera a carbón de combustión externa

Condición Operativa Unidades Valor

Poder calorífico superior del carbón cal/g base seca 5.883

Cenizas del carbón % base seca 3,67

Azufre del carbón % base seca 0,42

Humedad del carbón % 10,3

Muestreo RFC01-2 RFC01-3

Presión absoluta del sitio mm Hg 649 652

Flujo promedio de carbón Kg./h 885 838

Flujo de vapor Lb/h 14.927 14.757

Presión de vapor psia 125 129

Temperatura de los gases a la salida de la caldera °C 182 183

Flujo de gases a la salida de la caldera Kg./h 13.187 13.667

Eficiencia térmica de la caldera a poder calorífico superior % 80,2 83,9

En los Cuadros 2. a 7 y en las Graf. 1. y 2 se reportan los resultados de los muestreos de la fuente 01. Cuadro 2. Humedad en los humos de combustión

Código de la muestra Masa H2O recolectada (g) Humedad humos (%)

RFC01-2 57.7 6.82

RFC01-3 54.4 6.80



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Cuadro 3. Gases de combustión RFC01-2

SO2 (mg/m3) NO (mg/m3) NO2 (mg/m3) NOx (mg/m3) CO (%)

O2 (%)

CO2 (%)

525 136 103 239 0.01 9.3 7.84

539 128 97 225 0.01 9.6 7.6

564 123 93 216 0.01 10.1 7.18

573 125 94 219 0.01 10.9 6.67

544 129 97 226 0.01 11.4 6.39

529 140 106 246 0.01 12.1 5.99

516 151 114 265 0.01 12.5 5.78

518 158 119 277 0.01 12.7 5.58

469 163 123 286 0.03 12.6 5.61

520 168 127 295 0.01 12.3 5.79

529 190 143 333 0.01 12 5.99

530* 146* 110* 257* 0.01* 11.45* 6.40*

*: Valor promedio Cuadro 4. Gases de combustión RFC01-3

SO2

(mg/m3) NO

(mg/m3) NO2

(mg/m3) NOx

(mg/m3) CO (%)

O2

(%) CO2

(%)

468 143 108 251 0.01 9.4 7.46

495 145 109 254 0.01 9.6 7.37

523 132 100 232 0.01 10.3 6.96

491 141 106 247 0.01 10.7 6.74

476 148 111 259 0.01 11.1 6.37

485 154 116 270 0.01 10.8 6.58

482 148 111 259 0.01 10.6 6.58

489* 144* 109* 253* 0.01* 10.36* 6.87*

*: Valor promedio Cuadro 5. Velocidad y caudal de salida de los humos en la chimenea

Código de la muestra Velocidad

(m/s) Caudal (m3/h)

RFC01-2 8.42 18.436

RFC01-3 8.61 18.852

Cuadro 6. Concentración y emisión de partículas a condiciones de referencia

Código de la muestra Concentración (g/m3) Emisión (kg/h)

RFC01-2 0.122 1.280

RFC01-3 0.100 1.091



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Cuadro 7. Distribución por tamaño de partícula

Código de la muestra > PM10 (g) Entre PM2.5 y PM10

(g) < PM2.5

(g)

RFC01-2 0.0158 0.0786 0.0292

RFC01-3 0.0151 0.0664 0.0259

Graf. 1. Distribución porcentual por tamaño de partícula RFC01-2

Graf. 2. Distribución porcentual por tamaño de partícula RFC01-3

Para el día de medición, la emisión total de partículas fue de 1.273 kg/h y 1.086 kg/h para las muestras RFC01-2 y RFC01-3, respectivamente.



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En cuanto a la distribución por tamaño el mayor aporte se da por las partículas con tamaño entre 2.5 y 10 µm, con un porcentaje de 63.59% para la muestra RFC01-2 y de 61.82% para la muestra RFC01-3. En segundo lugar se encuentran las partículas con diámetro menor o igual a 2.5 µm, con un porcentaje de 23.62% y 24.12%, para las muestras RFC01-2 y RFC01-3, respectivamente. Por último, las partículas con tamaño mayor a 10 µm aportaron a la emisión el 12.78% y 14.06% para las muestras RFC01-2 y RFC01-3, respectivamente. Los flujos evaluados en los ensayos RFC01-2 y RFC01-3, presentaron resultados similares en cuanto a tendencias en las curvas de velocidad y temperatura, además de las magnitudes representativas del mismo, como lo son la velocidad promedio del gas, las diferentes presiones y temperaturas resultantes, por lo que se considera que los dos ensayos son comparables para los fines de la investigación. Por otra parte, de acuerdo con las condiciones de trabajo y los flujos de vapor que tuvo la caldera, son confiables y representativos de las descargas típicas que realiza la empresa objeto de la medición. La velocidad por su parte, no presenta variaciones significativas entre las dos mediciones. Las velocidades máximas dieron alrededor de 9 m/s para ambas mediciones y las mínimas fueron de 7,45 m/s y 6.98 m/s respectivamente. Respecto al porcentaje de isocinetismo, los valores obtenidos fueron 99.79 de y 101.69% para las muestras RFC01-2 y RFC01-3, respectivamente. Lo anterior avala la representatividad de las muestras recolectadas, dado que se encuentra dentro del rango estipulado en la metodología de la EPA método 201A (90-110 %), para garantizar que la muestra fue captada a la misma velocidad con que el flujo es transportado al interior de la chimenea. Los Factores de Emisión obtenidos se pueden observar en el Cuadro 8. Cuadro 8. Factores de Emisión para Caldera a carbón

Factores de emisión Unidades Muestreo 1 Muestreo 2

Emisión de polvo suspendido mayor de 10 micras

Kg./Ton carbón 0,200 0,181

Emisión de polvo suspendido entre 2,5 y 10 micras


Emisión de polvo suspendido menor de 2,5 micras


Emisión de polvo suspendido total Kg./Ton carbón 1,563 1,289

Emisión de polvo suspendido mayor de 10 micras

Kg./millón kcal. 0,039 0,035

Emisión de polvo suspendido entre 2,5 y 10 micras


Emisión de polvo suspendido menor de 2,5 micras


Emisión de polvo suspendido total Kg./millón kcal. 0,304 0,251



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Como metodología de validación de resultados se realizó el balance de energía para la caldera a partir de las características de los gases y el balance energético de acuerdo a las especificaciones del combustible, consumo del mismo y características de la caldera. Esta información será analizada en detalle para el conjunto de calderas por tipo de combustible para lo cual se presenta el modelo de cálculo en el Anexo K. tipo electrónico. 5.2 EVALUACIÓN DE LAS CONCENTRACIONES AMBIENTALES PM2.5 Las concentraciones evaluadas en las zonas de estudio Centro Medellín, Itagüí y Bello se

calcularon aplicando en detalle el Sistema de Gestión de Calidad que ha sido

ampliamente detallado en los Anexos pertinentes..

Para la Evaluación del PM2.5 en las zonas de estudio, se diseñaron varias etapas de medición del PM2.5 de acuerdo con los cronogramas de monitoreo descritos en el Anexo L. Para las tres (3) zonas en estudio se presentaran los datos de campo y cálculo de las concentraciones del PM2.5 para muestras tomadas en filtros de teflón. Para los datos de campo de los filtros de cuarzo se ha organizado el Anexo M, en el cual hay mayor visibilidad, dado la amplitud del Formato Excel F-GAA-R38 En la Graf. 3., 4 y 5. se presentan las concentraciones del PM2.5 en las zonas de estudio, evidenciándose con claridad una tendencia a la disminución de PM2.5,en estas zonas Norte, Centro y Sur del Valle de Aburrá, toda vez que se hizo un tratamiento similar al PM

2.5 en estaciones cercanas y a los datos reportados por cinco (5) años para el PM10 para una de estaciones de calidad del aire, encontrándose un comportamiento similar. De igual manera se evalúa para todas las zonas, la reducción en las concentraciones durante el día domingo, efecto derivada debido a la menor cantidad de vehículos en circulación y la reducción de las actividades industriales. A continuación se realiza un análisis detallado de la evaluación del PM2.5 en cada una de las zonas. 5.2.1 Monitoreo ambiental en la Zona Centro: La Primera etapa fue realizada del 8 de febrero hasta el 2 de marzo y la segunda del 26 de abril hasta el 12 de mayo de 2010.



96

Foto 6. Estación Monitoreo Zona Centro Medellín-Antioquia, Colombia

La estación Éxito de San Antonio se encuentra en el Centro de la ciudad de Medellín, sector que tiene alta influencia vehicular y en posición geográfica 6°14´47,44´´ N, 75°34´02.93´´O. Los equipos se ubicaron a 10 m de la avenida Oriental y a 10 m de altura sobre la vía como se observa en la foto 6. En el Cuadro 9 se registran las concentraciones en la zona y se representan en la Graf. 3. Como puede observarse se presentaron tres (3) episodios en un lapso de la semana del 08 al 14 de febrero, concentraciones que sobrepasaron la norma diaria de 50 µg/m3, lo cual puede explicarse si se tiene en cuenta una obra civil vial realizada en la avenida Oriental, carrera 46, lo cual ocasionó una gran congestión vehicular, dado que es una arteria de convergencia de buses tanto en el sentido norte como en el sur de la ciudad. Otro episodio identificado se relaciona con la inauguración de las fiestas navideñas, en la cual se realiza una colectiva quema de pólvora en toda el área Metropolitana durante varias horas hasta la madrugada, efecto reflejado en las otras estaciones de monitoreo. Es de resaltar la tendencia a la reducción del PM 2.5 con un factor de correlación de 0.4. y una concentración promedio de 36.2, como efecto de las diferentes estrategias de mejoramiento que se vienen adelantando en el Valle de Aburrá y en especial, el mejoramiento de la calidad de los combustibles .



97

Cuadro 9. Cálculo y registro de datos PM2.5. Estación Centro (Éxito de San Antonio) Valle de Aburrá, Antioquia-Colombia, Febrero-Mayo 2010.

CÓDIGO F-

GAA-R38

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Fecha de

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2010

Empresa y/o

proyecto:

Nombre del

punto:

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muestreo

dd/mm/aa

Fecha fin

muestreo

dd/mm/aa

hora de

inicio

hh/mm

hora de

finalizacion

hh/mm

contador en

minutos

Flujo

promedio (ref)ID del filtro

Peso Filtro

limpio (g)

Peso Filtro

usado (g)

Peso testigo

inicial (g)

Peso testigo

final (g)Masa (g) Masa (ug)

Volumen

(m3 ref)

Concentraciòn

(Ug/m3 ref)Observaciones

08/02/2010 09/02/2010 09:30 09:00 1410 16,70 RCT001 0,1463478 0,1471058 0,151747 0,151747 0,000758 758 23,55 32,19

09/02/2010 10/02/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RCT002 0,1475804 0,1491359 0,151747 0,151747 0,001555 1555 24,05 64,68

10/02/2010 11/02/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RCT003 0,1476836 0,148622 0,151747 0,151747 0,000938 938 24,05 39,02

11/02/2010 12/02/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RCT004 0,1472063 0,1482831 0,151747 0,151747 0,001077 1077 24,05 44,78

12/02/2010 13/02/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RCT005 0,148384 0,1495993 0,151747 0,151747 0,001215 1215 24,05 50,54

13/02/2010 14/02/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RCT006 0,147258 0,1481725 0,151747 0,151747 0,000915 915 24,05 38,03

14/02/2010 15/02/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RCT007 0,146241 0,1477042 0,151747 0,151747 0,001463 1463 24,05 60,84

22/02/2010 23/02/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT008 0,1459572 0,1470808 0,151747 0,151747 0,001124 1124 24,05 46,72

23/02/2010 24/02/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT009 0,1457081 0,1467344 0,151747 0,151747 0,001026 1026 24,05 42,68

24/02/2010 25/02/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT010 0,1461452 0,1471289 0,151747 0,151747 0,000984 984 24,05 40,91

25/02/2010 26/02/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT011 0,1446212 0,145506 0,151747 0,151747 0,000885 885 24,05 36,79

26/02/2010 27/02/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT012 0,1493171 0,1504214 0,151747 0,151747 0,001104 1104 24,05 45,92

27/02/2010 28/02/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT013 0,1492808 0,1499396 0,151747 0,151747 0,000659 659 24,05 27,40

28/02/2010 01/03/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT014 0,1493725 0,1500694 0,151747 0,151747 0,000697 697 24,05 28,98

01/03/2010 02/03/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT015 0,147031 0,1481723 0,151747 0,151747 0,001141 1141 24,05 47,46

26/04/2010 27/04/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT016 0,1440231 0,144869 0,151747 0,151747 0,000846 846 24,05 35,18

26/04/2010 27/04/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT016-C 0,1478213 0,1486857 0,151747 0,151747 0,000864 864 24,05 35,94 Contramuestro

27/04/2010 28/04/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT017 0,142595 0,1433125 0,151747 0,151747 0,000718 718 24,05 29,84


28/04/2010 29/04/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT018 0,1437402 0,1446419 0,151747 0,151747 0,000902 902 24,05 37,50

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LA CONTRIBUCIÓN DE FUENTES DE MATERIAL PARTICULADO PM

2.5 EN TRES (3) ZONAS DEL VALLE DE ABURRÁ.

MUNICIPIO DE MEDELLIN-CENTRO – FILTROS DE TEFLÓN

05/02/2010

Grupo GHYGAM ( PCJIC) – Grupo GIGA (UdeA)

FORMATO DATOS CALCULO DE

PM2.5



98

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muestreo

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muestreo

dd/mm/aa

hora de

inicio

hh/mm

hora de

finalizacion

hh/mm

contador en

minutos

Flujo


Peso Filtro

limpio (g)

Peso Filtro

usado (g)

Peso testigo

inicial (g)

Peso testigo


Volumen

(m3 ref)

Concentraciòn

(Ug/m3 ref)Observaciones


29/04/2010 30/04/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT019 0,1485779 0,1494621 0,151747 0,151747 0,000884 884 24,05 36,77

30/04/2010 01/05/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT020 0,1517164 0,1523644 0,151747 0,151747 0,000648 648 24,05 26,95


01/05/2010 02/05/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT021 0,149419 0,150123 0,151747 0,151747 0,000704 704 24,05 29,27


02/05/2010 03/05/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT022 0,1497956 0,1502206 0,151747 0,151747 0,000425 425 24,05 17,67

03/05/2010 04/05/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT023 0,1474666 0,1485131 0,151747 0,151747 0,001047 1047 24,05 43,52


04/05/2010 05/05/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT024 0,150509 0,151332 0,151747 0,151747 0,000823 823 24,05 34,22


05/05/2010 06/05/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT025 0,1425946 0,1434176 0,151747 0,151747 0,000823 823 24,05 34,22


06/05/2010 07/05/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT026 0,1430185 0,1438935 0,151747 0,151747 0,000875 875 24,05 36,39


07/05/2010 08/05/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT027 0,1498275 0,1505095 0,151747 0,151747 0,000682 682 24,05 28,36

08/05/2010 09/05/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT028 0,1468125 0,1474555 0,151747 0,151747 0,000643 643 24,05 26,74


10/05/2010 11/05/2010 10:00 10:00 1440 16,70 RCT029 0,1490197 0,1497227 0,151747 0,151747 0,000703 703 24,05 29,23

12/05/2010 13/05/2010 13:00 13:00 1440 16,70 RCT030 0,1496197 0,1500037 0,151747 0,151747 0,000384 384 24,05 15,97



MUNICIPIO DE MEDELLIN-CENTRO – FILTROS DE TEFLÓN

05/02/2010



PM2.5



99

Graf.3. Concentración PM2.5 zona Centro (Estación Éxito San Antonio), Valle de Aburrá, Antioquia-Colombia, Febrero-Mayo 2010.

5.2.2 Monitoreo ambiental Zona Sur. En el municipio de Itagüí el periodo de medición estuvo comprendido entre el 10 de diciembre y el 22 de diciembre de 2009 y una segunda campaña entre febrero y abril de 2010. La estación se ubicó a los 6°10´17.98´´N, 75°36´24.53 O, a 12 metros de altura sobre la vía. En la foto 7. Se visualiza esta ubicación. Foto 7. Estación Monitoreo Municipio Itagüí-Antioquia, Colombia



100

En el Cuadro 10 se anotan los datos básicos para el cálculo del PM2.5 y se representa el comportamiento de los datos en la Graf. 4. donde hay un evento que sobrepasa la Norma Diaria de 50µg/m, condición directamente asociada a las actividades de quema de pólvora típica de un día como lo es culturalmente, un 22 de diciembre. El conjunto de datos de concentración una ligera tendencia a la reducción y de continuar el mismo el comportamiento en el tiempo, se cumpliría la Norma de Calidad anual.



101

Cuadro 10. Cálculo y registro de datos PM2.5. Estación Itagüí. Valle de Aburrá, Antioquia-Colombia, Febrero-Mayo 2010

CÓDIGO F-

GAA-R38

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versión:

2010

Empresa y/o

proyecto:

Nombre del

punto:

Fecha:

Responsables:

Fecha inicio

muestreo

dd/mm/aa

Fecha fin

muestreo

dd/mm/aa

hora de

inicio

hh/mm

hora de

finalizacion

hh/mm

contador en

minutos

Flujo


Peso Filtro

limpio (g)

Peso Filtro

usado (g)

Peso testigo

inicial (g)

Peso testigo


Volumen

(m3 ref)

Concentraciòn

(µg/m³ ref)Observaciones

10/12/2009 11/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RIT001 0,157288 0,1577656 0,151747 0,151747 0,000478 478 24,05 19,9

11/12/2009 12/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RIT002 0,148017 0,1484643 0,151747 0,151747 0,000447 447 24,05 18,6

12/12/2009 13/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RIT003 0,153076 0,1534968 0,151747 0,151747 0,000421 421 24,05 17,5

14/12/2009 15/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RIT004 0,150000 0,1505427 0,151747 0,151747 0,000543 543 24,05 22,6

15/12/2009 16/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RIT005 0,155324 0,1559021 0,151747 0,151747 0,000578 578 24,05 24,0

16/12/2009 17/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RIT007 0,151136 0,1517380 0,151747 0,151747 0,000602 602 24,05 25,0

18/12/2009 19/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RIT009 0,160312 0,1610701 0,151747 0,151747 0,000758 758 24,05 31,5

19/12/2009 20/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RIT010 0,152311 0,1527098 0,151747 0,151747 0,000399 399 24,05 16,6

21/12/2009 22/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RIT011 0,156939 0,1583879 0,151747 0,151747 0,001449 1449 24,05 60,3

22/12/2009 23/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RIT012 0,151604 0,1522987 0,151747 0,151747 0,000695 695 24,05 28,9

02/02/2010 03/02/2010 10:00 09:00 1440 16,70 RIT013 0,152838 0,15353918 0,151747 0,151747 0,000701 701 24,05 29,2

03/02/2010 04/02/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT014 0,174487 0,17539185 0,151747 0,151747 0,000905 905 24,05 37,6

04/02/2010 05/02/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT015 0,145063 0,14576185 0,151747 0,151747 0,000699 699 24,05 29,1

05/02/2010 06/02/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT016 0,149018 0,1492707 0,151747 0,151747 0,000253 253 24,05 10,5

06/02/2010 07/02/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT017 0,147113 0,1476642 0,151747 0,151747 0,000551 551 24,05 22,9

25/03/2010 26/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT018 0,144970 0,1458709 0,151747 0,151747 0,000901 901 24,05 37,5

26/03/2010 27/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT019 0,146579 0,1475493 0,151747 0,151747 0,000970 970 24,05 40,3

27/03/2010 28/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT020 0,148641 0,1495629 0,151747 0,151747 0,000922 922 24,05 38,3

29/03/2010 30/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT021 0,145969 0,1468381 0,151747 0,151747 0,000869 869 24,05 36,1

30/03/2010 31/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT022 0,144512 0,1454107 0,151747 0,151747 0,000899 899 24,05 37,4



MUNICIPIO DE ITAGUI – FILTROS DE TEFLÓN

05/02/2010



PM2.5



102

CÓDIGO F-

GAA-R38

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Fecha de

versión:

2010

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proyecto:

Nombre del

punto:

Fecha:

Responsables:

Fecha inicio

muestreo

dd/mm/aa

Fecha fin

muestreo

dd/mm/aa

hora de

inicio

hh/mm

hora de

finalizacion

hh/mm

contador en

minutos

Flujo


Peso Filtro

limpio (g)

Peso Filtro

usado (g)

Peso testigo

inicial (g)

Peso testigo


Volumen

(m3 ref)

Concentraciòn


05/04/2010 06/04/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT023 0,143681 0,144281 0,151747 0,151747 0,000600 600 24,05 25,0

05/04/2010 06/04/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT023-c 0,145758 0,1463096 0,151747 0,151747 0,000551 551 24,05 22,9 Contramuestro

06/04/2010 07/04/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT024 0,145870 0,146418 0,151747 0,151747 0,000548 548 24,05 22,8


07/04/2010 08/04/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT025 0,145934 0,1466537 0,151747 0,151747 0,000720 720 24,05 29,9


08/04/2010 09/04/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT026 0,146715 0,1471777 0,151747 0,151747 0,000462 462 24,05 19,2


09/04/2010 10/04/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT027 0,147384 0,1479886 0,151747 0,151747 0,000604 604 24,05 25,1


10/04/2010 11/04/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT028 0,147180 0,1474273 0,151747 0,151747 0,000248 248 24,05 10,3


12/04/2010 13/04/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT029 0,147698 0,148182 0,151747 0,151747 0,000484 484 24,05 20,1


13/04/2010 14/04/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT030 0,146458 0,1469748 0,151747 0,151747 0,000517 517 24,05 21,5


14/04/2010 15/04/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT031 0,144417 0,1448225 0,151747 0,151747 0,000405 405 24,05 16,9


15/04/2010 16/04/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RIT032 0,146961 0,1473715 0,151747 0,151747 0,000411 411 24,05 17,1




MUNICIPIO DE ITAGUI – FILTROS DE TEFLÓN

05/02/2010



PM2.5



103

Graf. 4. Concentración PM2.5 zona Itagüí, Valle de Aburrá, Antioquia-Colombia, Febrero-Mayo 2010.

5.2.3 Monitoreo ambiental zona Norte. Primera etapa 17 de noviembre al 9 de diciembre de 2009 y la segunda etapa del 2 de marzo al 15 de marzo de 2010. Ubicada a los 6°20´11.04´´ N, 75°33´37.70 O. En la terraza de las instalaciones de la biblioteca pública Marco Fidel Suarez a 15 metros de altura, en el municipio de Bello. Foto 8. Estación Monitoreo Municipio Bello-Antioquia. Colombia



104

En el Cuadro 11. se presentan para la zona Bello los datos de campo y en la Graf. 5. se evidencia la relación de las concentraciones en esta zona con la norma diaria y anual, observándose el mayor número de eventos (6) que sobrepasan la norma diaria de 50µg/m³ según Resolución 610 de marzo de 2010 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y desarrollo Territorial. Estos valores fueron sometidos al proceso de trazabilidad de los datos como se presenta en la Sección 5.6.4, siendo validados por la toma de duplicados en filtros de cuarzo y por la realización de tres(3) contra muestreos en filtros de teflón con desviaciones menores al 0.4 %. Para comprender la naturaleza de esta información, se revisaron reportes de fuentes de emisión y casos de accidentalidad y trancones de larga duración, mayores a tres (3), horas en las vías, no siendo posible evidenciar situaciones que dieran explicación a los valores citados. Otra alternativa fue considerar la época navideña en la cual se ubican cuatro (4) de los episodios identificados, pudiéndose relacionar con la quema de pólvora de manera intensificada al inicio de la navidad, primeros días del mes de diciembre y durante la semana de navidad y año nuevo. Para los días no incluidos en esta categoría, se realizo un análisis de las condiciones meteorológicas durante estos, en particular, no se logro evidenciar diferencias significativas entre el 10 de marzo y los otros días, que expliquen un episodio. Lo único que es diferente es que en ese día la dirección del viento aumenta significativamente en la dirección WNW y en la W y pierde importancia la dirección E (Bello) y la N (UNal), siendo factible inferir la influencia de una fuente que viene del W y del WNW (del occidente del nor occidente). Occidente, donde se encuentran ubicadas algunas ladrilleras. Aunque puedan encontrarse condiciones específicas que permitan comprender las causas de los episodios atmosféricos, igualmente se deben tener en cuenta la interrelación entre las fuentes de emisión y por lo tanto se propone para zona Sur del Valle, la verificación de acciones de vigilancia y control especial sobre el sistema de transporte colectivo, el cual se caracteriza por tener el mayor tiempo de servicio y circulación con una cobertura continua entre los municipios de Medellín y Bello.



105

Cuadro11. Cálculo y registro de datos PM2.5. Estación Bello. Valle de Aburrá, Antioquia-Colombia, Febrero-Mayo 2010

CÓDIGO F-

GAA-R38

Versión 01

Fecha de

versión:

2010

Empresa y/o

proyecto:

Nombre del

punto:

Fecha:

Responsables:

Fecha inicio

muestreo

dd/mm/aa

Fecha fin

muestreo

dd/mm/aa

hora de

inicio

hh/mm

hora de

finalizacion

hh/mm

contador en

minutos

Flujo


Peso Filtro

limpio (g)

Peso Filtro

usado (g)

Peso testigo

inicial (g)

Peso testigo


Volumen

(m3 ref)

Concentraciòn


17/11/2009 18/11/2009 10:00 09:00 1380 16,70 RBT001 0,154689 0,155105 0,157108 0,157116 0,00041 408 23,046 17,7

18/11/2009 19/11/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT002 0,160624 0,161685 0,157108 0,157116 0,00105 1053 24,048 43,8

19/11/2009 20/11/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT003 0,156966 0,157454 0,157108 0,157116 0,00048 481 24,048 20,0

20/11/2009 21/11/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT005 0,152520 0,153042 0,157108 0,157116 0,00051 514 24,048 21,4

23/11/2009 24/11/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT007 0,163665 0,164522 0,157108 0,157116 0,00085 849 24,048 35,3

24/11/2009 25/11/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT008 0,154619 0,155105 0,157108 0,157116 0,00048 478 24,048 19,9

25/11/2009 26/11/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT009 0,152575 0,153269 0,157108 0,157116 0,00069 687 24,048 28,6

26/11/2009 27/11/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT010 0,151833 0,152445 0,157108 0,157116 0,00060 604 24,048 25,1

28/11/2009 29/11/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT011 0,150156 0,150736 0,157108 0,157116 0,00057 572 24,048 23,8

29/11/2009 30/11/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT012 0,154944 0,155812 0,157108 0,157116 0,00086 860 24,048 35,8

30/11/2009 01/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT013 0,152834 0,155849 0,157108 0,157116 0,00301 3007 24,048 125,1

01/12/2009 02/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT014 0,150759 0,152451 0,157108 0,157116 0,00168 1684 24,048 70,0

01/12/2009 02/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT014-C 0,150689 0,152382 0,157108 0,157116 0,00169 1686 24,048 70,1 Contramuestreo

02/12/2009 03/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT016 0,159352 0,160696 0,157108 0,157116 0,00134 1336 24,048 55,6

04/12/2009 05/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT017 0,152194 0,152811 0,157108 0,157116 0,00061 609 24,048 25,3

05/12/2009 06/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT018 0,148775 0,150449 0,157108 0,157116 0,00167 1666 24,048 69,3

06/12/2009 07/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT019 0,149078 0,149497 0,157108 0,157116 0,00041 411 24,048 17,1

07/12/2009 08/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT020 0,152371 0,152994 0,157108 0,157116 0,00062 615 24,048 25,6


08/12/2009 09/12/2009 09:00 09:00 1440 16,70 RBT006 0,161718 0,163313 0,157108 0,157116 0,00159 1587 24,048 66,0



MUNICIPIO DE BELLO – FILTROS DE TEFLÓN

05/02/2010



PM2.5



106

CÓDIGO F-

GAA-R38

Versión 01

Fecha de

versión:

2010

Empresa y/o

proyecto:

Nombre del

punto:

Fecha:

Responsables:

Fecha inicio

muestreo

dd/mm/aa

Fecha fin

muestreo

dd/mm/aa

hora de

inicio

hh/mm

hora de

finalizacion

hh/mm

contador en

minutos

Flujo


Peso Filtro

limpio (g)

Peso Filtro

usado (g)

Peso testigo

inicial (g)

Peso testigo


Volumen

(m3 ref)

Concentraciòn


02/03/2010 03/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT021 0,1466953 0,1472359 0,1571155 0,1571155 0,00054 541 24,048 22,5


03/03/2010 04/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT022 0,1459973 0,1463316 0,1571155 0,1571155 0,00033 334 24,048 13,9


04/03/2010 05/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT023 0,147973 0,1483435 0,1571155 0,1571155 0,00037 370 24,048 15,4


05/03/2010 06/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT024 0,1471312 0,1476616 0,1571155 0,1571155 0,00053 530 24,048 22,1


06/03/2010 07/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT025 0,1465593 0,1470152 0,1571155 0,1571155 0,00046 456 24,048 19,0


08/03/2010 09/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT026 0,1470804 0,1475123 0,1571155 0,1571155 0,00043 432 24,048 18,0


09/03/2010 10/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT027 0,1482573 0,1488789 0,1571155 0,1571155 0,00062 622 24,048 25,8


10/03/2010 11/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT028 0,1458032 0,147229 0,1571155 0,1571155 0,00143 1426 24,048 59,3


11/03/2010 12/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT029 0,1451761 0,1455741 0,1571155 0,1571155 0,00040 398 24,048 16,6

12/03/2010 13/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT030 0,1494188 0,1499999 0,1571155 0,1571155 0,00058 581 24,048 24,2

13/03/2010 14/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT031 0,149314 0,1496695 0,1571155 0,1571155 0,00036 356 24,048 14,8

14/03/2010 15/03/2010 09:00 09:00 1440 16,70 RBT032 0,1452129 0,1457048 0,1571155 0,1571155 0,00049 492 24,048 20,5



MUNICIPIO DE BELLO – FILTROS DE TEFLÓN

05/02/2010



PM2.5



107

Graf. 5. Concentración PM2.5 zona Bello, Valle de Aburrá, Antioquia-Colombia, Febrero-Mayo2010.

Otro enfoque para la interpretación de las concentraciones del PM2.5 es analizar la consistencia de los datos para lo cual se realizó un análisis exploratorio de los datos mediante la aplicación del Software R, representados en la Graf. 6., Diagrama Box Plot, visualizándose las medidas de tendencia central (media y mediana, para las tres (3) zonas estudiadas. Estos valores junto con su forma gráfica indican el grado de simetría de los datos alrededor de la media, teniendo esta característica los datos de la zona Centro. Se presentan además, otras medidas de tendencia, de variación y de forma, y la prueba de bondad de ajuste a la distribución normal basada en el estadístico de shapiro-wilks. Se resaltan solo cuatro(4) valores atípicos de una población de noventa (90) muestras que corresponde a la totalidad de las campañas.. Las concentraciones del PM2.5 en la zona Centro de la ciudad tiene un comportamiento diferenciado de alta simetría, pudiéndose afirmar que sus valores están bien representados por la media, sin mayor efecto de los eventos atípicos que se presentan.



108

Graf. 6. Comportamiento de la distribución del PM 2.5. Zona Centro. Zonas Norte, Centro y Sur del Valle de Aburra. Antioquia, Colombia. 2009-2010

Otra manera de analizar los datos de concentración es la generación de información que permita comprender y evidenciar la tendencia de los mismos en el tiempo. Para ello la correlación estadística de los datos tanto para cada una de las zonas como para el conjunto de ellas, muestra una clara tendencia de reducción del PM2.5. siendo validada mediante la comparación del PM2.5 en zonas cercanas, a las estaciones ubicadas en la campaña del estudio a menos de 2 Km, como es el caso de las estaciones Miguel de Aguinaga en el Centro de la ciudad, coordenadas (6°15’10.87”N , 75°34’7.38”O) y Estación Ditaires (6°10’9.27”N, 75°37’41.12”O) en Itagüí, donde igualmente se demuestra la reducción de la contaminación, Ver Graf. 7. Como otra estrategia para validar el comportamiento declarado del PM 2.5, fue realizar la serie de tiempo para un contaminante que se tuviera la disponibilidad de la información y es el caso del el PM10 en la Estación San Fernando, al Sur del Valle, donde se valida de nuevo la mayor tendencia a la reducción de la contaminación ambiental por PM10 en particular durante el periodo del estudio, fenómeno observado con menor tendencia desde el 2009

Por lo anterior expuesto puede afirmarse, que la reducción en las concentraciones del PM

2.5 se puede asociar con las medidas de prevención y control y en especial implementadas por el Área Metropolitana en el Valle del Aburrá y en especial con la política de mejoramiento de los combustible en la Región implementada desde el 1º de enero del presente año por ECOPETROL



109

Graf.7. Comportamiento del PM 2.5 en las Zonas Norte, Sur y Centro. Valle de Aburrá-Antioquia. Colombia. 2010

Graf. 8. Comportamiento del PM10. Estación San Fernando, Itagüí. -Antioquia. Colombia. 2005-2010

0

20

40

60

80

100

120

140

Co

nce

ntr

acio

n P

M 1

0 (

µg/

m³)

2005 2006 2007 2008 2009 2010

La estación Guayabal ubicada en el su del Valle de Aburra se observa una tendencia a la disminucion en las concentraciones de PM 10 el año 2010



110

5.2.4 Trazabilidad de los datos. Para la trazabilidad de los datos de concentración, se realiza un procedimiento con énfasis en los siguientes aspectos: diferencias entre el primer y segundo pesaje de los filtros para verificar la estabilidad con la balanza de la manera como se detalla en el Anexo N., toma de muestras en dos (2) medios filtrantes diferentes tanto para la especiación química, como para la comparación de la magnitud de las concentraciones en un mismo lugar y tiempo de monitoreo, contra muestreos en teflón y por último, verificación de las condiciones técnicas de operación de los equipos incluyendo parámetros de mantenimiento, control y calibración. En cuanto a la correlación entre las determinaciones del PM2.5 en filtros de teflón y cuarzo la trazabilidad del PM2.5 realizado sobre filtros de teflón y cuarzo, se presentará como modelo de ilustración, el caso de la Zona Centro, Estación San Antonio, haciendo claridad que las muestras fueron tomadas en el mismo intervalo de tiempo y en iguales condiciones técnicas de medición definidas en el Protocolo PG-AA-R115. La diferencia promedio de los pesajes fue de 2.8895 μg con un error promedio del 8.919% y un el

factor de correlación 2=0.852 evidenciando una linealidad en el comportamiento de ambas variables como se muestra en las Graf. 9 y 10. Los equipos fueron calibrados a flujo constante de 16.67 LPM y poseen control PID (Proporcional, Integral y Derivativo) y se utilizaron filtros de porosidad de 2 μm, estabilizados durante 48 horas con diferencias en peso no mayores al 10%, siendo un error aceptable para las correlaciones requeridas en casos donde no se tengan eventualmente filtros de teflón, que son los recomendados por su mínima retención de humedad, entre otras características, ver Cuadro 12 Graf. 9. Relación de las Concentraciones PM 2.5 en filtros de teflón y cuarzo. Zona Centro del Valle de Aburrá, Antioquia. Colombia.



111

Graf. 10. Diagrama de dispersión del PM2.5 recolectado en filtros de teflón y cuarzo. Zona Centro del Valle de Aburrá, Antioquia, Colombia. 2010

Respecto a los contra muestreos en teflón presentan una diferencia promedio de

0.8711μg y un error de 2.7832% con un 2=0.976 indicando que las concentraciones PM2.5

son de alta confiabilidad tomadas en este medio filtrante tal como se observa en l Graf. 11. Los datos para las demás estaciones tienen el mismo comportamiento y se registran en el sistema de calidad. Graf. 11. Relación para contra muestreos de teflón en la zona centro del Valle de Aburrá, Antioquia, Colombia.



112

Cuadro 12. Trazabilidad de los datos de PM2.5. Zona Centro. Valle de Aburrá, Antioquia-Colombia, Febrero-Mayo 2010.

Versión 01

Fecha de

versión:

2010

Empresa y/o

proyecto:

Nombre del

punto:

Fecha:

Responsables

:

08/02/2010 09/02/2010 RCT001 0,1463478 0 0,1471058 0 SI 15 16,67 22,3 22,2 20,9 21,1 631 630 17,8 16,64

09/02/2010 10/02/2010 RCT002 0,1475804 0 0,1491359 0

10/02/2010 11/02/2010 RCT003 0,1476836 0 0,148622 0

11/02/2010 12/02/2010 RCT004 0,1472063 0 0,1482831 0

12/02/2010 13/02/2010 RCT005 0,148384 0 0,1495993 0

13/02/2010 14/02/2010 RCT006 0,147258 0 0,1481725 0

14/02/2010 15/02/2010 RCT007 0,146241 0 0,1477042 0 SI 14,5 16,67 22 22 20,5 20,5 634 634 15,8 15,8

22/02/2010 23/02/2010 RCT008 0,1459572 0 0,1470808 0

23/02/2010 24/02/2010 RCT009 0,1457081 0 0,1467344 0

24/02/2010 25/02/2010 RCT010 0,1461452 0 0,1471289 0

25/02/2010 26/02/2010 RCT011 0,1446212 0 0,145506 0

26/02/2010 27/02/2010 RCT012 0,1493171 0 0,1504214 0

27/02/2010 28/02/2010 RCT013 0,1492808 0 0,1499396 0

28/02/2010 01/03/2010 RCT014 0,1493725 0 0,1500694 0

01/03/2010 02/03/2010 RCT015 0,147031 0 0,1481723 0

26/04/2010 27/04/2010 RCT016 0,1440231 0 0,144869 0

26/04/2010 27/04/2010 RCT016-C 0,1478213 0 0,1486857 0

BP Pq-200

(mmHg)

BP deltacal

(mmHg)Qa (lpm) Qs (lpm)

Promedio

primer y

segundo

pesaje (g)

Diferencia

entre

primer y

segundo

pesaje (µg)

Promedio

primer y

segundo

pesaje (g)

Diferencia

entre

primer y

segundo

pesaje (µg)

correccion

Q

Flujo

calibrado

Ta -pq200

(°C)

Ta deltacal

(°C)

Tf -PQ200

(°C)

Tf deltacal

(°C)calibracion

FECHA

INICIO

MUESTREO

FECHA

FINALIZACI

ON

MUESTREO

ID del filtro

FILTRO LIMPIO FILTRO USADO


TRAZABILIDAD DE DATOS

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LA CONTRIBUCIÓN DE FUENTES DE MATERIAL

PARTICULADO PM 2.5 EN TRES (3) ZONAS DEL VALLE DE ABURRÁ.

MUNICIPIO DE BELLO – FILTROS DE TEFLON

05/02/2010



113

Versión 01

Fecha de

versión:

2010

Empresa y/o

proyecto:

Nombre del

punto:

Fecha:

Responsables

:

27/04/2010 28/04/2010 RCT017 0,142595 0 0,1433125 0 SI 14,5 16,67 22 22 20,5 20,5 634 634 15,8 15,5

27/04/2010 28/04/2010 RCT017-C 0,1424582 0 0,143163 0

28/04/2010 29/04/2010 RCT018 0,1437402 0 0,1446419 0

28/04/2010 29/04/2010 RCT018-C 0,1504853 0 0,1513833 0

29/04/2010 30/04/2010 RCT019 0,1485779 0 0,1494621 0

30/04/2010 01/05/2010 RCT020 0,1517164 0 0,1523644 0

30/04/2010 01/05/2010 RCT020-C 0,1493179 0 0,1500008 0

01/05/2010 02/05/2010 RCT021 0,149419 0 0,150123 0

01/05/2010 02/05/2010 RCT021-C 0,1447948 0 0,1454958 0

02/05/2010 03/05/2010 RCT022 0,1497956 0 0,1502206 0

03/05/2010 04/05/2010 RCT023 0,1474666 0 0,1485131 0

03/05/2010 04/05/2010 RCT023-C 0,1426556 0 0,143708 0

04/05/2010 05/05/2010 RCT024 0,150509 0 0,151332 0

04/05/2010 05/05/2010 RCT024-C 0,151418 0 0,1522818 0 SI 14,9 16,67 23,4 23,4 22,8 22,8 638 638 15,8 15,1

05/05/2010 06/05/2010 RCT025 0,1425946 0 0,1434176 0

05/05/2010 06/05/2010 RCT025-C 0,1428147 0 0,1436707 0

06/05/2010 07/05/2010 RCT026 0,1430185 0 0,1438935 0

06/05/2010 07/05/2010 RCT026-C 0,1459193 0 0,1468123 0

07/05/2010 08/05/2010 RCT027 0,1498275 0 0,1505095 0

08/05/2010 09/05/2010 RCT028 0,1468125 0 0,1474555 0

08/05/2010 09/05/2010 RCT028-C 0,1414427 0 0,1421247 0

10/05/2010 11/05/2010 RCT029 0,1490197 0 0,1497227 0

12/05/2010 13/05/2010 RCT030 0,1496197 0 0,1500037 0

BP Pq-200

(mmHg)

BP deltacal

(mmHg)Qa (lpm) Qs (lpm)

Promedio

primer y

segundo

pesaje (g)

Diferencia

entre

primer y

segundo

pesaje (µg)

Promedio

primer y

segundo

pesaje (g)

Diferencia

entre

primer y

segundo

pesaje (µg)

correccion

Q

Flujo

calibrado

Ta -pq200

(°C)

Ta deltacal

(°C)

Tf -PQ200

(°C)

Tf deltacal

(°C)calibracion

FECHA

INICIO

MUESTREO

FECHA

FINALIZACI

ON

MUESTREO

ID del filtro

FILTRO LIMPIO FILTRO USADO


TRAZABILIDAD DE DATOS

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LA CONTRIBUCIÓN DE FUENTES DE MATERIAL

PARTICULADO PM 2.5 EN TRES (3) ZONAS DEL VALLE DE ABURRÁ.

MUNICIPIO DE BELLO – FILTROS DE TEFLON

05/02/2010



114

5.2.5 Relación entre las condiciones meteorológicas y las concentraciones PM2.5. Para la campaña realizada en las estaciones de las zonas Norte, Centro y Sur del Valle de Aburrá, se contó con la disponibilidad de una estación meteorológica para el registro de los parámetros básicos, aunque lamentablemente para parte del periodo del estudio, la unidad de medida de la precipitación presentó fallas impidiendo este registro. Para la Estación ubicada en la Zona Norte el análisis de los datos durante el período de muestreo para el municipio de Bello permite construir la Rosa de vientos. En la cual se observa una dirección predominante del viento del noreste en un 67% con velocidades entre 0.5 a 5.7 m/s y 45.3% de calmas. La temperatura promedio fue de 22.7 °C, humedad relativa promedio 72.8% y no se registraron eventos de lluvia Fig. 22. y Graf.12. ilustran esta información. En cuanto a la relación entre la concentración y la velocidad del viento, en la Graf. 13 no se puede evidenciar una correlación clara y consistente entre estas variables. Fig. 22. Rosa de vientos Municipio Bello- Antioquia, Colombia, Noviembre-Diciembre 2009

Fuente. Grupos de Investigación: GHYGAM Politécnico Colombiano JIC-GIGA U deA

Graf. 12 Distribución de frecuencia de vientos. Zona Norte del Valle de Aburra, Municipio Bello-Antioquia. Colombia, Noviembre-Diciembre 2009



115

Fuente. Grupos de Investigación: GHYGAM PJIC-GIGA U de A

Graf.13. Concentración de PM2.5 y Velocidad del Viento. Zona Norte del Valle de Aburra, Municipio Bello- Antioquia. Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010

El análisis de los datos para la Zona Sur durante el período de muestreo, municipio de Itagüí, permite construir la Rosa de vientos, Fig. 23.; se observa una dirección predominante del viento proviene del noreste en 37.2 % con velocidades de 0.5 a 4.5 m/s y 37.2 % de calmas. La temperatura promedio fue de 22.4 °C, humedad relativa promedio

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Ve

loci

dad

de

l vie

nto

(m

/s)

Co

nce

ntr

aciò

n P

M2

.5 (

µg/

m³

ref

Re

f.)

Concentraciòn PM2.5 (µg/m³ ref Ref.) Velocidad del viento (m/s)



116

89.9 % índice de precipitación de 0.08 en mm en promedio. la Graf. 14. ilustra esta información. Para observar el comportamiento de la concentración PM2.5 y la precipitación acumulada en el día, se elabora la Graf. 15. en la cual hay un aparente lavado de la atmósfera durante los días 20 y 22 de diciembre, aunque hay otros días de observación del fenómeno de resuspensión de las partículas finas que se reflejan en el incremento de la concentración. Aún así, un análisis exploratorio realizado con el paquete estadístico “R”, indica que no existe una correlación entre las dos variables, dado el valor bajo de covarianza de -0.08302017. La nube de puntos que permite una primera acometida de los datos, como se muestra en la Graf. 16., los histogramas y los diagramas de caja evidencian que las dos variables están lejos de ser normales, limitando una posible predicción del comportamiento de ambos parámetros. Fig. 23. Rosa de vientos. Zona Sur del Valle de Aburra. Municipio Itagüí. Antioquia-Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010

.

Fuente. Grupos de Investigación: GHYGAM PJIC-GIGA U de A. Graf. 14. Distribución de frecuencia de vientos. Zona Sur del Valle de Aburra, Municipio Itagüí-Antioquia. Colombia. Noviembre 2009-Febrero 2010



117

Fuente. Grupos de Investigación: GHYGAM Politécnico Colombiano JIC-GIGA U de A

Graf 15. Concentración y PM2.5 y niveles de precipitación. Zona Sur del Valle de Aburra, Municipio Itagüí-Antioquia. Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010



118

Graf.16. Comportamiento estadístico del PM2.5 y la precipitación. Zona sur del Valle de Aburrá, Municipio Itagüí, Antioquia. Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010

La Rosa de vientos, Fig. 23. para la Zona Centro, Estación Éxito, muestra una dirección predominante del viento proveniente del noroeste con un vector resultante de 311 grados, velocidades de 0.5 a 4.5 m/s y 84.7 % de calmas, según se ilustra en la Fig. 23. y Graf.17., lo cual valida las condiciones menos favorables para la dispersión de los contaminantes que se presentan en esta zona, ubicada en la mayor profundidad del Valle. La temperatura promedio fue de 22.9 °C, humedad relativa promedio 82.9 %. De nuevo se hace un esfuerzo por mostrar una posible relación entre la velocidad y el PM2.5 , Graf 18., solo lográndose observar algunos eventos de ligera correlación. Graf. 17. Distribución de frecuencia de vientos en la Zona Centro del Valle de Aburra-Antioquia, Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010



119

Graf.18. Comportamiento PM2.5 y Velocidad del Viento. Zona Centro del Valle de Aburra-Antioquia. Colombia. Noviembre 2009- Febrero 2010

5.3 CARACTERIZACIÓN DEL PM2.5 La caracterización del PM2.5 se realizó cuantificando por las técnicas analíticas ya descritas, los elementos presentes en las muestras ambientales, así como los iones



120

solubles y las especies de carbono orgánico y elemental. Con estos datos se realizó una aproximación al contenido real del PM2.5 mediante la teoría de balance de masas, que utiliza algunos factores numéricos y supuestos para explicar tal composición (ver numeral 4.4.4). Inicialmente se expone el modelo de cálculo empleado para procesar los datos de los análisis y expresarlos, ya sea, en porcentaje del PM2.5 o en concentración (μg/m3) en el aire. Posteriormente, se presentan los resultados obtenidos mediante la aplicación de los diferentes análisis químicos para cada una de las zonas de estudio en el Valle de Aburrá, y finalmente, se hace un análisis comparativo de las tres zonas, destacando los aspectos más relevantes según los objetivos del estudio. 5.3.1 Modelo de cálculo. 5.3.1.1 Modelo de cálculo para análisis elemental por fluorescencia de rayos X. Los siguientes son los cálculos realizados para el elemento Sodio (Na) en la muestra RBT001, partiendo del resultado obtenido mediante el análisis realizado por el Epsilon 5 con los resultados de la técnica EDXRF:

La concentración del Na en la muestra RBT001 es de 0.3487 μg/cm2

El peso total del elemento en la muestra:

gcmcmgAUFCEPNaMuestra 417.46671.12/3487.0 22

El porcentaje en peso del elemento, del total de elementos detectados en la muestra:

%110.10100689.43

417.4100/%

g

g

PETotal

PEMuestrapNap

La concentración del compuesto en la muestra, donde X es el número de átomos del elemento en una mol del compuesto:

22

22 /470.0

1/9897.22

/98.61/3487.0cmg

molg

molgcmg

XNaPANa

PMNaOCECCNaO

El peso total del compuesto en la muestra es:

gcmcmgAUFCCNaOPCMuestra 954.56671.12/470.0 22

2

El porcentaje en peso del compuesto NaO2 del total de compuestos en la muestra es:

%381.6100316.93

954.5100/% 2

g

g

PCTotal

PCMuestrapNaOp



121

El porcentaje en peso del compuesto NaO2 del total del peso del material particulado PM2.5 retenido en la muestra RBT001 es:

%458.11005.408

954.5100)(/%

5.2

5.22

g

g

PesoPM

PCMuestraPMpNaOp

Concentración del compuesto NaO2 en el aire, el día que la muestra fue tomada:

3

32 /258.0096.23

954.5cmg

m

gVAirePCMuestraAireCNaO

5.3.1.2 Modelo de cálculo para análisis de carbono orgánico y elemental. El total de picos en la evolución del carbono de la muestra se identifican como O1TC (25°C-140°C), O2TC (140°C-230°C), O3TC (230°C-450°C), and O4TC (450°C-550°C). En 1100 segundos y a 550°C, se introduce 2% de oxígeno. El carbón producido entre 1100 segundos y cuando la reflectancia de la muestra vuelve a su valor inicial, se denomina carbón pirolizado (OPTRC o OPTTC según se mida por reflectancia o transmitancia, respectivamente). El resto del carbón producido a 550°C y 2% de oxígeno es etiquetado como E1TC. Las temperaturas son luego incrementadas hasta 800°C en dos pasos. El carbón producido es identificado como E2TC (550°C-700°C) y E3TC (700°C-800°C). Siete fracciones de temperatura, así como la corrección por carbonización de TOR y TOT, son cuantificadas individualmente y reportadas cuando se aplica el protoclo IMPROVE A. El siguiente es el cálculo para carbono orgánico total (OCTOTAL), elemental (ECTOTAL) y total (CT):

BLANCOTOTAL OCOPTTCTCOTCOTCOTCOOC 4321

BLANCOTOTAL ECOPTTCTCETCETCEEC 321

TT ECOCCT

5.3.1.3 Modelo de cálculo para análisis de iones. Para el balance iónico, se deben calcular los equivalentes por ión. Los equivalentes se calculan así:

PEqgEq /

nPIPEq /

Donde PEq es el peso equivalente del ión. El equivalente-gramo de una sustancia es la cantidad en gramos de la misma que cede o acepta un mol de protones (en las



122

reacciones ácido-base) o que gana o pierde un mol de electrones (en las reacciones redox). El peso equivalente es el peso iónico dividido por un número n que dependerá del tipo de reacción de que se trate: en reacciones ácido-base, n es el número de H+ o de OH- puestos en juego; en una reacción redox, n es el número de electrones que se ganan o se pierden. 5.3.2 Resultados de los análisis químicos Zonas de estudio. 5.3.2.1 Caracterización PM2.5 Zona Norte, Municipio de Bello. En el Cuadro 13. se muestran los resultados del análisis XRF para la primera muestra, tomada el 17 de noviembre de 2009, en el municipio de Bello, Antioquia. En el Anexo N. se registran los espectros de otros elementos cuantificados. Cuadro 13. Reporte de análisis de la muestra tomada el 17 de noviembre, municipio de Bello, Antioquia. Épsilon 5.

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LA CONTRIBUCIÓN DE FUENTES DE MATERIAL PARTICULADO PM 2.5 EN TRES (3) ZONAS DEL VALLE DE

ABURRÁ.

REPORTE DE ANÁLISIS EDXRF

Datos del cliente: PCJIC PROYECTO CARACTERIZACIÓN PM2,5



123

Contacto: Ingeniera Miriam Gómez M.

Datos de la muestra: RBT001

Fecha de ingreso: 15/12/2009

Análisis requerido: Análisis elemental filtros ambientales

Masa PM 2.5 408.5 µg

Compound Unidades de Concentración % metales en material

particulado µg/cm2 µg/m3 % metales

Na 0.3487 0.1837 10.11 1.0815

Mg N/D 0.0000 1.39 0.1486

Al N/D 0.0000 0.00 0.0000

Si 0.47992 0.2529 13.91 1.4885

P N/D 0.0000 0.00 0.0000

S 1.92212 1.0127 55.73 5.9616

Cl N/D 0.0000 0.00 0.0000

K 0.1789 0.0943 5.19 0.5549

Ca 0.13373 0.0705 3.88 0.4148

Sc N/D 0.0000 0.00 0.0000

Ti N/D 0.0000 0.00 0.0000

V N/D 0.0000 0.00 0.0000

Cr N/D 0.0000 0.00 0.0000

Mn N/D 0.0000 0.00 0.0000

Fe 0.14841 0.0782 4.30 0.4603

Co N/D 0.0000 0.00 0.0000

Ni N/D 0.0000 0.00 0.0000

Cu N/D 0.0000 0.00 0.0000

Zn 0.0502 0.0264 1.46 0.1557

Ge N/D 0.0000 0.00 0.0000

As N/D 0.0000 0.00 0.0000

Br N/D 0.0000 0.00 0.0000

Compound Unidades de Concentración % metales en material

particulado µg/cm2 µg/m3 % metales

Rb N/D 0.0000 0.00 0.0000

Se N/D 0.0000 0.00 0.0000

Sr N/D 0.0000 0.00 0.0000

Y N/D 0.0000 0.00 0.0000

Mo N/D 0.0000 0.00 0.0000

Nb N/D 0.0000 0.00 0.0000

Rh N/D 0.0000 0.00 0.0000

Pd N/D 0.0000 0.00 0.0000

Ag N/D 0.0000 0.00 0.0000

Cd N/D 0.0000 0.00 0.0000



124

CARACTERIZACIÓN Y ANÁLISIS DE LA CONTRIBUCIÓN DE FUENTES DE MATERIAL PARTICULADO PM 2.5 EN TRES (3) ZONAS DEL VALLE DE

ABURRÁ.

REPORTE DE ANÁLISIS EDXRF

Datos del cliente: PCJIC PROYECTO CARACTERIZACIÓN PM2,5

Contacto: Ingeniera Miriam Gómez M.

Datos de la muestra: RBT001

Fecha de ingreso: 15/12/2009

Análisis requerido: Análisis elemental filtros ambientales

Masa PM 2.5 408.5 µg

In N/D 0.0000 0.00 0.0000

Sn 0.08896 0.0469 2.58 0.2759

Sb N/D 0.0000 0.00 0.0000

Te N/D 0.0000 0.00 0.0000

I N/D 0.0000 0.00 0.0000

Cs N/D 0.0000 0.00 0.0000

Ba N/D 0.0000 0.00 0.0000

La N/D 0.0000 0.00 0.0000

Ce N/D 0.0000 0.00 0.0000

Pr N/D 0.0000 0.00 0.0000

Nd N/D 0.0000 0.00 0.0000

Sm N/D 0.0000 0.00 0.0000

Eu N/D 0.0000 0.00 0.0000

Gd N/D 0.0000 0.00 0.0000

Tb N/D 0.0000 0.00 0.0000

Dy N/D 0.0000 0.00 0.0000

Er N/D 0.0000 0.00 0.0000

Yb N/D 0.0000 0.00 0.0000

W N/A 0.0000 0.00 0.0000

Pt N/D 0.0000 0.00 0.0000

Au N/D 0.0000 0.00 0.0000

Tl N/D 0.0000 0.00 0.0000

Pb 0.05016 0.0264 1.45 0.1556

Bi N/D 0.0000 0.00 0.0000

U N/D 0.0000 0.00 0.0000

Sum 3.44902 1.8172 100.00 10.6975

Resultados detallados del análisis elemental por XRF. Los cuadros 14 al 17 reúnen los resultados de la caracterización del PM2.5 expresada como porcentaje en peso (% P/P) del total de compuestos, porcentaje en peso del PM2.5 y concentración en aire



125

(μg/m3), asumiendo que los elementos detectados se encuentran en su estado oxidado más probable y que el área de filtro irradiada por el equipo es representat.iva del área total del mismo. El cuadro 18 contiene los estadísticos descriptivos para los resultados de la concentración de estas especies en el PM2.5. Las Graf. 18ª. y 18B. representan el porcentaje %P/P de óxidos en el PM2.5 ambiental, en sus componentes mayoritarios y minoritarios, respectivamente presentes en la Zona Norte del Valle de Aburrá. La Gráf.19 muestra la correlación de la concentración del PM2.5 y la concentración de sulfitos. Considerando el análisis elemental del material particulado ambiental PM2.5, en esta zona los siguientes son los elementos detectados en mayor proporción en el aire: el Azufre (S) expresado como sulfito, Azufre (S) expresado como sulfito, Silicio como SiO2, Sodio (Na) , como Na2O, Calcio como CaCO3 y Potasio como K2O. Se resalta que el Oxido de Azufre es el compuesto en mayor proporción en el PM2.5 suspendido en el aire, alcanzando niveles hasta del 21% del PM2.5 durante el periodo, es decir una concentración máxima en el aire de 4.5 μg/m3 En cuanto a los elementos minoritarios se detectaron en mayor concentración en trazas en esta Zona Norte del Valle de Aburrá, los elementos Plomo, Aluminio, y Zinc y en algunos días el Cobre estuvo en concentraciones traza relativo a la masa PM2.5 de 0.011 %. La variabilidad de las emisiones puede observarse en la presencia de algunos elementos como el Cu, Cs, Sn y Sb solo en algunos de los días de monitoreo. A continuación se observará la variabilidad de las concentraciones expresadas en %( P/ P) y μg/m3 tratando de comprender su magnitud, lo cual será considerado en el modelo de interpretación de resultados que se está aplicando actualmente incluyendo Factores de Enriquecimiento (FE), que indican la asociación de metales pesados con la corteza terrestre y las fuentes antropogénicos entre otras variables. Se evidencia un comportamiento apreciablemente consistente en el tiempo de la concentración en %P/P de los sulfitos teniendo en cuenta la relación del 23 % entre la desviación estándar y la media, al igual que el Fe2O3 presente en trazas en el PM2.5 de la manera como se presenta en el Cuadro 18. . .Esta baja variabilidad permite su alta representatividad por la media de sus valores, condición que se espera pueda reflejarse en aportes de fuentes de combustión de comportamiento similar. La mayor variabilidad de gran parte de la composición elemental, se puede atribuir a la variabilidad fuentes emisoras y a la posible interacción con otras variables, como las condiciones climáticas y condiciones propias de las diferentes actividades que se realizan en los días de la semana, Otra base de discusión puede tener en cuenta que los elementos pueden relacionarse mediante análisis de correlación lineal por pares de elementos para inferir la fuente de la cual provienen, su comportamiento e interacción (Sonibare et al., 2005), siendo la estructura básica de los Modelo Receptor. La presunción básica se fundamenta en que cada tipo de fuente emite una distribución característica de un conjunto de elementos específicos de su naturaleza, por ejemplo, la proporción de Sodio y Potasio en la naturaleza (Na/K) exhibe una mayor cantidad del primero, así mismo, la proporción entre Silicio y Aluminio (Si/Al) es de igual comportamiento.



126

Aplicando este primer referente teórico, estas relaciones se cumplen en la mayoría de las muestras analizadas en la Zona Norte del Valle de Aburrá, haciendo claridad sobre que el uso de los materiales a base de arcillas empleados en la actividad de la construcción, procesos de transformación de otros materiales, explotación de canteras entre otras actividades, también contribuyen con emisiones de esta distribución. Cuadro 14. Cálculos del análisis elemental para la muestra tomada el 17 de Noviembre de 2009. Municipio Bello-Antioquia.

ELEMENTO COMP

U ÓXIDO

CONC

ELEMENTO

(µg/cm2)

PESO

ELEMENTO

EN LA

MUESTRA

%P/P TOTAL

ELEMENTOS

CONC

ELEMENTO

(µg/m3)

CONC

ÓXIDO

(µg/cm2)

PESO CPTO

EN LA

MUESTRA

%P/P

PM2,5

%P/P

TOTAL

ÓXIDOS

CONC

ÓXIDO

(µg/m3)

Na Na2O 0,3487 4,059 10,11 0,176 0,470 5,47 1,340 6,381 0,237

Mg MgO 0,0479 0,558 1,39 0,024 0,079 0,93 0,226 1,079 0,040

Al Al2O3 0,0000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,000

Si SiO2 0,4799 5,587 13,91 0,242 1,027 11,95 2,926 13,938 0,519

S SO3 1,9221 22,377 55,73 0,971 4,799 55,87 13,678 65,149 2,424

K K2O 0,1789 2,083 5,19 0,090 0,216 2,51 0,614 2,925 0,109

Ca CaCO3 0,1337 1,557 3,88 0,068 0,334 3,89 0,952 4,533 0,169

Cr Cr2O3 0,0000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,000

Fe Fe2O3 0,1484 1,728 4,30 0,075 0,212 2,47 0,605 2,881 0,107

Cu CuO 0,0000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,000

Zn ZnO 0,0502 0,584 1,46 0,025 0,062 0,73 0,178 0,848 0,032

Cd CdO 0,0000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,000

Sn SnO2 0,0890 1,036 2,58 0,045 0,113 1,31 0,322 1,533 0,057

Sb Sb2O5 0,0000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,000

Cs CsO2 0,0000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,00 0,000 0,000 0,000

Pb PbO 0,0502 0,584 1,45 0,025 0,054 0,63 0,154 0,733 0,027

TOTAL 40,15 85,76 3,72



127

Cuadro 15. (%P/P) (Masa óxido a masa total de óxidos analizados) en PM2.5. Municipio Bello-Antioquia, Colombia, Noviembre- Diciembre 2009

Compuesto RBT001 RBT002 RBT003 RBT005 RBT007 RBT008 RBT009 RBT010 RBT011 RBT012 RBT013 RBT014 RBT016 RBT015 RBT017 RBT018

17/11/2009 18/11/2009 19/11/2009 20/11/2009 23/11/2009 24/11/2009 25/11/2009 26/11/2009 28/11/2009 29/11/2009 30/11/2009 01/12/2009 02/12/2009 03/12/2009 04/12/2009 05/12/2009

Na2O 11.156 12.229 12.847 9.330 10.740 12.576 11.664 11.002 9.260 10.028 9.169 11.838 8.511 9.687 8.335 9.310

MgO 0.943 0.224 0.217 0.200 0.232 0.274 0.233 0.194 0.169 0.120 0.137 0.146 0.199 0.184 0.189 0.222

Al2O3 0.807 0.734 0.713 5.829 4.781 0.899 0.766 5.232 4.865 8.729 6.876 5.989 4.881 4.407 5.038 0.727

SiO2 12.185 0.104 0.101 4.253 2.014 2.494 2.794 1.394 2.001 4.993 5.550 5.076 5.882 4.373 2.948 3.290

SO3 56.953 71.015 66.635 58.942 67.447 60.621 61.157 59.870 61.245 44.517 61.479 56.861 61.783 60.291 60.572 63.518

K2O 5.115 5.934 6.251 6.391 5.610 7.191 6.553 6.973 8.700 23.651 4.575 7.751 7.382 9.210 10.543 11.906

CaCO3 3.963 2.221 3.093 3.194 2.765 4.117 3.247 2.580 2.402 1.841 1.784 2.151 2.514 2.385 2.140 2.886

Cr2O3 0.225 0.205 0.199 0.183 0.213 0.251 0.214 0.178 0.155 0.110 0.126 0.133 0.182 0.169 0.173 0.203

Fe2O3 5.036 5.517 6.205 7.803 4.465 7.779 5.990 6.001 1.957 4.273 4.588 4.902 5.912 5.360 5.017 5.842

CuO 0.052 0.047 0.046 0.042 0.049 0.058 0.049 0.836 0.036 0.025 0.029 0.031 0.042 0.039 0.040 0.047

ZnO 0.741 0.034 0.403 0.030 0.035 1.183 1.255 1.745 0.521 0.018 0.021 0.022 0.030 0.028 0.028 0.033

CdO 0.197 0.726 0.174 0.160 0.185 0.219 0.187 0.155 0.135 0.095 0.109 0.116 0.159 0.147 0.151 0.177

SnO2 1.340 0.260 1.541 1.273 0.270 1.418 1.238 1.509 0.197 0.139 0.159 0.169 0.231 0.618 1.160 1.095

Sb2O5 0.646 0.588 0.571 0.525 0.610 0.720 0.613 0.510 0.445 0.991 0.360 0.382 0.522 0.484 0.496 0.582

CsO2 0.000 0.000 0.000 1.701 0.000 0.000 2.035 1.385 0.000 0.000 0.000 1.592 0.000 0.504 0.000 0.000

PbO 0.641 0.163 1.004 0.145 0.585 0.199 2.005 0.436 7.910 0.470 5.038 2.839 1.768 2.115 3.170 0.161

Compuesto RBT019 RBT020 RBT021 RBT022 RBT023 RBT024 RBT025 RBT026 RBT027 RBT028 RBT029 RBT030 RBT031 RBT032

06/12/2009 07/12/2009 02/03/2010 03/03/2010 04/03/2010 05/03/2010 06/03/2010 08/03/2010 09/03/2010 10/03/2010 11/03/2010 12/03/2010 13/03/2010 14/03/2010

Na2O 10.277 7.949 0.000 4.910 3.007 1.294 1.039 1.101 6.675 1.813 1.453 1.030 1.636 1.129

MgO 0.280 0.148 0.232 0.326 0.208 0.305 0.242 0.257 0.174 0.422 0.338 0.240 0.381 0.263

Al2O3 0.920 8.890 0.761 1.070 0.683 0.379 0.794 0.842 0.572 1.386 1.111 0.788 1.251 0.863

SiO2 2.609 2.081 4.444 7.179 9.009 4.225 4.916 2.137 2.344 2.789 3.734 5.918 4.838 8.173

SO3 59.906 47.266 71.097 64.771 65.977 44.971 72.894 65.798 62.660 67.178 69.489 70.173 63.676 64.779

K2O 9.786 21.949 14.583 9.153 11.276 43.781 13.553 10.369 11.366 14.629 13.194 13.256 12.451 12.662

CaCO3 7.086 4.859 1.416 1.838 1.775 0.776 0.578 0.983 0.929 1.935 1.306 1.893 1.890 2.880

Cr2O3 0.257 0.136 0.212 0.299 0.191 0.106 0.222 0.235 0.491 0.387 0.310 0.220 0.349 0.241

Fe2O3 6.308 4.923 4.545 7.099 6.176 3.155 4.205 3.101 3.463 6.513 6.737 4.680 8.627 7.136

CuO 0.059 0.031 0.049 0.069 0.044 0.245 0.051 0.054 0.037 0.089 0.072 0.051 0.290 0.056

ZnO 0.042 0.435 0.561 1.552 0.548 0.150 0.218 0.219 1.605 0.613 0.457 0.474 0.372 0.419

CdO 0.224 0.119 0.185 0.261 0.166 0.092 0.193 0.205 0.139 0.337 0.270 0.192 0.305 0.210

SnO2 1.305 0.173 1.137 0.379 0.242 0.134 0.282 0.298 0.203 0.491 0.394 0.279 2.654 0.306

Sb2O5 0.737 0.390 0.609 0.857 0.547 0.303 0.636 0.674 0.458 1.110 0.889 0.631 1.002 0.691

CsO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 0.204 0.652 0.169 0.237 0.151 0.084 0.176 13.727 8.884 0.307 0.246 0.175 0.277 0.191



128

Cuadro 16. Composición (% P/P) de óxidos en PM2.5 . Municipio Bello-Antioquia, Colombia. 2009-2010

Compuesto RBT001 RBT002 RBT003 RBT005 RBT007 RBT008 RBT009 RBT010 RBT011 RBT012 RBT013 RBT014 RBT016 RBT015 RBT017 RBT018

17/11/2009 18/11/2009 19/11/2009 20/11/2009 23/11/2009 24/11/2009 25/11/2009 26/11/2009 28/11/2009 29/11/2009 30/11/2009 01/12/2009 02/12/2009 03/12/2009 04/12/2009 05/12/2009

Na2O 2.679 1.253 2.969 2.192 1.315 2.316 1.755 2.265 2.304 2.353 0.537 1.166 0.774 1.731 1.748 0.608

MgO 0.226 0.023 0.050 0.047 0.028 0.050 0.035 0.040 0.042 0.028 0.008 0.014 0.018 0.033 0.040 0.014

Al2O3 0.194 0.075 0.165 1.370 0.586 0.166 0.115 1.077 1.210 2.049 0.403 0.590 0.444 0.788 1.056 0.048

SiO2 2.926 0.011 0.023 0.999 0.247 0.459 0.421 0.287 0.498 1.172 0.325 0.500 0.535 0.781 0.618 0.215

SO3 13.678 7.274 15.402 13.850 8.261 11.166 9.204 12.326 15.236 10.447 3.601 5.599 5.616 10.774 12.701 4.151

K2O 1.228 0.608 1.445 1.502 0.687 1.324 0.986 1.436 2.164 5.550 0.268 0.763 0.671 1.646 2.211 0.778

CaCO3 0.952 0.228 0.715 0.750 0.339 0.758 0.489 0.531 0.598 0.432 0.104 0.212 0.228 0.426 0.449 0.189

Cr2O3 0.054 0.021 0.046 0.043 0.026 0.046 0.032 0.037 0.039 0.026 0.007 0.013 0.017 0.030 0.036 0.013

Fe2O3 1.209 0.565 1.434 1.834 0.547 1.433 0.901 1.235 0.487 1.003 0.269 0.483 0.537 0.958 1.052 0.382

CuO 0.012 0.005 0.011 0.010 0.006 0.011 0.007 0.172 0.009 0.006 0.002 0.003 0.004 0.007 0.008 0.003

ZnO 0.178 0.003 0.093 0.007 0.004 0.218 0.189 0.359 0.130 0.004 0.001 0.002 0.003 0.005 0.006 0.002

CdO 0.047 0.074 0.040 0.038 0.023 0.040 0.028 0.032 0.034 0.022 0.006 0.011 0.014 0.026 0.032 0.012

SnO2 0.322 0.027 0.356 0.299 0.033 0.261 0.186 0.311 0.049 0.033 0.009 0.017 0.021 0.110 0.243 0.072

Sb2O5 0.155 0.060 0.132 0.123 0.075 0.133 0.092 0.105 0.111 0.233 0.021 0.038 0.047 0.087 0.104 0.038

CsO2 0.000 0.000 0.000 0.400 0.000 0.000 0.306 0.285 0.000 0.000 0.000 0.157 0.000 0.090 0.000 0.000

PbO 0.154 0.017 0.232 0.034 0.072 0.037 0.302 0.090 1.968 0.110 0.295 0.280 0.161 0.378 0.665 0.011

TOTAL 24.016 10.243 23.115 23.498 12.248 18.418 15.050 20.588 24.877 23.467 5.857 9.847 9.089 17.871 20.969 6.535

Compuesto RBT019 RBT020 RBT021 RBT022 RBT023 RBT024 RBT025 RBT026 RBT027 RBT028 RBT029 RBT030 RBT031 RBT032

06/12/2009 07/12/2009 02/03/2010 03/03/2010 04/03/2010 05/03/2010 06/03/2010 08/03/2010 09/03/2010 10/03/2010 11/03/2010 12/03/2010 13/03/2010 14/03/2010

Na2O 2.150 2.101 0.000 1.087 0.941 0.510 0.227 0.240 1.486 0.073 0.260 0.178 0.291 0.211

MgO 0.059 0.039 0.045 0.072 0.065 0.120 0.053 0.056 0.039 0.017 0.061 0.042 0.068 0.049

Al2O3 0.192 2.350 0.146 0.237 0.214 0.149 0.174 0.183 0.127 0.056 0.199 0.136 0.223 0.161

SiO2 0.546 0.550 0.856 1.589 2.819 1.666 1.075 0.465 0.522 0.112 0.669 1.024 0.861 1.524

SO3 12.531 12.494 13.693 14.337 20.643 17.732 15.940 14.334 13.946 2.692 12.449 12.138 11.336 12.078

K2O 2.047 5.802 2.809 2.026 3.528 17.263 2.964 2.259 2.530 0.586 2.364 2.293 2.217 2.361

CaCO3 1.482 1.284 0.273 0.407 0.555 0.306 0.126 0.214 0.207 0.078 0.234 0.327 0.336 0.537

Cr2O3 0.054 0.036 0.041 0.066 0.060 0.042 0.049 0.051 0.109 0.016 0.056 0.038 0.062 0.045

Fe2O3 1.320 1.301 0.875 1.571 1.932 1.244 0.920 0.676 0.771 0.261 1.207 0.810 1.536 1.331

CuO 0.012 0.008 0.009 0.015 0.014 0.097 0.011 0.012 0.008 0.004 0.013 0.009 0.052 0.010

ZnO 0.009 0.115 0.108 0.344 0.172 0.059 0.048 0.048 0.357 0.025 0.082 0.082 0.066 0.078

CdO 0.047 0.031 0.036 0.058 0.052 0.036 0.042 0.045 0.031 0.014 0.048 0.033 0.054 0.039

SnO2 0.273 0.046 0.219 0.084 0.076 0.053 0.062 0.065 0.045 0.020 0.071 0.048 0.473 0.057

Sb2O5 0.154 0.103 0.117 0.190 0.171 0.120 0.139 0.147 0.102 0.044 0.159 0.109 0.178 0.129

CsO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 0.043 0.172 0.032 0.053 0.047 0.033 0.039 2.990 1.977 0.012 0.044 0.030 0.049 0.036

TOTAL 20.919 26.434 19.260 22.135 31.289 39.430 21.867 21.784 22.256 4.007 17.915 17.297 17.803 18.645



129

Graf. 18A. Composición (%P/P) elementos mayoritarios en PM2.5. Zona Norte Valle de Aburrá. Municipio de Bello-Antioquia. Colombia. 2009-2010

Graf. 18B. Composición (%P/P) elementos mayoritarios en PM2.5. Zona Norte Valle de Aburrá. Municipio de Bello-Antioquia. Colombia. 2009-2010

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

% P

/P SO3

SiO2

Na2O

K2O

Fe2O3

Compuestos mayoritarios Análisis XRF Zona Bello Norte Municipio de Bello

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

% P

/P

CaCO3

SnO2

MgO

Al2O3

ZnO

Sb2O5

PbO

Cr2O3

CdO

CuO

CsO2

Compuestos minoritarios Análisis XRF Zona Bello Norte Municipio de Bello



130

Cuadro 17. Concentración (µg/m3) de óxidos en PM 2,5

RBT001 RBT002 RBT003 RBT005 RBT007 RBT008 RBT009 RBT010 RBT011 RBT012 RBT013 RBT014 RBT016 RBT015 RBT017 RBT018

17/11/2009 18/11/2009 19/11/2009 20/11/2009 23/11/2009 24/11/2009 25/11/2009 26/11/2009 28/11/2009 29/11/2009 30/11/2009 01/12/2009 02/12/2009 03/12/2009 04/12/2009 05/12/2009

Na2O 0.475 0.549 0.593 0.469 0.464 0.460 0.502 0.569 0.548 0.842 0.672 0.816 0.430 0.528 0.443 0.422

MgO 0.040 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010

Al2O3 0.034 0.033 0.033 0.293 0.207 0.033 0.033 0.271 0.288 0.733 0.504 0.413 0.246 0.240 0.268 0.033

SiO2 0.519 0.005 0.005 0.214 0.087 0.091 0.120 0.072 0.118 0.419 0.406 0.350 0.297 0.238 0.157 0.149

SO3 2.424 3.187 3.078 2.960 2.916 2.219 2.629 3.096 3.627 3.738 4.503 3.921 3.120 3.284 3.219 2.877

K2O 0.218 0.266 0.289 0.321 0.243 0.263 0.282 0.361 0.515 1.986 0.335 0.534 0.373 0.502 0.560 0.539

CaCO3 0.169 0.100 0.143 0.160 0.120 0.151 0.140 0.133 0.142 0.155 0.131 0.148 0.127 0.130 0.114 0.131

Cr2O3 0.010 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009

Fe2O3 0.214 0.248 0.287 0.392 0.193 0.285 0.258 0.310 0.116 0.359 0.336 0.338 0.299 0.292 0.267 0.265

CuO 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.043 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002

ZnO 0.032 0.002 0.019 0.002 0.002 0.043 0.054 0.090 0.031 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002

CdO 0.008 0.033 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008

SnO2 0.057 0.012 0.071 0.064 0.012 0.052 0.053 0.078 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.034 0.062 0.050

Sb2O5 0.028 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.083 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026

CsO2 0.000 0.000 0.000 0.085 0.000 0.000 0.087 0.072 0.000 0.000 0.000 0.110 0.000 0.027 0.000 0.000

PbO 0.027 0.007 0.046 0.007 0.025 0.007 0.086 0.023 0.468 0.039 0.369 0.196 0.089 0.115 0.168 0.007

Total 4.257 4.487 4.619 5.022 4.324 3.661 4.299 5.171 5.922 8.397 7.324 6.895 5.050 5.447 5.315 4.529

Otros 13.469 39.321 15.362 16.351 30.980 16.216 24.268 19.945 17.884 27.385 117.738 63.131 50.506 25.034 20.030 64.770

Compuesto

RBT019 RBT020 RBT021 RBT022 RBT023 RBT024 RBT025 RBT026 RBT027 RBT028 RBT029 RBT030 RBT031 RBT032

06/12/2009 07/12/2009 02/03/2010 03/03/2010 04/03/2010 05/03/2010 06/03/2010 08/03/2010 09/03/2010 10/03/2010 11/03/2010 12/03/2010 13/03/2010 14/03/2010

Na2O 0.368 0.538 0.000 0.151 0.145 0.113 0.043 0.043 0.384 0.043 0.043 0.043 0.043 0.043

MgO 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.027 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010

Al2O3 0.033 0.601 0.033 0.033 0.033 0.033 0.033 0.033 0.033 0.033 0.033 0.033 0.033 0.033

SiO2 0.093 0.141 0.192 0.221 0.434 0.367 0.204 0.084 0.135 0.066 0.111 0.247 0.127 0.312

SO3 2.144 3.198 3.078 1.993 3.180 3.911 3.022 2.574 3.605 1.596 2.060 2.933 1.676 2.471

K2O 0.350 1.485 0.631 0.282 0.544 3.807 0.562 0.406 0.654 0.348 0.391 0.554 0.328 0.483

CaCO3 0.254 0.329 0.061 0.057 0.086 0.067 0.024 0.038 0.053 0.046 0.039 0.079 0.050 0.110

Cr2O3 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009 0.028 0.009 0.009 0.009 0.009 0.009

Fe2O3 0.226 0.333 0.197 0.218 0.298 0.274 0.174 0.121 0.199 0.155 0.200 0.196 0.227 0.272

CuO 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.021 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002 0.008 0.002

ZnO 0.002 0.029 0.024 0.048 0.026 0.013 0.009 0.009 0.092 0.015 0.014 0.020 0.010 0.016

CdO 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008 0.008

SnO2 0.047 0.012 0.049 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 0.070 0.012

Sb2O5 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026

CsO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 0.007 0.044 0.007 0.007 0.007 0.007 0.007 0.537 0.511 0.007 0.007 0.007 0.007 0.007

Total 3.580 6.766 4.330 3.077 4.821 8.697 4.145 3.912 5.753 2.376 2.965 4.180 2.632 3.814

Otros 13.532 18.829 18.150 10.824 10.586 13.359 14.812 14.047 20.095 56.914 13.585 19.985 12.151 16.641

Compuesto



131

Cuadro 18. Estadísticos descriptivos de la Composición (% P/P) de óxidos en PM2.5 . Municipio Bello-Antioquia.

Compuesto Mediana Media Máxima Mínima Desviación

Desviación,

% media

Máxima

potencial

Mínima

potencial

Max/Max

potencial

Na2O 1.209 1.257 2.969 0.000 0.904 71.860 3.968 -1.453 0.748

MgO 0.042 0.049 0.226 0.008 0.040 81.119 0.170 -0.071 1.335

Al2O3 0.196 0.496 2.350 0.048 0.591 119.188 2.270 -1.278 1.035

SiO2 0.548 0.810 2.926 0.011 0.708 87.369 2.932 -1.313 0.998

SO3 12.387 11.521 20.643 2.692 4.206 36.510 24.140 -1.098 0.855

K2O 2.037 2.477 17.263 0.268 3.076 124.185 11.706 -6.752 1.475

CaCO3 0.373 0.459 1.482 0.078 0.330 71.918 1.449 -0.531 1.023

Cr2O3 0.040 0.040 0.109 0.007 0.020 50.268 0.101 -0.020 1.080

Fe2O3 0.980 1.003 1.932 0.261 0.451 44.942 2.355 -0.349 0.821

CuO 0.009 0.018 0.172 0.002 0.034 186.325 0.121 -0.084 1.424

ZnO 0.063 0.093 0.359 0.001 0.109 116.407 0.419 -0.232 0.858

CdO 0.035 0.035 0.074 0.006 0.015 43.617 0.081 -0.011 0.923

SnO2 0.068 0.131 0.473 0.009 0.127 96.865 0.513 -0.250 0.921

Sb2O5 0.114 0.114 0.233 0.021 0.049 43.426 0.262 -0.034 0.887

CsO2 0.000 0.041 0.400 0.000 0.104 253.171 0.355 -0.272 1.127

PbO 0.062 0.345 2.990 0.011 0.699 202.350 2.442 -1.751 1.225

Resultados del análisis iónico por CI. Los Cuadros 19 y 20, y la Graf. 19 reúnen los resultados de la caracterización del PM2.5 expresada como porcentaje peso a peso (% P/P), de los iones detectados en las muestras diarias ambientales en la Zona Norte del Valle de alta influencia industrial y corredor de entrada de las masas de aire provenientes del norte en ,dirección predominante. Las concentraciones mayores de los aniones se registraron de manera continua los sulfatos, y amonio, contaminantes secundarios asociados a las emisiones vehiculares primaria, que harán parte de los aerosoles en el PM2.5. Los sulfatos durante todo el periodo de mediciones tuvieron un comportamiento consistente con valores de concentración en P/P entre 20% y 3% con una desviación de 4% alrededor de la media de 11.5 % que comprado con el valor medio 4 % del amonio muestra la mayor presencia de los sulfatos en el PM2.5.. Los nitratos, también son importantes en su concentración y conformación de los aerosoles secundarios en esta zona de estudio. Los cloruros típicos aerosoles marinos son altamente variables en las muestras en concentraciones muy bajas de 0.022 % en promedio y con frecuencia no fue detectado en el PM2.5.

En cuanto a los cationes se encuentran en mayor proporción el sodio y el calcio y se encuentran asociados a iones sulfatos y al amonio en su carácter anfótero. Los iones Litio y Potasio se encuentran en concentraciones traza y alta variabilidad, llamando la atención la correlación con magnesio y calcio provenientes de fuentes aun no identificadas en el medio. . Para inferir sobre algunas fuentes aportadoras de estas sustancias solubles, se realiza una correlación, aplicando Coeficiente de Correlación de Pearson, entre las concentraciones, identificándose una relación apreciablemente constante, SO4//NO3 evidenciando emisiones vehiculares (y a su vez, emisiones vehiculares y reacciones



132

fotoquímicas secundarias contribuyendo a la presencia en el PM2.5 de NH4/SO4 en esta proporción. Así mismo partículas finas resuspendidas por diferentes factores físicos naturales y consecuencia de la circulación vehicular, puede ser explicada por la relación consistente Ca/NO3 y Ca/SO4 (Allen,AG et,al,2004) (Wang,Y.et al, 2007) .



133

Cuadro 19. (% P/P) Iones solubles en PM2.5 ambiental. Zona Norte Valle de Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010.

CLORURO NITRATO FOSFATO SULFATO SODIO AMONIO POTASIO LITIO CALCIO MAGNESIO

RBT001 17/11/2009 0.0336 0.5990 0.1836 13.4431 1.1060 4.3529 0.4329 0.0026 0.4529 0.0865

RBT002 18/11/2009 0.0167 0.2385 0.0712 7.3221 0.5957 2.2082 0.2356 0.0004 0.1671 0.0507

RBT003 19/11/2009 0.0067 0.8531 0.1561 16.1318 1.5465 5.0215 0.6467 0.0003 0.4559 0.1034

RBT005 20/11/2009 0.1460 0.7203 0.1011 14.8476 1.1000 4.9598 0.6351 0.0003 0.3687 0.0922

RBT007 23/11/2009 0.0133 0.2756 0.0884 8.4559 0.6608 2.4825 0.3061 0.0002 0.1946 0.0322

RBT008 24/11/2009 0.0158 0.5876 0.1569 11.8855 1.0942 3.8546 0.5892 0.1569 0.4328 0.0626

RBT009 25/11/2009 0.0025 0.5164 0.1092 9.0560 0.7808 2.6978 0.4101 0.0004 0.3087 0.0286

RBT010 26/11/2009 0.0409 0.6931 0.1242 12.8177 0.9794 4.0943 0.5407 0.0002 0.3919 0.0677

RBT011 28/11/2009 0.0789 1.4439 0.1287 14.1350 1.3665 4.1961 0.9514 0.0008 0.5915 0.0749

RBT012 29/11/2009 0.0811 0.7514 0.0872 11.3073 1.2130 2.6252 2.2465 0.0010 0.3153 0.0904

RBT013 30/11/2009 0.0077 0.1420 0.0000 3.1830 0.2768 0.9803 0.1159 0.0000 0.0772 0.0172

RBT014 01/12/2009 0.0303 0.3838 0.0000 6.0161 0.5887 1.8014 0.3199 0.0001 0.1356 0.0400

RBT016 02/12/2009 0.0962 0.2970 0.0000 6.4701 0.5008 2.0828 0.3169 0.0001 0.1517 0.0268

RBT015 03/12/2009 0.0713 0.5234 0.0000 10.7876 1.0108 3.7978 0.7400 1.0108 0.3881 1.0108

RBT017 04/12/2009 0.0185 0.3030 0.1764 13.1789 1.0011 4.0011 0.9927 0.0007 0.6758 0.1097

RBT018 05/12/2009 0.0110 0.2235 0.0450 5.1036 0.4159 1.7283 0.3614 0.0001 0.1771 0.0377

RBT019 06/12/2009 0.1038 0.9276 0.1823 13.7207 1.4659 4.4698 0.9093 0.1823 0.7452 0.1336

RBT020 07/12/2009 0.0502 0.9969 0.1219 13.4390 1.2955 3.4123 2.3819 0.0029 0.8532 0.1371

RBT021 02/03/2010 0.1388 0.9081 0.1388 13.9992 0.7785 5.1615 0.9287 0.0047 0.3145 0.1014

RBT022 03/03/2010 0.2244 0.6211 0.3365 12.2096 2.2567 5.1538 0.9440 0.0036 0.4006 0.1210

RBT023 04/03/2010 0.2025 0.6015 0.2025 20.1488 1.8760 8.2722 1.3062 0.0134 0.5779 0.1765

RBT024 05/03/2010 0.1414 1.1077 0.1414 19.0008 1.0095 4.0594 6.4135 0.1414 0.3385 0.1927

RBT025 06/03/2010 0.1646 0.5316 0.2517 13.7288 1.8098 8.2840 1.6107 0.0003 0.3816 0.2014

RBT026 08/03/2010 0.1737 0.5590 0.1737 10.0270 1.3174 5.6645 0.9265 0.0049 0.5090 0.1996

RBT027 09/03/2010 0.1207 0.8191 0.1207 10.1204 1.6781 5.4152 1.1908 0.0010 0.3950 0.0967

RBT028 10/03/2010 0.0526 0.1325 0.0526 2.9834 0.2948 1.3668 0.2894 0.0003 0.0905 0.0249

RBT029 11/03/2010 0.1885 0.2861 0.1885 13.0425 1.2452 4.1798 0.8009 0.0118 0.2519 0.0656

RBT030 12/03/2010 0.1291 0.4945 0.1291 12.9770 1.0371 4.3616 0.8258 0.0044 0.2741 0.0811

RBT031 13/03/2010 0.2110 0.4107 0.2110 13.0238 1.2832 3.9396 0.8368 0.1062 0.3033 0.0824

RBT032 14/03/2010 0.1525 0.8015 0.1525 13.1344 1.1745 4.3710 0.8436 0.0021 0.3168 0.1010

CATIONES ANIONES MUESTRAS FECHA



134

Cuadro 20. Estadísticos descriptivos de la Concentración (P/P) en PM2.5. Zona Norte Valle de Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010.

CLORURO NITRATO FOSFATO SULFATO SODIO AMONIO POTASIO LITIO CALCIO MAGNESIO

Mediana 0.0800 0.5733 0.1289 12.8973 1.0971 4.0768 0.8134 0.0010 0.3536 0.0884

Media 0.0908 0.5917 0.1277 11.5232 1.0920 3.9665 1.0017 0.0552 0.3679 0.1215

Máxima 0.2244 1.4439 0.3365 20.1488 2.2567 8.2840 6.4135 1.0108 0.8532 1.0108

Mínima 0.0025 0.1325 0.0000 2.9834 0.2768 0.9803 0.1159 0.0000 0.0772 0.0172

Desviación 0.0706 0.3065 0.0774 4.0870 0.4716 1.7213 1.1519 0.1875 0.1873 0.1758

Desviación, % media 77.7476 51.8045 60.5903 35.4673 43.1895 43.3944 115.0040 340.0477 50.8962 144.6213

Máxima potencial 0.3026 1.5112 0.3599 23.7841 2.5068 9.1303 4.4575 0.6178 0.9297 0.6489

Mínima potencial -0.1210 -0.3279 -0.1044 -0.7377 -0.3229 -1.1972 -2.4542 -0.5075 -0.1938 -0.4058

Max/Max potencial 0.7416 0.9555 0.9352 0.8472 0.9002 0.9073 1.4388 1.6362 0.9178 1.5577

Graf.19. (%P/P) iones solubles en PM2.5 ambiental. Zona Norte Valle de Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010.

Resultados del análisis de carbono por TOR/TOT. Los cuadros 21 y 22, y Graf.20. muestran los resultados de la caracterización del PM2.5 (% P/P) del carbono orgánico y elemental contenido en cada muestra tomada en la Zona Norte del Valle de Aburrá

Como puede observarse de los valores de los parámetros Carbono orgánico y carbono elemental, la fracción carbonácea es la mayor parte del PM 2.5 presente en la Zona, contribuyendo entre 23.0 ± 15,7 evidenciando la importante contribución de emisiones de combustión y la formación de aerosoles secundarios (Mo Dan, et al, 2004)) La relación OC/EC está siendo actualmente aplicada para inferir sobre la contribución de las fuentes antropogénicos a la fracción carbonácea de los aerosoles y la aproximación al mayor conocimiento sobre los compuestos orgánicos secundarios SVOC, contaminantes formados por la interacciòn entre los aerosoles primarios favorecidos por condiciones de

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

P/P

CLORURO

NITRATO

FOSFATO

SULFATO

SODIO

AMONIO

POTASIO

LITIO

CALCIO

MAGNESIO



135

intensa radiación (Huntzicker et al.,1986; Turpin and Huntzicker, 1991; Strader et al., 1999; Lin and Tai, 2001; Viidanoja et al., 2002). Dado el número de muestras tomado para cada Zona en el presente estudio, se hará un intento de analizar esta relación para el conjunto de los datos y como una visión global de la cuenca atmosférica del Valle de Aburrá

Cuadro 21. (% P/P) OC, EC en PM2.5. Zona Norte Valle de Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010.

ID FECHA CARBONO ORGÁNICO

CARBONO ELEMENTAL

CARBONO TOTAL

RBC001 17/11/2009 37.6347 25.5573 63.1920

RBC002 18/11/2009 12.6835 7.5791 20.2626

RBC003 19/11/2009 27.4454 20.3034 47.7488

RBC005 20/11/2009 31.6519 18.1460 49.7979

RBC007 23/11/2009 17.3981 9.2650 26.6631

RBC008 24/11/2009 40.6808 25.3055 65.9864

RBC009 25/11/2009 21.0234 10.7642 31.7877

RBC010 26/11/2009 31.1271 19.3181 50.4452

RBC011 28/11/2009 38.1528 16.3656 54.5184

RBC012 29/11/2009 17.3154 8.2400 25.5554

RBC013 30/11/2009 5.6110 2.4362 8.0472

RBC015 01/12/2009 8.9398 4.1403 13.0802

RBC014 02/12/2009 13.9577 6.1549 20.1126

RBC016 03/12/2009 20.4797 9.4705 29.9502

RBC017 04/12/2009 41.4551 18.2734 59.7285

RBC018 05/12/2009 11.3889 3.0814 14.4703

RBC019 06/12/2009 37.6248 13.6198 51.2446

RBC020 07/12/2009 33.8196 10.7809 44.6005

RBC021 02/03/2010 19.8068 12.8446 32.6513

RBC022 03/03/2010 12.4419 22.2037 34.6456

RBC023 04/03/2010 14.2882 16.0170 30.3053

RBC024 05/03/2010 10.4625 10.9806 21.4430

RBC025 06/03/2010 16.3109 8.1789 24.4898

RBC026 08/03/2010 22.5909 18.1696 40.7605

RBC027 09/03/2010 23.5732 12.4749 36.0481

RBC028 10/03/2010 5.4374 5.0076 10.4450

RBC029 11/03/2010 16.3649 18.4613 34.8262

RBC030 12/03/2010 22.1416 11.0797 33.2212

RBC031 13/03/2010 34.1000 21.2853 55.3853

RBC032 14/03/2010 8.1683 10.3197 18.4880



136

Cuadro 22. Estadísticos descriptivos (% P/P) OC, EC en PM2.5.. Zona Norte Valle de Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010.

ESTADÍSTICOS DESCRIPTIVOS

CARBONO ORGÁNICO

CARBONO ELEMENTAL

CARBONO TOTAL

Mediana 20.143 11.777 32.936

Media 21.803 13.194 34.997

Máxima 41.455 25.557 65.986

Mínima 5.437 2.436 8.047

Desviación 11.047 6.466 16.227

Desviación, % media 50.668 49.003 46.366

Máxima potencial 54.943 32.591 83.677

Mínima potencial -11.338 -6.203 -13.683

Max/Max potencial 0.755 0.784 0.789

Graf. 20. (%P/P) OC y EC en PM2.5 .Zona Norte Valle de Aburrá. Bello, Antioquia. 2009-2010.

Para comprender el comportamiento de los parámetros en relación directa con las fuentes de combustión, se realiza un análisis estadístico detallado en las Fig. 24(A) y 24(F). En la parte (a) de la Fig. 24 se muestra que hay una relación directa entre el Carbono Elemental y el Orgánico, en los intervalos de tiempo tanto de ascenso o como de de descenso. La nube de puntos de la parte (b) muestra esta relación. De igual manera, hay una ligera asimetría de los datos del Carbono Orgánico como se muestra en las partes (c) y (d) y el test de normalidad de Shapiro-Wilks arroja un resultado positivo sólo para el Carbono Elemental (partes (e) y (f)), lo que le da cierto nivel de

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

% P

/P CARBONO

ORGANICO

CARBONOELEMENTAL



137

confiabilidad a las estimaciones de este componente de la masa. Esto es, se puede afirmar que el Carbono Elemental se distribuye aproximadamente normal con media 13.2 y desviación estándar 6.46. El valor de la mediana es 11.8, no muy alejada de la media. Fig. 24. Análisis exploratorio OC y EC. Zona Norte Valle de Aburra. 2009-2010.

El Lenguaje “R” utilizado para analizar la información nos muestra los resultados analíticos de esta relación. De acuerdo con éstos, tenemos el modelo lineal siguiente:

. 4.30832 0.40781 .C E xC O

Lo cual indica que una variación de una unidad en el OC. origina una variación de 0.40781 en el EC. Los valores están dados en términos porcentuales de la masa del compuesto respecto a la masa PM2.5 La Fig. 25 muestra la nube de puntos, la recta de



138

regresión ajustada y los supuestos de homosedasticidad de los errores del modelo junto con el de normalidad de los residuales. Fig. 25. Errores del modelo junto con el de normalidad de los residuales. Parámetros OC, EC

Un tamaño de muestras mayor posibilita una mejor estimación de los parámetros de

regresión y una mejor adecuación al modelo lineal; esto es, aumentaría el 2R , ya que

tanto éste como el ajustado son relativamente pequeños: 0.4853 y 0.4669, respectivamente. En términos generales, se pueden aceptar los supuestos de linealidad entre el Carbono Elemental y el Carbono Orgánico. Es importante anotar como siendo éste el primer estudio de caracterización orgánica del PM 2.5 en la Región, se ha llegado a demostrar que las emisiones de combustión en la Zona Norte en estudio, se comportan proporcionalmente Este mismo análisis debe hacerse con la información de las otras dos zonas del estudio, junto con el análisis por días de la semana que ya se realizó en la Zona Norte, pero cuya información está siendo sometida a un control minucioso sobre su calidad.

10 20 30 40

510

1520

25

C.Organico

C.E

lem

enta

l

10 20 30 40

1015

20

C.OrgánicoC

.Ele

men

tal

10 20 30 40

510

1520

25

C.OrgánicoC

.Ele

men

tal

-2 -1 0 1 2

-50

510

Normal Q-Q Plot

Theoretical Quantiles

Sam

ple

Qua

ntile

s

-5 0 5 10

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

res

y1

10 15 20

-50

510

pre

res

An. gráfico de residuales y recta de reg. ajustada



139

5.3.2.2 Caracterización PM2.5 Zona Centro, Medellín. Resultados del análisis elemental por XRF. Los cuadros 23 al 25 reúnen los resultados de la caracterización del PM2.5 expresada como porcentaje peso a peso (% P/P) del total de compuestos, y concentración en aire (μg/m3), asumiendo que los elementos detectados se encuentran en su estado oxidado más probable y que el área de filtro irradiada por el equipo es representativa del área total del mismo. El cuadro 26 contiene los estadísticos descriptivos para los resultados de la concentración de estas especies en el PM2.5. Las gráficas 21 y 22 representan el porcentaje (%P/P) de óxidos en el PM2.5 ambiental, en sus componentes mayoritarios y minoritarios, respectivamente, presentes en la Zona Norte del Valle de Aburrá. La gráf.23 muestra la correlación de la concentración del PM2.5 y la concentración de sulfitos . Como se presenta en los cuadros 23 a 25, entre los elementos detectados por XRF, en las muestras ambientales,



140

Cuadro 23. (%P/P) Masa óxido a masa total de óxidos analizados en PM2.5. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

Compuesto RCT001 RCT002 RCT003 RCT004 RCT005 RCT006 RCT007 RCT008 RCT009 RCT010 RCT011 RCT012 RCT013 RCT014 RCT015 RCT016

08/02/2010 09/02/2010 10/02/2010 11/02/2010 12/02/2010 13/02/2010 14/02/2010 22/02/2010 23/02/2010 24/02/2010 25/02/2010 26/02/2010 27/02/2010 28/02/2010 01/03/2010 26/04/2010

Na2O 6.984 5.782 6.077 5.683 5.648 5.054 5.847 5.525 7.824 6.841 6.533 5.619 4.174 4.260 6.127 10.627

MgO 0.000 0.544 0.459 0.000 0.596 0.644 0.434 0.000 0.000 0.271 0.000 0.252 0.000 0.000 0.000 0.000

Al2O3 0.000 3.503 1.436 2.382 4.105 3.150 4.547 2.351 2.775 1.344 0.000 1.469 0.000 0.000 2.279 0.000

SiO2 2.536 6.722 3.066 4.635 8.529 7.415 8.026 5.177 6.829 5.733 4.012 5.209 2.373 0.975 4.308 10.280

SO3 77.332 63.784 70.517 70.641 62.110 70.063 62.464 64.057 56.767 65.071 66.680 63.250 81.752 86.818 73.492 48.541

Cl2O 0.000 0.427 0.000 0.000 0.000 0.000 0.561 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.528

K2O 5.444 6.439 5.593 6.073 7.763 7.235 9.111 7.339 4.913 5.610 5.489 5.129 5.656 5.603 6.645 11.470

CaCO3 3.020 5.053 3.850 2.960 3.474 2.541 3.685 4.279 3.413 3.878 3.073 3.273 1.888 1.903 2.615 4.233

TiO2 0.000 0.398 0.000 0.268 0.373 0.235 0.000 0.490 0.000 0.576 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.635

Cr2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.085 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

MnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.192 0.000 0.000 0.000 0.000 0.397 0.000 0.000 0.000 0.000 0.338

Fe2O3 3.422 4.127 3.421 3.044 4.010 3.027 3.660 4.237 4.021 0.000 4.720 3.512 3.195 0.000 2.782 6.011

CuO 0.463 0.561 0.465 0.300 0.345 0.270 0.413 0.000 0.554 0.000 0.661 0.693 0.605 0.180 0.000 0.276

ZnO 0.799 2.661 1.191 1.327 1.390 0.174 1.252 1.853 1.570 1.527 1.918 1.870 0.358 0.262 1.753 3.810

As2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.164 0.000 0.269 0.303 0.234 0.000 0.000 0.000 0.000

V2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.163 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Tl2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 0.000 0.000 3.926 2.687 1.656 0.000 0.000 4.280 11.335 8.880 6.215 9.490 0.000 0.000 0.000 3.253

Compuesto RCT017 RCT018 RCT019 RCT020 RCT021 RCT022 RCT023 RCT024 RCT025 RCT026 RCT027 RCT028 RCT029 RCT030

27/04/2010 28/04/2010 29/04/2010 30/04/2010 01/05/2010 02/05/2010 03/05/2010 04/05/2010 05/05/2010 06/05/2010 07/05/2010 08/05/2010 10/05/2010 12/05/2010

Na2O 5.358 2.545 10.905 2.108 8.293 0.000 10.475 1.740 7.464 6.272 9.589 11.427 7.305 18.876

MgO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Al2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 6.695 0.000 4.963 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SiO2 6.862 7.351 4.834 11.347 11.134 4.182 15.672 6.305 5.500 3.479 4.510 7.985 2.666 9.412

SO3 57.601 58.961 59.283 62.366 52.600 76.467 47.003 65.313 57.230 50.517 61.584 62.348 67.047 38.045

Cl2O 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

K2O 6.333 4.783 4.742 4.730 7.299 7.079 4.965 3.047 3.121 4.349 6.312 7.708 6.339 6.547

CaCO3 4.037 3.982 0.000 3.899 4.397 3.453 4.990 3.322 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 12.781

TiO2 0.726 0.691 0.000 0.619 0.638 0.666 0.852 0.000 0.730 0.000 0.000 0.000 0.000 1.276

Cr2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.300 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

MnO2 0.351 0.326 0.211 0.416 0.268 0.000 0.517 0.487 0.215 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Fe2O3 6.382 4.446 5.275 6.303 5.191 6.841 7.182 6.114 5.440 3.834 8.384 7.800 7.573 9.002

CuO 0.328 0.473 0.259 0.331 0.228 0.301 0.319 0.000 0.000 0.176 0.000 0.000 0.534 0.452

ZnO 2.988 3.489 3.928 1.859 2.165 1.010 2.450 1.473 2.621 2.668 2.071 1.169 1.352 3.609

As2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

V2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SnO2 0.000 1.465 0.000 0.000 1.092 0.000 0.000 0.000 0.626 0.447 0.000 1.562 1.159 0.000

Tl2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 20.672 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 9.033 11.489 10.562 6.023 0.000 0.000 0.613 11.899 17.053 7.584 7.550 0.000 6.024 0.000



141

Cuadro 24. Composición (% P/P) de óxidos en PM2.5. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010

Compuesto RCT001 RCT002 RCT003 RCT004 RCT005 RCT006 RCT007 RCT008 RCT009 RCT010 RCT011 RCT012 RCT013 RCT014 RCT015 RCT016 RCT017

08/02/2010 09/02/2010 10/02/2010 11/02/2010 12/02/2010 13/02/2010 14/02/2010 22/02/2010 23/02/2010 24/02/2010 25/02/2010 26/02/2010 27/02/2010 28/02/2010 01/03/2010 26/04/2010 27/04/2010

Na2O 1.157 0.888 0.959 1.010 0.898 1.022 0.969 0.849 1.244 0.910 0.822 0.922 0.671 0.749 0.953 1.326 0.699

MgO 0.000 0.084 0.072 0.000 0.095 0.130 0.072 0.000 0.000 0.036 0.000 0.041 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Al2O3 0.000 0.538 0.227 0.423 0.653 0.637 0.754 0.361 0.441 0.179 0.000 0.241 0.000 0.000 0.354 0.000 0.000

SiO2 0.420 1.032 0.484 0.824 1.356 1.500 1.331 0.796 1.086 0.763 0.505 0.855 0.382 0.172 0.670 1.283 0.895

SO3 12.811 9.797 11.128 12.556 9.876 14.169 10.355 9.848 9.025 8.658 8.388 10.377 13.148 15.270 11.427 6.056 7.514

Cl2O 0.000 0.066 0.000 0.000 0.000 0.000 0.093 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.066 0.000

K2O 0.902 0.989 0.883 1.079 1.234 1.463 1.510 1.128 0.781 0.746 0.691 0.841 0.910 0.985 1.033 1.431 0.826

CaCO3 0.500 0.776 0.608 0.526 0.552 0.514 0.611 0.658 0.543 0.516 0.387 0.537 0.304 0.335 0.407 0.528 0.527

TiO2 0.000 0.061 0.000 0.048 0.059 0.048 0.000 0.075 0.000 0.077 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.079 0.095

Cr2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.013 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

MnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.039 0.000 0.000 0.000 0.000 0.050 0.000 0.000 0.000 0.000 0.042 0.046

Fe2O3 0.567 0.634 0.540 0.541 0.638 0.612 0.607 0.651 0.639 0.000 0.594 0.576 0.514 0.000 0.433 0.750 0.832

CuO 0.077 0.086 0.073 0.053 0.055 0.055 0.068 0.000 0.088 0.000 0.083 0.114 0.097 0.032 0.000 0.034 0.043

ZnO 0.132 0.409 0.188 0.236 0.221 0.035 0.208 0.285 0.250 0.203 0.241 0.307 0.058 0.046 0.273 0.475 0.390

As2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.025 0.000 0.036 0.038 0.038 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

V2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.025 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Tl2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 0.000 0.000 0.620 0.478 0.263 0.000 0.000 0.658 1.802 1.182 0.782 1.557 0.000 0.000 0.000 0.406 1.178

Compuesto RCT018 RCT019 RCT020 RCT021 RCT022 RCT023 RCT024 RCT025 RCT026 RCT027 RCT028 RCT029 RCT030

28/04/2010 29/04/2010 30/04/2010 01/05/2010 02/05/2010 03/05/2010 04/05/2010 05/05/2010 06/05/2010 07/05/2010 08/05/2010 10/05/2010 12/05/2010

Na2O 0.279 1.545 0.266 1.541 0.000 1.424 0.190 0.817 0.978 0.772 0.828 0.543 2.099

MgO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Al2O3 0.000 0.000 0.000 1.244 0.000 0.675 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SiO2 0.805 0.685 1.432 2.070 0.541 2.130 0.688 0.602 0.542 0.363 0.579 0.198 1.047

SO3 6.457 8.396 7.870 9.777 9.886 6.389 7.127 6.265 7.874 4.958 4.519 4.988 4.231

Cl2O 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

K2O 0.524 0.672 0.597 1.357 0.915 0.675 0.333 0.342 0.678 0.508 0.559 0.472 0.728

CaCO3 0.436 0.000 0.492 0.817 0.447 0.678 0.363 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.421

TiO2 0.076 0.000 0.078 0.119 0.086 0.116 0.000 0.080 0.000 0.000 0.000 0.000 0.142

Cr2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.033 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

MnO2 0.036 0.030 0.053 0.050 0.000 0.070 0.053 0.024 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Fe2O3 0.487 0.747 0.795 0.965 0.885 0.976 0.667 0.596 0.598 0.675 0.565 0.563 1.001

CuO 0.052 0.037 0.042 0.042 0.039 0.043 0.000 0.000 0.027 0.000 0.000 0.040 0.050

ZnO 0.382 0.556 0.235 0.402 0.131 0.333 0.161 0.287 0.416 0.167 0.085 0.101 0.401

As2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

V2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SnO2 0.160 0.000 0.000 0.203 0.000 0.000 0.000 0.068 0.070 0.000 0.113 0.086 0.000

Tl2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 3.222 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 1.258 1.496 0.760 0.000 0.000 0.083 1.298 1.867 1.182 0.608 0.000 0.448 0.000



142

Graf. 21. (%P/P) óxidos en PM2.5 ambiental. Compuestos mayoritarios. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

Graf. 22. (%P/P) óxidos en PM2.5 ambiental. Compuestos minoritarios. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

% P

/P SO3

Na2O

K2O

Fe2O3

CaCO3

SiO2

Compuestos mayoritarios Análisis XRF Zona Centro Municipio de Medellin

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

% P

/P

ZnO

CuO

MgO

Al2O3

Cl2O

TiO2

Cr2O3

MnO2

As4O6

VO2

SnO2

Tl2O3

PbO

Compuestos minoritarios Análisis XRF Zona Centro Municipio de Medellin



143

Cuadro 25. Concentración de óxidos en PM2.5. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

Compuesto RCT001 RCT002 RCT003 RCT004 RCT005 RCT006 RCT007 RCT008 RCT009 RCT010 RCT011 RCT012 RCT013 RCT014 RCT015 RCT016

08/02/2010 09/02/2010 10/02/2010 11/02/2010 12/02/2010 13/02/2010 14/02/2010 22/02/2010 23/02/2010 24/02/2010 25/02/2010 26/02/2010 27/02/2010 28/02/2010 01/03/2010 26/04/2010

Na2O 0.372 0.574 0.374 0.452 0.454 0.389 0.590 0.397 0.531 0.372 0.302 0.423 0.184 0.217 0.452 0.466

MgO 0.000 0.054 0.028 0.000 0.048 0.050 0.044 0.000 0.000 0.015 0.000 0.019 0.000 0.000 0.000 0.000

Al2O3 0.000 0.348 0.088 0.190 0.330 0.242 0.459 0.169 0.188 0.073 0.000 0.111 0.000 0.000 0.168 0.000

SiO2 0.135 0.668 0.189 0.369 0.685 0.570 0.810 0.372 0.463 0.312 0.186 0.392 0.105 0.050 0.318 0.451

SO3 4.124 6.337 4.343 5.622 4.991 5.388 6.300 4.601 3.852 3.542 3.086 4.765 3.602 4.425 5.423 2.130

Cl2O 0.000 0.042 0.000 0.000 0.000 0.000 0.057 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.023

K2O 0.290 0.640 0.344 0.483 0.624 0.556 0.919 0.527 0.333 0.305 0.254 0.386 0.249 0.286 0.490 0.503

CaCO3 0.161 0.502 0.237 0.236 0.279 0.195 0.372 0.307 0.232 0.211 0.142 0.247 0.083 0.097 0.193 0.186

TiO2 0.000 0.040 0.000 0.021 0.030 0.018 0.000 0.035 0.000 0.031 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.028

Cr2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.006 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

MnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.015 0.000 0.000 0.000 0.000 0.018 0.000 0.000 0.000 0.000 0.015

Fe2O3 0.183 0.410 0.211 0.242 0.322 0.233 0.369 0.304 0.273 0.000 0.218 0.265 0.141 0.000 0.205 0.264

CuO 0.025 0.056 0.029 0.024 0.028 0.021 0.042 0.000 0.038 0.000 0.031 0.052 0.027 0.009 0.000 0.012

ZnO 0.043 0.264 0.073 0.106 0.112 0.013 0.126 0.133 0.107 0.083 0.089 0.141 0.016 0.013 0.129 0.167

As2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.012 0.000 0.015 0.014 0.018 0.000 0.000 0.000 0.000

V2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.012 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Tl2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 0.000 0.000 0.242 0.214 0.133 0.000 0.000 0.307 0.769 0.483 0.288 0.715 0.000 0.000 0.000 0.143

Compuesto RCT017 RCT018 RCT019 RCT020 RCT021 RCT022 RCT023 RCT024 RCT025 RCT026 RCT027 RCT028 RCT029 RCT030

27/04/2010 28/04/2010 29/04/2010 30/04/2010 01/05/2010 02/05/2010 03/05/2010 04/05/2010 05/05/2010 06/05/2010 07/05/2010 08/05/2010 10/05/2010 12/05/2010

Na2O 0.209 0.104 0.568 0.072 0.451 0.000 0.620 0.065 0.280 0.356 0.219 0.221 0.159 0.335

MgO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Al2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.364 0.000 0.294 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SiO2 0.267 0.302 0.252 0.386 0.606 0.096 0.927 0.235 0.206 0.197 0.103 0.155 0.058 0.167

SO3 2.242 2.421 3.087 2.121 2.862 1.747 2.780 2.439 2.144 2.865 1.406 1.208 1.458 0.676

Cl2O 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

K2O 0.246 0.196 0.247 0.161 0.397 0.162 0.294 0.114 0.117 0.247 0.144 0.149 0.138 0.116

CaCO3 0.157 0.164 0.000 0.133 0.239 0.079 0.295 0.124 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.227

TiO2 0.028 0.028 0.000 0.021 0.035 0.015 0.050 0.000 0.027 0.000 0.000 0.000 0.000 0.023

Cr2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.011 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

MnO2 0.014 0.013 0.011 0.014 0.015 0.000 0.031 0.018 0.008 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Fe2O3 0.248 0.183 0.275 0.214 0.282 0.156 0.425 0.228 0.204 0.217 0.191 0.151 0.165 0.160

CuO 0.013 0.019 0.014 0.011 0.012 0.007 0.019 0.000 0.000 0.010 0.000 0.000 0.012 0.008

ZnO 0.116 0.143 0.205 0.063 0.118 0.023 0.145 0.055 0.098 0.151 0.047 0.023 0.029 0.064

As2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

V2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SnO2 0.000 0.060 0.000 0.000 0.059 0.000 0.000 0.000 0.023 0.025 0.000 0.030 0.025 0.000

Tl2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.172 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 0.352 0.472 0.550 0.205 0.000 0.000 0.036 0.444 0.639 0.430 0.172 0.000 0.131 0.000



144

Cuadro 26. Estadísticos descriptivos. Concentración óxidos en PM2.5. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

Compuesto Mediana Media Máxima Mínima Desviación

Desviación,

% media

Máxima

potencial

Mínima

potencial

Max/Max

potencial

Na2O 0.904 0.911 2.099 0.000 0.429 47.048 2.197 -0.375 0.955

MgO 0.000 0.018 0.130 0.000 0.036 202.041 0.125 -0.089 1.044

Al2O3 0.000 0.224 1.244 0.000 0.319 142.373 1.182 -0.734 1.053

SiO2 0.779 0.868 2.130 0.172 0.487 56.155 2.330 -0.594 0.914

SO3 8.842 8.971 15.270 4.231 2.888 32.190 17.635 0.308 0.866

Cl2O 0.000 0.007 0.093 0.000 0.023 310.121 0.077 -0.062 1.207

K2O 0.834 0.860 1.510 0.333 0.319 37.125 1.817 -0.098 0.831

CaCO3 0.507 0.449 1.421 0.000 0.302 67.284 1.356 -0.458 1.048

TiO2 0.024 0.041 0.142 0.000 0.046 110.959 0.179 -0.096 0.795

Cr2O3 0.000 0.002 0.033 0.000 0.006 416.138 0.021 -0.018 1.588

MnO2 0.000 0.016 0.070 0.000 0.023 141.300 0.086 -0.053 0.819

Fe2O3 0.609 0.622 1.001 0.000 0.222 35.793 1.289 -0.046 0.777

CuO 0.043 0.044 0.114 0.000 0.032 72.587 0.141 -0.052 0.807

ZnO 0.239 0.254 0.556 0.035 0.134 52.773 0.655 -0.148 0.849

As4O6 0.000 0.005 0.038 0.000 0.012 262.995 0.041 -0.032 0.942

VO2 0.000 0.001 0.025 0.000 0.005 547.723 0.015 -0.013 1.721

SnO2 0.000 0.023 0.203 0.000 0.053 225.254 0.181 -0.135 1.120

Tl2O3 0.000 0.107 3.222 0.000 0.588 547.723 1.872 -1.658 1.721

PbO 0.463 0.598 1.867 0.000 0.621 103.906 2.460 -1.265 0.759

Graf. 23. Correlación Concentración PM2.5 Vs Concentración Sulfitos. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

R2 = 0,5606

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00

Concentración total PM 2.5, microgramos/m3

Co

nce

ntr

ació

n d

el c

om

pu

est

o, m

icro

gram

os/

mt3

SO3 Logarítmica (SO3)



145

Resultados del análisis iónico por CI. Los cuadros 27 y 28, junto con la gráf. 24 reúnen los resultados de la caracterización del PM2.5 expresada como porcentaje peso a peso (% p/p) del PM2.5, de los iones detectados en las muestras diarias ambientales.



146

Cuadro 27. (% P/P) iones solubles en PM2.5 ambiental. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

compuesto RCC001 RCC002 RCC003 RCC004 RCC005 RCC006 RCC007 RCC008 RCC009 RCC010 RCC011 RCC012 RCC013 RCC014 RCC015

fecha 08/02/2010 09/02/2010 10/02/2010 11/02/2010 12/02/2010 13/02/2010 14/02/2010 22/02/2010 23/02/2010 24/02/2010 25/02/2010 26/02/2010 27/02/2010 28/02/2010 01/03/2010

CLORO -0.0128 0.0997 0.0227 0.0407 0.1520 0.0299 0.1164 0.0064 0.0306 0.0390 0.0660 0.1039 -0.0149 -0.0007 0.0274

NITRATO 0.3474 1.6738 0.6531 1.1500 1.5182 1.2859 2.7166 0.5345 0.5564 1.1942 0.7796 0.4410 0.2767 0.3837 1.4686

FOSFATO 0.0914 0.1106 0.0986 0.0969 0.0907 0.1004 0.0825 0.1187 0.0802 0.0781 0.1053 0.0870 0.1036 0.1211 0.0752

SULFATO 12.7671 12.6709 11.6071 13.1216 9.7850 15.5493 11.2348 10.2484 7.7617 7.4048 7.4635 7.9917 13.6991 17.4440 12.6981

BROMO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.011 0.000 0.000 0.005

FLUOR 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SODIO 0.9102 1.4805 0.7828 0.8669 1.0985 0.9818 1.1363 1.0298 0.8531 0.7003 0.8537 1.0172 0.5687 0.7922 1.0188

AMONIO 4.0170 3.6123 3.8400 4.4704 3.5549 5.4099 3.7229 2.9411 2.0976 2.2622 3.4067 4.3588 4.8087 6.3852 4.5580

POTASIO 0.6560 0.8618 0.6602 0.7765 1.1759 1.0885 1.1852 0.8059 0.4883 0.4303 0.6221 0.8672 0.6069 0.7451 0.9335

CALCIO 0.2916 0.3618 0.2822 0.2781 0.3592 0.3291 0.2696 0.2930 0.2382 0.2273 0.3415 0.4473 0.2148 0.2409 0.2900

MAGNESIO 0.1546 0.1511 0.1376 0.1660 0.2074 0.2208 0.1438 0.1232 0.0905 0.0892 0.1266 0.1567 0.1089 0.1619 0.1793

LITIO 0.0000 0.0003 0.0006 0.0001 0.0000 0.0000 0.0001 0.0000 0.0000 -0.0002 0.0002 0.0005 -0.0002 -0.0002 0.0001

ANIONES

CATIONES

compuesto RCC016 RCC017 RCC018 RCC019 RCC020 RCC021 RCC022 RCC023 RCC024 RCC025 RCC026 RCC027 RCC028 RCC029 RCC030

fecha 26/04/2010 27/04/2010 28/04/2010 29/04/2010 30/04/2010 01/05/2010 02/05/2010 03/05/2010 04/05/2010 05/05/2010 06/05/2010 07/05/2010 08/05/2010 10/05/2010 12/05/2010

CLORO 0.2708 0.0394 0.0501 0.0522 0.0727 0.1188 0.0082 0.1570 0.0204 0.0774 0.0683 0.0091 -0.0038 -0.0006 0.1266

NITRATO 0.4661 0.3893 0.4215 0.2895 0.2037 0.4882 0.2356 1.0728 0.1969 0.1813 0.1624 0.1840 0.1409 0.1581 0.5505

FOSFATO 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0338 0.0498 0.0552 0.0554 0.1266

SULFATO 5.6575 6.3205 5.1519 4.5017 5.1163 7.0410 9.4611 4.1046 5.8771 4.8342 5.1756 4.5362 4.9410 4.7688 4.8756

BROMO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

FLUOR 0.030 0.037 0.000 0.000 0.000 0.035 0.000 0.022 0.025 0.000 0.031 0.000 0.000 0.000 0.000

SODIO 1.2126 0.8799 0.5726 0.6332 0.9314 2.3641 0.6328 2.0909 0.5970 0.5978 0.5671 0.3806 0.6002 0.4111 1.3035

AMONIO 0.6126 1.3221 1.1898 1.6355 2.8077 2.6639 3.0168 1.5061 1.5759 1.1302 1.0946 1.3154 1.3125 1.4395 0.5859

POTASIO 0.9431 0.5863 0.3706 0.4063 0.5931 1.2897 0.3162 0.6089 0.2517 0.2596 0.5579 0.4016 0.4344 0.3763 0.5922

CALCIO 0.2185 0.1955 0.1716 0.2294 0.3873 0.5418 0.3805 0.5352 0.2082 0.1471 0.1500 0.1789 0.1299 0.1192 0.2717

MAGNESIO 0.0480 0.0532 0.0405 0.0561 0.0967 0.1336 0.0853 0.1372 0.0583 0.0356 0.0354 0.0456 0.0366 0.0346 0.0594

LITIO 0.0075 0.0008 0.0038 0.0021 0.0005 0.0017 0.0647 0.0048 0.0018 -0.0031 0.0014 0.0109 0.0061 0.0034 0.0523

ANIONES

CATIONES



147

Cuadro 28. Estadísticos descriptivos del porcentaje de iones en el PM2.5. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

compuesto Mediana Media Máxima Mínima Desviación

Desviación,

% media

Máxima

potencial

Mínima

potencial

Max/Max

potencial

fecha

CLORURO 0.040 0.059 0.271 -0.015 0.063 106.611 0.248 -0.130 1.092

NITRATO 0.454 0.671 2.717 0.141 0.596 88.928 2.460 -1.119 1.104

FOSFATO 0.077 0.059 0.127 0.000 0.047 79.726 0.199 -0.082 0.636

SULFATO 7.434 8.460 17.444 4.105 3.791 44.812 19.834 -2.913 0.879

BROMO 0.000 0.001 0.011 0.000 0.002 404.486 0.007 -0.006 1.539

FLUOR 0.000 0.006 0.037 0.000 0.012 207.283 0.043 -0.031 0.847

SODIO 0.860 0.929 2.364 0.381 0.440 47.333 2.248 -0.390 1.052

AMONIO 2.736 2.755 6.385 0.586 1.540 55.900 7.376 -1.865 0.866

POTASIO 0.608 0.663 1.290 0.252 0.282 42.548 1.509 -0.183 0.854

CALCIO 0.271 0.278 0.542 0.119 0.108 38.807 0.601 -0.046 0.902

MAGNESIO 0.103 0.106 0.221 0.035 0.055 52.460 0.272 -0.061 0.811

LITIO 0.001 0.005 0.065 -0.003 0.015 277.155 0.050 -0.039 1.300

ANIONES

CATIONES

Graf. 24. (%P/P) iones solubles en PM2.5 ambiental. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

Resultados del análisis de carbono por TOR/TOT. Los cuadros 29 y 30, junto con la gráfica 25 reúnen los resultados de la caracterización del PM2.5 expresada como porcentaje peso a peso (% p/p) del PM2.5, del carbono orgánico y elemental contenido en cada muestra diaria ambiental.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

% P

/P

CLORURO

NITRATO

FOSFATO

SULFATO

BROMO

FLUOR

SODIO

AMONIO

POTASIO

CALCIO

MAGNESIO

LITIO



148

Cuadro 29. (% P/P) Carbono en PM2.5 ambiental. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

RCC001 RCC002 RCC003 RCC004 RCC005 RCC006 RCC007 RCC008 RCC009 RCC010 RCC011 RCC012 RCC013 RCC014 RCC015 RCC016

08/02/2010 09/02/2010 10/02/2010 11/02/2010 12/02/2010 13/02/2010 14/02/2010 22/02/2010 23/02/2010 24/02/2010 25/02/2010 26/02/2010 27/02/2010 28/02/2010 01/03/2010 26/04/2010

CARBONO

ORGANICO13.103 6.967 17.386 22.207 19.940 15.275 18.758 23.378 17.197 19.720 18.404 23.524 20.111 12.931 15.042 23.728

CARBONO

ELEMENTAL 30.029 18.462 39.598 30.784 32.649 20.709 30.030 30.781 34.622 42.157 35.777 35.069 31.469 33.247 28.600 35.218

CARBONO

TOTAL 43.131 25.429 56.983 52.991 52.589 35.984 48.789 54.159 51.818 61.877 54.181 58.593 51.581 46.178 43.643 58.946

RCC017 RCC018 RCC019 RCC020 RCC021 RCC022 RCC023 RCC024 RCC025 RCC026 RCC027 RCC028 RCC029 RCC030

27/04/2010 28/04/2010 29/04/2010 30/04/2010 01/05/2010 02/05/2010 03/05/2010 04/05/2010 05/05/2010 06/05/2010 07/05/2010 08/05/2010 10/05/2010 12/05/2010

CARBONO

ORGANICO24.005 21.034 19.771 24.453 26.582 37.790 22.036 24.091 17.367 27.434 21.093 20.095 22.457 41.246

CARBONO

ELEMENTAL 39.823 37.121 31.692 34.475 27.162 40.700 35.191 33.412 31.791 31.287 31.786 27.409 25.566 70.718

CARBONO

TOTAL 63.828 58.155 51.463 58.929 53.744 78.490 57.226 57.503 49.158 58.721 52.879 47.504 48.022 111.964



149

Cuadro 30. Estadísticos descriptivos del porcentaje de carbono en el PM2.5. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

CARBONO

ORGANICO20.573 21.237 41.246 6.967 6.613 31.140 41.078 1.397 1.004

CARBONO

ELEMENTAL 32.220 33.578 70.718 18.462 8.768 26.112 59.882 7.274 1.181

CARBONO

TOTAL 53.368 54.815 111.964 25.429 14.162 25.837 97.303 12.328 1.151

Mediana MediaMínima

potencial

Max/Max

potencialMáxima Mínima Desviación

Desviación,

% media

Máxima

potencial

Graf. 25. (%P/P) carbono orgánico y elemental en PM2.5 ambiental. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

5.3.2.3 Caracterización PM2.5 Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí. Como se verá a continuación, entre los elementos detectados por XRF, en las muestras ambientales, se encuentran azufre, potasio, calcio, hierro, sodio, aluminio y silicio. Resultados del análisis elemental por XRF. Los cuadros 31 al 33 reúnen los resultados de la caracterización del PM2.5 expresada como porcentaje peso a peso (% p/p) del total de compuestos, porcentaje en peso del PM2.5 y concentración en aire (μg/m3), asumiendo que los elementos detectados se encuentran en su estado oxidado

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

% P

/P

CARBONOORGANICO

CARBONOELEMENTAL



150

más probable y que el área de filtro irradiada por el equipo es representativa del área total del mismo. El cuadro 34 contiene los estadísticos descriptivos para los resultados de la concentración de estas especies en el PM2.5. Las gráficas 26A y 26B representan el porcentaje (%P/P) de óxidos en el PM2.5 ambiental, en sus componentes mayoritarios y minoritarios, respectivamente, presentes en la Zona Norte del Valle de Aburrá. La gráf. 27 muestra la correlación de la concentración del PM2.5 y la concentración de sulfitos.



151

Cuadro 31. (%P/P) óxidos del total de compuestos detectados. Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010.

Compuesto RIT001 RIT002 RIT003 RIT004 RIT005 RIT007 RIT009 RIT010 RIT011 RIT012 RIT013 RIT014 RIT015 RIT016 RIT017 RIT018 RIT019

10/12/2009 11/12/2009 12/12/2009 14/12/2009 15/12/2009 16/12/2009 18/12/2009 19/12/2009 21/12/2009 22/12/2009 02/02/2010 03/02/2010 04/02/2010 05/02/2010 06/02/2010 25/03/2010 26/03/2010

Na2O 20.911 28.009 27.138 26.428 11.967 15.484 19.074 26.480 22.038 23.512 15.209 12.123 16.189 23.971 17.344 14.351 5.837

MgO 0.225 0.102 0.046 0.000 0.000 0.241 0.419 0.000 0.000 0.300 0.410 0.000 0.454 0.262 0.224 0.216 0.738

Al2O3 4.984 3.959 4.021 4.071 5.234 5.529 10.939 0.000 5.034 5.049 10.186 12.113 7.668 5.193 6.400 9.863 13.484

SiO2 3.421 3.717 3.497 3.319 4.215 3.396 8.191 2.933 3.492 3.177 7.220 7.205 5.441 3.865 5.164 8.909 15.564

SO3 50.982 46.305 46.952 47.479 60.233 54.586 41.049 46.100 52.541 49.183 42.518 46.129 47.274 42.735 49.547 42.943 30.476

Cl2O 0.000 0.254 0.329 0.390 0.000 0.000 0.582 1.826 0.000 0.389 0.000 0.000 0.000 1.323 0.000 0.000 0.000

K2O 9.428 8.275 7.702 7.234 9.348 10.460 7.671 10.005 7.232 6.856 10.384 9.513 10.143 7.147 8.296 11.260 11.510

CaCO3 3.467 2.539 3.768 4.771 2.749 3.436 2.716 3.150 2.715 3.204 4.319 4.256 5.137 2.697 3.192 3.716 9.326

TiO2 0.215 0.000 0.150 0.272 0.000 0.000 0.405 0.000 0.000 0.359 0.577 2.029 0.000 0.259 0.417 0.560 0.785

MnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.307 0.228 0.276 0.429 0.000 0.000 0.231 0.177 0.000 0.297 0.160

Fe2O3 4.048 3.924 3.744 3.598 3.798 3.901 5.219 3.949 3.957 5.383 5.115 4.338 4.657 3.269 4.404 5.641 11.137

CoO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.024 0.000 0.000 0.000 0.000

Ni2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.334 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

CuO 0.286 0.246 0.211 0.182 0.430 0.000 0.000 0.306 0.184 0.225 0.000 0.265 0.153 0.000 0.204 0.097 0.223

ZnO 0.708 1.283 1.420 1.532 0.607 1.041 1.971 3.991 1.438 1.934 1.595 0.527 2.630 8.777 3.799 1.292 0.436

As4O6 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Nb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.327 0.000 0.000 0.000

SnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Sb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 1.418 1.189 0.741 1.031 1.094 0.000 1.026 1.168 0.000 0.000 1.009 0.000 0.000

I2O 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.714 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

BaO 0.000 0.000 0.399 0.724 0.000 0.737 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 1.324 1.387 0.623 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.440 0.000 0.000 0.000 0.000 0.855 0.323

Compuesto RIT020 RIT021 RIT022 RIT023 RIT024 RIT025 RIT026 RIT027 RIT028 RIT029 RIT030 RIT031 RIT032 RIT033

27/03/2010 29/03/2010 30/03/2010 05/04/2010 06/04/2010 07/04/2010 08/04/2010 09/04/2010 10/04/2010 12/04/2010 13/04/2010 14/04/2010 15/04/2010 30/03/2010

Na2O 12.757 5.718 17.863 24.132 17.115 27.091 14.597 19.247 20.712 17.011 20.188 11.691 15.261 18.148

MgO 0.443 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Al2O3 7.515 7.960 0.000 7.848 7.853 0.000 10.326 8.806 0.000 0.000 8.088 0.000 0.000 0.000

SiO2 6.863 7.527 7.445 6.125 7.875 4.952 9.419 6.817 3.035 7.256 6.150 6.567 7.041 9.035

SO3 43.261 55.414 50.601 39.720 41.421 34.863 36.449 38.163 52.588 45.877 40.563 53.068 46.583 45.288

Cl2O 2.948 0.000 0.000 1.939 0.000 7.298 0.000 0.994 0.000 0.000 0.613 0.000 0.000 0.000

K2O 12.484 14.364 10.938 8.698 8.620 10.149 11.971 11.426 11.003 10.201 9.609 11.728 11.244 12.528

CaCO3 2.948 2.296 4.009 2.975 4.576 4.355 4.057 3.479 2.713 5.178 4.853 3.426 3.534 3.980

TiO2 0.357 0.422 0.431 0.554 0.391 0.499 0.514 0.348 0.000 0.499 0.430 0.524 0.627 0.521

MnO2 0.342 0.157 0.000 0.185 0.273 0.262 0.346 0.202 0.000 0.502 0.000 0.000 0.423 0.176

Fe2O3 5.134 4.597 6.452 4.906 7.852 5.952 8.886 5.774 6.920 9.717 6.413 8.055 7.630 6.745

CoO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Ni2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

CuO 0.108 0.000 0.156 0.219 0.142 0.164 0.151 0.129 0.292 0.100 0.152 0.260 0.155 0.155

ZnO 2.261 1.092 1.483 1.629 2.856 4.414 2.524 3.159 2.737 1.998 2.207 1.499 4.993 2.807

As4O6 0.000 0.000 0.622 0.000 0.000 0.000 0.000 0.377 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Nb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SnO2 0.618 0.000 0.000 0.552 0.000 0.000 0.000 0.652 0.000 0.927 0.000 0.000 0.000 0.000

Sb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

I2O 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

BaO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 1.962 0.454 0.000 0.517 1.026 0.000 0.760 0.429 0.000 0.733 0.734 3.180 2.510 0.617



152

Cuadro 32. (%P/P) óxidos del total de PM2.5. Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010.

Compuesto RIT001 RIT002 RIT003 RIT004 RIT005 RIT007 RIT009 RIT010 RIT011 RIT012 RIT013 RIT014 RIT015 RIT016 RIT017 RIT018 RIT019

10/12/2009 11/12/2009 12/12/2009 14/12/2009 15/12/2009 16/12/2009 18/12/2009 19/12/2009 21/12/2009 22/12/2009 02/02/2010 03/02/2010 04/02/2010 05/02/2010 06/02/2010 25/03/2010 26/03/2010

Na2O 10.527 14.475 16.562 13.796 3.851 6.733 7.860 10.772 3.460 8.338 5.536 2.075 6.571 30.336 6.397 3.709 1.602

MgO 0.113 0.053 0.028 0.000 0.000 0.105 0.173 0.000 0.000 0.107 0.149 0.000 0.184 0.331 0.083 0.056 0.203

Al2O3 2.509 2.046 2.454 2.125 1.685 2.404 4.508 0.000 0.790 1.791 3.708 2.073 3.112 6.572 2.360 2.549 3.701

SiO2 1.722 1.921 2.134 1.732 1.357 1.477 3.376 1.193 0.548 1.127 2.628 1.233 2.208 4.891 1.904 2.303 4.272

SO3 25.665 23.931 28.654 24.785 19.385 23.734 16.916 18.753 8.248 17.442 15.476 7.895 19.187 54.083 18.273 11.100 8.365

Cl2O 0.000 0.131 0.201 0.204 0.000 0.000 0.240 0.743 0.000 0.138 0.000 0.000 0.000 1.674 0.000 0.000 0.000

K2O 4.746 4.277 4.700 3.776 3.008 4.548 3.161 4.070 1.135 2.431 3.780 1.628 4.117 9.044 3.059 2.910 3.159

CaCO3 1.745 1.312 2.300 2.490 0.885 1.494 1.119 1.282 0.426 1.136 1.572 0.729 2.085 3.413 1.177 0.961 2.560

TiO2 0.108 0.000 0.091 0.142 0.000 0.000 0.167 0.000 0.000 0.127 0.210 0.347 0.000 0.328 0.154 0.145 0.216

MnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.127 0.093 0.043 0.152 0.000 0.000 0.094 0.223 0.000 0.077 0.044

Fe2O3 2.038 2.028 2.285 1.878 1.222 1.696 2.151 1.607 0.621 1.909 1.862 0.742 1.890 4.137 1.624 1.458 3.057

CoO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.010 0.000 0.000 0.000 0.000

Ni2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.057 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

CuO 0.144 0.127 0.129 0.095 0.139 0.000 0.000 0.125 0.029 0.080 0.000 0.045 0.062 0.000 0.075 0.025 0.061

ZnO 0.356 0.663 0.867 0.800 0.195 0.453 0.812 1.623 0.226 0.686 0.580 0.090 1.067 11.107 1.401 0.334 0.120

As4O6 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Nb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.413 0.000 0.000 0.000

SnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Sb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.456 0.517 0.305 0.419 0.172 0.000 0.373 0.200 0.000 0.000 0.372 0.000 0.000

I2O 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.294 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

BaO 0.000 0.000 0.244 0.378 0.000 0.321 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 0.667 0.717 0.380 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.524 0.000 0.000 0.000 0.000 0.221 0.089

Compuesto RIT020 RIT021 RIT022 RIT023 RIT024 RIT025 RIT026 RIT027 RIT028 RIT029 RIT030 RIT031 RIT032 RIT033

27/03/2010 29/03/2010 30/03/2010 05/04/2010 06/04/2010 07/04/2010 08/04/2010 09/04/2010 10/04/2010 12/04/2010 13/04/2010 14/04/2010 15/04/2010 30/03/2010

Na2O 3.460 1.193 4.081 8.493 5.133 10.091 4.754 6.577 6.447 4.637 7.615 2.746 4.163 4.715

MgO 0.120 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Al2O3 2.038 1.661 0.000 2.762 2.355 0.000 3.363 3.009 0.000 0.000 3.051 0.000 0.000 0.000

SiO2 1.861 1.571 1.701 2.156 2.362 1.845 3.067 2.329 0.945 1.978 2.320 1.542 1.921 2.347

SO3 11.732 11.565 11.560 13.980 12.422 12.986 11.870 13.041 16.369 12.506 15.301 12.463 12.707 11.765

Cl2O 0.799 0.000 0.000 0.682 0.000 2.719 0.000 0.340 0.000 0.000 0.231 0.000 0.000 0.000

K2O 3.386 2.998 2.499 3.061 2.585 3.780 3.899 3.904 3.425 2.781 3.625 2.754 3.067 3.255

CaCO3 0.799 0.479 0.916 1.047 1.372 1.622 1.321 1.189 0.844 1.412 1.831 0.805 0.964 1.034

TiO2 0.097 0.088 0.099 0.195 0.117 0.186 0.167 0.119 0.000 0.136 0.162 0.123 0.171 0.135

MnO2 0.093 0.033 0.000 0.065 0.082 0.098 0.113 0.069 0.000 0.137 0.000 0.000 0.115 0.046

Fe2O3 1.392 0.959 1.474 1.727 2.355 2.217 2.894 1.973 2.154 2.649 2.419 1.892 2.082 1.752

CoO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Ni2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

CuO 0.029 0.000 0.036 0.077 0.043 0.061 0.049 0.044 0.091 0.027 0.057 0.061 0.042 0.040

ZnO 0.613 0.228 0.339 0.573 0.856 1.644 0.822 1.079 0.852 0.545 0.832 0.352 1.362 0.729

As4O6 0.000 0.000 0.142 0.000 0.000 0.000 0.000 0.129 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Nb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SnO2 0.168 0.000 0.000 0.194 0.000 0.000 0.000 0.223 0.000 0.253 0.000 0.000 0.000 0.000

Sb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

I2O 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

BaO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 0.532 0.095 0.000 0.182 0.308 0.000 0.248 0.146 0.000 0.200 0.277 0.747 0.685 0.160



153

Graf. 26A. (%P/P) óxidos en PM2.5 ambiental. Compuestos mayoritarios. Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010.

Graf. 26B. (%P/P) óxidos en PM2.5 ambiental. Compuestos minoritarios. Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010.

0

10

20

30

40

50

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

% P

/P

SO3

Na2O

K2O

Al2O3

Fe2O3

CaCO3

SiO2

Compuestos mayoritarios Análisis XRF Zona Sur Municipio de Itagui

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

% P

/P

PbO

ZnO

CuO

MgO

TiO2

Cl2O

MnO2

CoO

Ni2O3

As4O6

Nb2O5

SnO2

Sb2O5

I2O

BaO

Compuestos minoritarios Análisis XRF Zona Sur Municipio de Itagui



154

Cuadro 33. Concentración de óxidos en PM2.5. Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010.

Compuesto RIT001 RIT002 RIT003 RIT004 RIT005 RIT007 RIT009 RIT010 RIT011 RIT012 RIT013 RIT014 RIT015 RIT016 RIT017 RIT018

10/12/2009 11/12/2009 12/12/2009 14/12/2009 15/12/2009 16/12/2009 18/12/2009 19/12/2009 21/12/2009 22/12/2009 02/02/2010 03/02/2010 04/02/2010 05/02/2010 06/02/2010 25/03/2010

Na2O 2.091 2.690 2.902 3.113 0.926 1.685 2.479 1.786 2.085 2.408 1.615 0.781 1.910 3.186 1.466 1.389

MgO 0.023 0.010 0.005 0.000 0.000 0.026 0.054 0.000 0.000 0.031 0.044 0.000 0.054 0.035 0.019 0.021

Al2O3 0.498 0.380 0.430 0.480 0.405 0.602 1.422 0.000 0.476 0.517 1.081 0.780 0.905 0.690 0.541 0.955

SiO2 0.342 0.357 0.374 0.391 0.326 0.370 1.065 0.198 0.330 0.325 0.766 0.464 0.642 0.514 0.436 0.862

SO3 5.098 4.448 5.020 5.593 4.659 5.940 5.335 3.110 4.971 5.037 4.514 2.971 5.577 5.681 4.188 4.157

Cl2O 0.000 0.024 0.035 0.046 0.000 0.000 0.076 0.123 0.000 0.040 0.000 0.000 0.000 0.176 0.000 0.000

K2O 0.943 0.795 0.824 0.852 0.723 1.138 0.997 0.675 0.684 0.702 1.102 0.613 1.197 0.950 0.701 1.090

CaCO3 0.347 0.244 0.403 0.562 0.213 0.374 0.353 0.213 0.257 0.328 0.458 0.274 0.606 0.358 0.270 0.360

TiO2 0.022 0.000 0.016 0.032 0.000 0.000 0.053 0.000 0.000 0.037 0.061 0.131 0.000 0.034 0.035 0.054

MnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.040 0.015 0.026 0.044 0.000 0.000 0.027 0.023 0.000 0.029

Fe2O3 0.405 0.377 0.400 0.424 0.294 0.425 0.678 0.266 0.374 0.551 0.543 0.279 0.549 0.435 0.372 0.546

CoO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.003 0.000 0.000 0.000

Ni2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.022 0.000 0.000 0.000 0.000

CuO 0.029 0.024 0.023 0.021 0.033 0.000 0.000 0.021 0.017 0.023 0.000 0.017 0.018 0.000 0.017 0.009

ZnO 0.071 0.123 0.152 0.180 0.047 0.113 0.256 0.269 0.136 0.198 0.169 0.034 0.310 1.167 0.321 0.125

As4O6 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Nb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.043 0.000 0.000

SnO2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Sb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.110 0.129 0.096 0.070 0.104 0.000 0.109 0.075 0.000 0.000 0.085 0.000

I2O 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.093 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

BaO 0.000 0.000 0.043 0.085 0.000 0.080 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 0.132 0.133 0.067 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.153 0.000 0.000 0.000 0.000 0.083

Compuesto RIT019 RIT020 RIT021 RIT022 RIT023 RIT024 RIT025 RIT026 RIT027 RIT028 RIT029 RIT030 RIT031 RIT032 RIT033

26/03/2010 27/03/2010 29/03/2010 30/03/2010 05/04/2010 06/04/2010 07/04/2010 08/04/2010 09/04/2010 10/04/2010 12/04/2010 13/04/2010 14/04/2010 15/04/2010 30/03/2010

Na2O 0.646 1.326 0.431 1.526 2.120 1.170 3.019 0.914 1.653 0.664 0.933 1.636 0.463 0.711 0.987

MgO 0.082 0.046 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Al2O3 1.493 0.781 0.600 0.000 0.690 0.537 0.000 0.646 0.756 0.000 0.000 0.656 0.000 0.000 0.000

SiO2 1.723 0.713 0.568 0.636 0.538 0.538 0.552 0.590 0.585 0.097 0.398 0.499 0.260 0.328 0.491

SO3 3.374 4.496 4.180 4.322 3.490 2.832 3.885 2.282 3.277 1.685 2.516 3.288 2.101 2.171 2.462

Cl2O 0.000 0.306 0.000 0.000 0.170 0.000 0.813 0.000 0.085 0.000 0.000 0.050 0.000 0.000 0.000

K2O 1.274 1.297 1.084 0.934 0.764 0.589 1.131 0.749 0.981 0.353 0.559 0.779 0.464 0.524 0.681

CaCO3 1.033 0.306 0.173 0.342 0.261 0.313 0.485 0.254 0.299 0.087 0.284 0.393 0.136 0.165 0.216

TiO2 0.087 0.037 0.032 0.037 0.049 0.027 0.056 0.032 0.030 0.000 0.027 0.035 0.021 0.029 0.028

MnO2 0.018 0.036 0.012 0.000 0.016 0.019 0.029 0.022 0.017 0.000 0.028 0.000 0.000 0.020 0.010

Fe2O3 1.233 0.534 0.347 0.551 0.431 0.537 0.663 0.556 0.496 0.222 0.533 0.520 0.319 0.356 0.367

CoO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Ni2O3 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

CuO 0.025 0.011 0.000 0.013 0.019 0.010 0.018 0.009 0.011 0.009 0.006 0.012 0.010 0.007 0.008

ZnO 0.048 0.235 0.082 0.127 0.143 0.195 0.492 0.158 0.271 0.088 0.110 0.179 0.059 0.233 0.153

As4O6 0.000 0.000 0.000 0.053 0.000 0.000 0.000 0.000 0.032 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Nb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

SnO2 0.000 0.064 0.000 0.000 0.048 0.000 0.000 0.000 0.056 0.000 0.051 0.000 0.000 0.000 0.000

Sb2O5 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

I2O 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

BaO 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

PbO 0.036 0.204 0.034 0.000 0.045 0.070 0.000 0.048 0.037 0.000 0.040 0.060 0.126 0.117 0.034



155

Cuadro 34. Estadísticos descriptivos. Concentración óxidos en PM2.5. Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010.

Na2O 6.397 7.313 30.336 1.193 5.676 77.616 24.341 -9.715 1.246

MgO 0.000 0.055 0.331 0.000 0.083 150.824 0.304 -0.194 1.090

Al2O3 2.125 2.020 6.572 0.000 1.568 77.597 6.723 -2.683 0.978

SiO2 1.921 2.064 4.891 0.548 0.896 43.406 4.751 -0.624 1.030

SO3 13.980 16.844 54.083 7.895 8.738 51.879 43.059 -9.371 1.256

Cl2O 0.000 0.261 2.719 0.000 0.580 221.755 2.000 -1.477 1.359

K2O 3.255 3.502 9.044 1.135 1.311 37.442 7.436 -0.432 1.216

CaCO3 1.189 1.365 3.413 0.426 0.656 48.038 3.333 -0.602 1.024

TiO2 0.127 0.124 0.347 0.000 0.089 71.960 0.390 -0.143 0.890

MnO2 0.044 0.055 0.223 0.000 0.059 107.461 0.232 -0.122 0.963

Fe2O3 1.892 1.940 4.137 0.621 0.683 35.183 3.988 -0.108 1.037

CoO 0.000 0.000 0.010 0.000 0.002 556.776 0.006 -0.005 1.751

Ni2O3 0.000 0.002 0.057 0.000 0.010 556.776 0.033 -0.029 1.751

CuO 0.049 0.058 0.144 0.000 0.042 73.310 0.185 -0.069 0.779

ZnO 0.686 1.039 11.107 0.090 1.914 184.195 6.780 -4.702 1.638

As4O6 0.000 0.009 0.142 0.000 0.034 387.570 0.110 -0.093 1.287

Nb2O5 0.000 0.013 0.413 0.000 0.074 556.776 0.236 -0.209 1.751

SnO2 0.000 0.027 0.253 0.000 0.072 267.564 0.244 -0.190 1.036

Sb2O5 0.000 0.091 0.517 0.000 0.167 183.852 0.592 -0.410 0.874

I2O 0.000 0.009 0.294 0.000 0.053 556.776 0.168 -0.149 1.751

BaO 0.000 0.030 0.378 0.000 0.096 315.811 0.318 -0.258 1.188

PbO 0.095 0.199 0.747 0.000 0.250 125.478 0.949 -0.551 0.787

Compuesto Mediana Media Máxima Mínima DesviaciónDesviación,

% media

Máxima

potencial

Mínima

potencial

Max/Max

potencial

Graf. 27. Correlación Concentración PM2.5 Vs Concentración Sulfitos

Resultados del análisis iónico por CI. Los cuadros 35 y 36, junto con la graf.

28 reúnen los resultados de la caracterización del PM2.5 expresada como porcentaje peso a peso (% p/p) del PM2.5, de los iones detectados en las muestras diarias ambientales.

R2 = 0,0582

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00

Concentración total PM 2.5, microgramos/m3

Conc

entr

ació

n de

l com

pues

to, m

icrog

ram

os/m

t3

SO3 Logarítmica (SO3)



156

Cuadro 35. (% P/P) iones solubles en PM2.5 ambiental. Zona Sur Valle de Aburrá. Itaguí, Antioquia. 2009- 2010.

RIT001 RIT002 RIT003 RIT004 RIT005 RIT007 RIT009 RIT010 RIT011 RIT012 RIT013 RIT014 RIT015 RIT016 RIT017 RIT018

10/12/2009 11/12/2009 12/12/2009 14/12/2009 15/12/2009 16/12/2009 18/12/2009 19/12/2009 21/12/2009 22/12/2009 02/02/2010 03/02/2010 04/02/2010 05/02/2010 06/02/2010 25/03/2010

CLORURO -0.0519 0.5054 0.3680 0.1552 0.0105 0.0717 0.1340 0.5861 0.0488 0.1233 -0.0170 -0.0270 0.0909 0.8859 -0.0140 -0.0101

NITRATO 1.1923 2.3490 2.7453 2.3283 1.5404 1.8284 2.1466 3.1764 0.6269 4.0399 1.1225 0.5129 1.5006 4.6262 0.9456 2.8044

FOSFATO 0.3180 0.1872 0.3017 0.3144 0.1670 0.1312 0.1808 0.1780 0.0401 0.1002 0.1092 0.0841 0.2268 0.4585 0.1543 0.2937

SULFATO 27.6181 22.9363 27.7134 24.1436 20.2807 24.4743 17.5064 21.6311 9.2383 19.1369 16.1408 7.9558 19.9690 58.7824 19.3270 19.6220

SODIO 4.8594 8.6029 9.6733 7.9356 1.8179 3.7661 3.3899 7.3069 1.9863 4.0123 2.6517 0.9385 2.7701 9.3039 2.4446 3.4921

AMONIO 5.6392 5.8724 6.7962 5.7167 6.3256 7.5751 3.7190 4.9234 2.3302 4.3702 3.8772 2.3291 5.4970 14.2189 5.2832 5.2018

POTASIO 1.9728 2.2457 2.2975 1.7181 1.2230 1.9776 1.2090 2.4377 0.5450 1.0289 1.4050 0.5769 1.5343 3.2723 0.9911 1.0198

CALCIO 0.9262 0.8970 1.1694 1.0771 0.4374 0.6839 0.4057 0.8235 0.2037 0.4355 0.5199 0.2287 0.7113 1.4855 0.5151 0.6699

MAGNESIO 0.1915 0.2044 0.2897 0.2816 0.1246 0.1957 0.1238 0.1984 0.0698 0.1694 0.1470 0.0574 0.1914 0.6151 0.2134 0.1754

LITIO -0.0044 -0.0022 -0.0014 -0.0006 -0.0025 -0.0035 -0.0016 -0.0032 -0.0038 -0.0048 -0.0038 -0.0044 -0.0035 0.0028 0.0006 0.0009

MUESTRAS

FECHA

ANIONES

CATIONES

RIT019 RIT020 RIT021 RIT022 RIT023 RIT024 RIT025 RIT026 RIT027 RIT028 RIT029 RIT030 RIT031 RIT032

26/03/2010 27/03/2010 29/03/2010 30/03/2010 05/04/2010 06/04/2010 07/04/2010 08/04/2010 09/04/2010 10/04/2010 12/04/2010 13/04/2010 14/04/2010 15/04/2010

CLORURO 0.1148 0.3513 -0.1214 -0.0858 0.7642 0.1389 1.7103 0.1603 0.3855 0.0534 0.1151 0.3499 0.0340 0.3277

NITRATO 4.1694 3.8570 1.5788 2.0032 4.1604 1.1807 2.5627 1.2738 1.7648 0.5179 0.8861 1.4708 0.4463 0.8754

FOSFATO 0.2633 0.0000 0.0000 0.2285 0.0000 0.2844 0.2910 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

SULFATO 15.9330 19.8352 18.8376 20.6619 11.0736 13.2316 9.7025 9.9850 14.8734 8.1254 11.0374 14.1700 8.6589 6.7948

SODIO 2.5712 3.2354 1.9024 3.8445 6.7165 2.8518 5.5506 2.0953 3.4009 1.8070 2.1287 3.3000 1.3766 2.1706

AMONIO 4.9772 5.8142 6.9146 4.9478 3.9647 2.2783 1.7678 1.7637 2.2649 1.2735 1.9281 2.2646 1.8739 2.8312

POTASIO 1.6591 1.9295 1.5303 1.4829 1.4941 0.9028 1.2675 1.0935 1.5092 0.5327 0.6132 1.0489 0.6351 1.0785

CALCIO 1.6470 0.9316 0.4872 0.6321 0.7842 0.4507 0.5483 0.3595 0.4970 0.1948 0.3861 0.6313 0.2789 0.5414

MAGNESIO 0.3861 0.3025 0.2118 0.2118 0.1562 0.1411 0.1345 0.0915 0.1140 0.0674 0.1206 0.1082 0.0573 0.1203

LITIO 0.0019 0.0133 0.0069 0.0120 0.0462 0.0041 0.0035 0.0041 0.0013 0.0095 0.0708 0.0041 0.0019 0.0082

MUESTRAS

FECHA

ANIONES

CATIONES



157

Cuadro 36. Estadísticos descriptivos del porcentaje de iones en el PM2.5. Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010.

CLORURO 0.119 0.239 1.710 -0.121 0.371 155.592 1.352 -0.875 1.265

NITRATO 1.672 2.008 4.626 0.446 1.217 60.636 5.660 -1.645 0.817

FOSFATO 0.143 0.144 0.459 0.000 0.132 91.815 0.540 -0.252 0.850

SULFATO 18.172 17.980 58.782 6.795 9.766 54.316 47.278 -11.318 1.243

SODIO 3.268 3.930 9.673 0.938 2.452 62.383 11.285 -3.425 0.857

AMONIO 4.647 4.485 14.219 1.274 2.591 57.784 12.259 -3.290 1.160

POTASIO 1.336 1.408 3.272 0.533 0.636 45.201 3.317 -0.501 0.987

CALCIO 0.545 0.652 1.647 0.195 0.352 53.950 1.707 -0.403 0.965

MAGNESIO 0.163 0.182 0.615 0.057 0.112 61.469 0.519 -0.154 1.186

LITIO 0.001 0.005 0.071 -0.005 0.016 308.307 0.052 -0.042 1.360

Mínima

potencial

Max/Max

potencialMediana Media Máxima Mínima Desviación

ANIONES

CATIONES

COMPUESTOSDesviación,

% media

Máxima

potencial

Graf. 28. (%P/P) iones solubles en PM2.5 ambiental. Zona Sur Valle de Aburrá. Itagüí, Antioquia. 2009- 2010.

Resultados del análisis de carbono por TOR/TOT. Los cuadros 37 y 38, junto con

la gráfica 29 reúnen los resultados de la caracterización del PM2.5 expresada como porcentaje peso a peso (% p/p) del PM2.5, del carbono orgánico y elemental presente.

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

% P

/P

CLORURO

NITRATO

FOSFATO

SULFATO

SODIO

AMONIO

POTASIO

CALCIO

MAGNESIO

LITIO



158

Cuadro 37. (% P/P) Carbono en PM2.5 ambiental. Zona Sur Valle de Aburrá. Itaguí, Antioquia. 2009- 2010.

10/12/2009 11/12/2009 12/12/2009 14/12/2009 15/12/2009 16/12/2009 18/12/2009 19/12/2009 21/12/2009 22/12/2009 02/02/2010 03/02/2010 04/02/2010 05/02/2010 06/02/2010 25/03/2010 26/03/2010

RIC001 RIC002 RIC003 RIC004 RIC005 RIC007 RIC009 RIC010 RIC011 RIC012 RIC013 RIC014 RIC015 RIC016 RIC017 RIC018 RIC019

CARBONO

ORGANICO 34.8529 35.4662 35.8632 34.7717 37.2917 27.7431 26.7234 46.4852 10.3096 28.4409 26.4233 21.1691 27.1186 84.1601 32.8647 24.6934 28.6451

CARBONO

ELEMENTA

L 32.8527 36.9311 30.4669 27.7891 18.1294 27.2562 24.1289 34.7416 10.7607 30.5937 19.6712 11.0062 20.6658 43.0513 13.3418 16.4209 12.5611

CARBONO

TOTAL 67.7056 72.3973 66.3301 62.5608 55.4211 54.9992 50.8523 81.2268 21.0703 59.0347 46.0945 32.1754 47.7843 127.2115 46.2065 41.1144 41.2062

MUESTRA

27/03/2010 29/03/2010 30/03/2010 05/04/2010 06/04/2010 07/04/2010 08/04/2010 09/04/2010 10/04/2010 12/04/2010 13/04/2010 14/04/2010 15/04/2010

RIC020 RIC021 RIC022 RIC023 RIC024 RIC025 RIC026 RIC027 RIC028 RIC029 RIC030 RIC031 RIC032

CARBONO

ORGANICO 26.8189 31.0254 26.8866 38.9077 28.0593 25.7714 29.6538 27.1285 33.8726 35.7170 35.3628 36.3317 42.8424

CARBONO

ELEMENTA

L 13.4088 14.2750 18.4049 25.1755 27.1833 27.0412 29.0267 23.7951 24.4906 31.6763 32.9278 31.7675 30.7067

CARBONO

TOTAL 40.2277 45.3004 45.2915 64.0832 55.2426 52.8126 58.6805 50.9237 58.3632 67.3934 68.2906 68.0992 73.5491

MUESTRA



159

Cuadro 38. Estadísticos descriptivos del porcentaje de carbono en el PM2.5. Zona Sur Valle de Aburrá. Itaguí, Antioquia. 2009- 2010.

CARBONO

ORGANICO 30.340 32.713 84.160 10.310 11.895 36.360 68.397 -2.970 1.230

CARBONO

ELEMENTAL 26.108 24.675 43.051 10.761 8.426 34.150 49.954 -0.605 0.862

CARBONO

TOTAL 55.332 57.388 127.211 21.070 18.625 32.454 113.263 1.513 1.123

Desviación,

% media

Máxima

potencial

Mínima

potencial

Max/Max

potencialMUESTRA Mediana Media Máxima Mínima Desviación

Graf. 29. (%P/P) carbono orgánico y elemental en PM2.5 ambiental. Zona Centro Valle de Aburrá. Medellín, Antioquia. 2009- 2010.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

%P

/P CARBONO

ORGANICO

CARBONOELEMENTAL



160

5.3.2.4 BALANCE DE MASAS ZONA NORTE, MUNICIPIO DE BELLO (µg/m3) Cuadro 39. (% P/P) del PM2.5 para cada componente del balance químico.

COMPONENTE CT MO EC SO4 NO3 POLVO OI TRAZAS K NOT ND %TOTAL

RBT001 44.55 47.76 18.02 17.82 0.77 4.03 21.65 0.04 0.51 -10.59 110.59

RBT002 19.24 21.68 7.20 9.55 0.31 0.15 8.86 0.02 0.25 51.98 48.02

RBT003 39.65 41.02 16.86 21.19 1.10 0.47 20.40 0.01 0.60 -1.66 101.66

RBT005 42.63 48.77 15.53 19.83 0.93 2.45 20.05 0.10 0.62 -8.28 108.28

RBT007 25.83 30.34 8.98 10.97 0.36 0.85 10.56 0.01 0.29 37.66 62.34

RBT008 53.42 59.29 20.49 15.76 0.76 1.03 15.88 0.02 0.55 -13.77 113.77

RBT009 32.46 38.64 10.99 11.78 0.67 0.81 13.59 0.00 0.41 23.10 76.90

RBT010 38.67 42.95 14.81 16.94 0.89 1.64 18.13 0.04 0.51 4.09 95.91

RBT011 51.33 64.66 15.41 18.38 1.86 1.67 23.61 0.21 0.90 -26.70 126.70

RBT012 23.60 28.78 7.61 14.01 0.97 2.84 17.98 0.08 2.30 25.43 74.57

RBT013 7.85 9.85 2.38 4.17 0.18 0.68 5.36 0.01 0.11 77.25 22.75

RBT014 13.07 16.08 4.14 7.84 0.50 1.06 8.53 0.03 0.32 61.52 38.48

RBT016 17.73 22.15 5.43 8.57 0.38 1.03 7.91 0.10 0.28 54.15 45.85

RBT015 29.95 36.86 9.47 14.59 0.68 1.61 14.95 1.08 0.64 20.12 79.88

RBT017 40.52 50.62 12.40 17.22 0.39 1.63 18.62 0.20 0.92 -1.99 101.99

RBT018 12.95 18.35 2.76 6.84 0.29 0.37 5.58 0.01 0.32 65.48 34.52

RBT019 40.60 53.65 10.79 18.21 1.20 1.60 17.86 0.10 0.85 -4.27 104.27

RBT020 39.38 53.75 9.52 16.93 1.29 2.85 20.68 0.05 2.41 -7.48 107.48

RBT021 32.19 35.15 12.66 19.15 1.17 1.17 0.00 0.00 1.17 29.52 70.48

RBT022 31.80 20.55 20.38 17.32 0.80 2.11 0.00 0.34 0.84 37.65 62.35

RBT023 29.95 25.41 15.83 28.36 0.78 3.64 0.00 0.01 1.46 24.50 75.50

RBT024 21.18 18.61 10.85 23.21 1.43 2.33 0.00 0.00 7.12 36.46 63.54

RBT025 24.05 28.84 8.03 21.82 0.69 1.33 0.00 0.25 1.23 37.80 62.20

RBT026 39.01 38.91 17.39 15.57 0.72 0.68 0.00 0.00 0.94 25.78 74.22

RBT027 32.93 38.76 11.40 15.43 1.06 0.74 0.00 0.00 1.05 31.56 68.44

RBT028 10.37 9.72 4.97 4.33 0.17 0.18 0.00 0.00 0.24 80.38 19.62

RBT029 31.59 26.72 16.75 17.25 0.37 0.93 0.00 0.01 0.98 36.99 63.01

RBT030 31.72 38.05 10.58 17.35 0.64 1.40 0.00 0.00 0.95 31.02 68.98

RBT031 55.62 61.64 21.38 17.00 0.53 1.32 0.00 0.11 0.90 -2.87 102.87

RBT032 18.53 14.74 10.34 17.52 1.03 2.12 0.00 0.00 0.98 53.26 46.74

PROMEDIO 31.08 34.74 11.78 15.50 0.76 1.49 9.01 0.09 1.02 25.60 74.40



161

Graf. 30A. Balance químico de masas. Zona Norte, Municipio de Bello. 17 Nov. 2009.

Graf. 30B. Balance químico de masas. Zona Norte, Municipio de Bello. 2009-2010.

47.8

18.0

17.8

0.8

4.0

21.6

0.5

MO

EC

SO4

NO3

POLVO

TRAZAS

K NOT

34.7

11.8

15.5

0.8

1.5

9.0

1.0

25.6 MO

EC

SO4

NO3

POLVO

TRAZAS

OI

K NOT

ND



162

Graf. 31. Balance gravimétrico Zona Norte, Municipio de Bello. 2009-2010.

5.3.2.4 Comparación entre la caracterización del PM2.5 en las Zonas Norte, Sur y Centro del Valle de Aburrá. Para tener visión global de la caracterización del PM2.5

presente en el Valle de Aburrá, se realizará un análisis exploratorio de los datos que permita comprender el comportamiento de las fuentes emisoras. 5.3.3 Caracterización PM2.5 fuentes de combustión. Las fuentes consideradas en el presente estudio incluyen calderas de carbón, calderas de fuel oil, calderas a gas, vehículos a diesel y ambientes confinados de mezclas de emisiones vehiculares tipo túnel. Dado el tiempo de entrega de los resultados de análisis del laboratorio Internacional DRI se presentan resultados parciales de estas fuentes y se espera para su análisis la totalidad de las caracterizaciones. En los Cuadros 40 al 44 se presentan los resultados.

BALANCE GRAVIMETRICO Y ECUACION

0

5

10

15

20

25

30

35

0 20 40 60 80 100 120 140

PM2,5 POR GRAVIMETRIA (ug/m3)

PM

2 ,5 R

EC

ON

ST

RU

IDO

(ug

/m3)



163

Cuadro 40. Concentración elemental PM2.5 (µg/m³) en base húmeda.

RFC01-2 RFC02-2 RFC03-1 RFT05-2 RFT06-1 RFT06-4 RFT07-3 RFT08-1 RFT08-2 RFT09-1 RFT010-1 RFT011-1 RFT012-1 RFT013-1 RFT014-1 RFT015-2 RFT016-1 RFT017-1 RFT018-1

28/01/2010 23/03/2010 07/04/2010 20/04/2010 27/04/2010 27/04/2010 29/04/2010 04/05/2010 04/05/2010 12/05/2010 20/05/2010 20/05/2010 20/05/2010 28/05/2010 16/06/2010 22/06/2010 24/06/2010 30/06/2010 02/07/2010

CARBON CARBON ACPM ACPM CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON FUEL OIL CARBON

Na2O 4.5670 7.3960 2.0090 0.6997 7.1913 3.8506 6.6430 3.0738 3.1082 4.2314 18.3857 8.7373 16.7913 0.6525 10.9396 10.0670 4.3739 0.0186 20.7446

MgO 0.2070 0.0018 0.8012 0.2088 0.0048 0.0024 0.0206 0.0004 0.0004 2.3361 0.3075 0.3671 0.1484 0.0002 0.0026 0.0024 0.5553 0.4453 0.0069

Al2O3 1.4310 0.0058 3.0430 0.4483 0.0140 0.0078 0.0039 0.0013 0.0013 36.6009 0.0103 0.6802 0.0088 0.0008 0.0086 0.0079 0.0181 1.1294 0.0225

SiO2 0.0002 0.0005 0.0252 0.1745 0.0055 0.0007 0.0004 0.0001 0.0002 0.0096 0.0015 0.0010 0.0012 0.0001 0.0012 0.0011 0.0026 0.0020 0.0032

SO3 24.6195 22.4169 4.4704 61.5816 17.9080 15.9910 21.9559 8.6566 8.9648 2.6517 38.6869 28.1893 37.4934 2.4322 24.9835 41.5950 40.4987 5.6083 41.9733

Cl2O 0.0004 0.0008 0.0233 0.0727 0.3296 0.2205 0.0218 0.0274 0.0187 2.0445 0.0823 0.4632 0.2613 0.0001 0.0560 0.0273 0.0026 2.2279 0.0032

K2O 2.7470 1.1339 0.7250 0.0268 0.0008 0.0004 3.8156 0.0001 0.0001 0.0036 1.5083 0.3308 1.4798 0.0042 0.1583 3.3662 13.3866 0.0008 0.0012

CaCO3 1.2130 0.0008 12.5050 0.1574 0.0049 0.0011 0.0006 0.0002 0.0002 0.0099 0.0015 0.0010 0.0013 0.0001 0.0013 0.0012 0.0027 9.0080 0.0033

TiO2 0.0582 0.0026 0.2640 0.0452 0.0045 0.0017 0.0009 0.0003 0.0003 2.2728 0.0023 0.0016 0.0019 0.0002 0.0019 0.0018 0.0040 0.0031 0.0050

Cr2O3 0.0041 0.0026 0.0766 0.1626 0.0051 0.0022 0.0088 0.0009 0.0010 0.0189 0.0029 0.0020 0.0025 0.0002 0.0024 0.0022 0.0051 0.0040 0.0063

MnO 0.0117 0.0007 0.0319 0.0880 0.0028 0.0009 0.0005 0.0001 0.0002 0.0079 0.0012 0.0008 0.0010 0.0001 0.0106 0.0009 0.0021 0.1413 0.0026

Fe2O3 1.1265 0.8990 2.1034 27.6615 0.3083 0.2854 1.0127 0.1867 0.2809 13.2393 2.2836 2.0545 1.5436 0.1009 0.7169 2.2993 13.7203 15.4695 0.3453

CoO 0.0006 0.0013 0.0640 0.1509 0.0090 0.0018 0.0009 0.0041 0.0040 0.0158 0.0024 0.0017 0.0021 0.0002 0.0020 0.0019 0.0042 0.0033 0.0053

NiO 0.0219 0.0038 0.0341 0.7461 0.0396 0.0392 0.0516 0.0457 0.0669 0.2182 0.0951 0.0887 0.0940 0.0043 0.0712 0.1168 0.0946 3.6578 0.0667

Y2O3 0.0006 0.0012 0.0563 0.1405 0.0002 0.0016 0.0008 0.0003 0.0001 0.0055 0.0008 0.0006 0.0019 0.0001 0.0007 0.0006 0.0015 0.0011 0.0018

CuO 0.2474 0.0214 0.1299 0.1435 0.0198 0.0432 0.1706 0.0801 0.0747 0.0793 0.0007 0.0005 0.0006 0.0001 0.0877 0.0005 0.0012 0.0009 0.0015

ZnO 0.8803 0.2300 0.3502 0.0277 0.0009 0.0004 0.8506 0.0001 0.0001 0.0031 0.0005 0.0003 0.0004 0.0000 0.4895 0.0004 0.0008 0.2978 0.0010

GeO2 0.0005 0.0012 0.0552 0.0964 0.0030 0.0016 0.0008 0.0254 0.0143 0.0095 0.0014 0.0010 0.3264 0.0001 0.0012 0.0011 0.0025 0.0020 0.0031

As2O3 0.0283 0.0358 0.2022 0.3720 0.2822 0.2788 1.4748 0.2101 0.2204 0.0499 0.0076 0.0052 0.0065 0.0006 0.0064 0.0059 0.0134 0.0105 0.0166

BrO 0.0003 0.0007 0.0314 0.0593 0.0144 0.0009 0.0027 0.0034 0.0036 0.0065 0.0010 0.0007 0.0008 0.0001 0.0008 0.0008 0.0017 0.0109 0.0022

Rb2O 0.0162 0.0011 0.0529 0.2443 0.0103 0.0015 0.0715 0.0108 0.0040 0.0060 0.0009 0.0006 0.0008 0.0024 0.0039 0.0007 0.0324 0.0013 0.0206

SeO2 0.0005 0.0011 0.0529 0.1001 0.0073 0.0237 0.0325 0.0188 0.0101 0.0109 0.0017 0.0225 0.0193 0.0023 0.0049 0.0587 0.0029 0.0023 0.0036

SrO 0.0210 0.0007 0.0310 0.0599 0.0025 0.0009 0.0004 0.0001 0.0001 0.0076 0.0012 0.0008 0.0010 0.0001 0.0010 0.0009 0.0186 0.2075 0.0025

MoO2 0.0005 0.0010 0.5004 0.0853 0.0114 0.0124 0.0623 0.0363 0.0227 0.0085 0.0013 0.0009 0.0011 0.0001 0.0011 0.0010 0.0023 0.0018 0.0028

Nb2O5 0.0011 0.0024 0.1153 0.2970 0.0093 0.0033 0.0016 0.0005 0.0005 0.0285 0.0043 0.0030 0.0037 0.0003 0.0036 0.0033 0.0076 0.0060 0.0095

V2O5 0.0930 0.0011 0.0525 1.0424 0.0040 0.0015 0.0061 0.0002 0.0002 3.0505 0.0020 0.0014 0.0017 0.0002 0.0017 0.0015 0.0035 2.8501 0.1086

CdO 0.0007 0.0014 0.0667 0.2118 0.0066 0.0019 0.0227 0.0003 0.0003 0.0165 0.0290 0.0173 0.0204 0.0018 0.0486 0.0221 0.0044 0.0035 0.0055

SnO2 0.0010 0.0020 0.0972 0.3483 0.0109 0.0028 0.0137 0.0010 0.0006 0.0240 0.0036 0.0057 0.0106 0.0011 0.0150 0.0190 0.0728 0.0077 0.0146

Sb2O5 0.0022 0.0046 0.2195 0.5320 0.0169 0.0062 0.2254 0.0882 0.0834 0.0542 0.3176 0.2704 0.2862 0.0147 0.2221 0.0064 0.2146 0.2144 0.1012

I2O 0.0038 0.0080 0.3813 0.6464 0.0001 0.0273 0.0054 0.0017 0.0018 0.0941 0.0143 0.0099 0.0122 0.0011 0.0120 0.0110 0.0252 0.0197 0.0313

BaO 0.1603 0.0136 0.6456 0.2525 0.0079 0.0183 0.0091 0.0030 0.0031 0.1594 0.0242 0.0168 0.0207 0.0019 0.0203 0.0187 2.3466 0.1128 0.0530

CeO2 0.0018 0.0038 0.1826 0.1702 0.0053 0.0052 0.0026 0.0008 0.0061 0.0451 0.0069 0.0047 0.0059 0.0005 0.0057 0.0053 0.0121 0.0094 0.0150

Sm2O3 0.0016 0.0033 0.1589 0.1372 0.0043 0.0045 0.0138 0.0007 0.0003 0.0169 0.0026 0.0018 0.0022 0.0002 0.0022 0.0020 0.0045 0.0035 0.0056

Tl2O2 0.0021 0.0046 0.2172 0.1335 0.0042 0.0061 0.0116 0.0010 0.0003 0.0249 0.0038 0.0026 0.0032 0.0003 0.0032 0.0029 0.0067 0.0052 0.0083

PbO 0.0108 0.0307 0.0608 0.2356 0.0279 0.0117 0.1344 0.0184 0.0204 0.3699 1.5873 1.7834 1.7423 0.0172 0.2744 0.1327 0.8853 0.0855 0.1246

P2O5 0.0000 0.0000 0.0000 0.0757 0.0024 0.0000 0.0000 0.0000 0.0002 0.0102 0.0015 0.0011 0.0013 0.0001 0.0013 0.0012 0.0027 2.3038 0.0034

Compuesto



164

Cuadro 41.Estadisticos Concentración elemental PM2.5 (µg/m³) en base húmeda.

Na2O 4.567 6.263 20.745 0.019 6.043 96.482

MgO 0.021 0.301 2.336 0.000 0.548 182.136

Al2O3 0.010 2.412 36.601 0.001 8.345 345.941

SiO2 0.001 0.013 0.175 0.000 0.040 314.335

SO3 22.417 22.706 61.582 2.432 16.570 72.979

Cl2O 0.027 0.327 2.228 0.000 0.657 201.232

K2O 0.158 1.594 13.387 0.000 3.125 196.044

CaCO3 0.001 1.273 12.505 0.000 3.427 269.240

TiO2 0.002 0.148 2.273 0.000 0.520 350.866

Cr2O3 0.003 0.017 0.163 0.000 0.039 232.915

MnO 0.001 0.017 0.141 0.000 0.037 217.915

Fe2O3 1.127 4.738 27.662 0.101 7.482 157.893

CoO 0.002 0.015 0.151 0.000 0.036 239.682

NiO 0.067 0.305 3.658 0.004 0.831 272.488

Y2O3 0.001 0.012 0.141 0.000 0.034 283.518

CuO 0.021 0.061 0.247 0.000 0.072 117.046

ZnO 0.001 0.174 0.880 0.000 0.287 165.088

GeO2 0.002 0.030 0.326 0.000 0.076 251.844

As2O3 0.028 0.178 1.475 0.001 0.338 189.743

BrO 0.002 0.008 0.059 0.000 0.015 188.229

Rb2O 0.004 0.026 0.244 0.001 0.056 220.284

SeO2 0.010 0.021 0.100 0.001 0.026 124.810

SrO 0.001 0.020 0.208 0.000 0.048 243.950

MoO2 0.002 0.042 0.500 0.000 0.114 273.541

Nb2O5 0.004 0.027 0.297 0.000 0.071 258.176

V2O5 0.002 0.395 3.050 0.000 0.937 237.024

CdO 0.007 0.026 0.212 0.000 0.049 183.541

SnO2 0.011 0.035 0.348 0.001 0.080 226.486

Sb2O5 0.101 0.154 0.532 0.002 0.144 93.015

I2O 0.012 0.071 0.646 0.000 0.164 231.846

BaO 0.020 0.213 2.347 0.002 0.541 253.767

CeO2 0.006 0.026 0.183 0.001 0.054 205.020

Sm2O3 0.003 0.020 0.159 0.000 0.046 228.286

Tl2O2 0.004 0.024 0.217 0.000 0.056 231.157

PbO 0.125 0.413 1.783 0.011 0.617 149.467

P2O5 0.001 0.133 2.304 0.000 0.528 395.385

Desviación, %

mediaMediana Media MáximaCompuesto Mínima Desviación



165

Cuadro 42. Concentración, base húmeda, de iones en PM2,5 (µg/m³).

CARBON CARBON ACPM ACPM CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON FUEL OIL CARBON

RFC01-2 RFC02-2 RFC03-1 RFT05-2 RFT06-1 RFT06-4 RFT07-3 RFT08-1 RFT08-2 RFT009-1 RFT010-1 RFT011-1 RFT012-1 RFT013-1 RFT014-1 RFT015-3 RFT016-1 RFT017-1 RFT018-1

28/01/2010 23/03/2010 07/04/2010 20/04/2010 27/04/2010 27/04/2010 29/04/2010 04/05/2010 04/05/2010 12/05/2010 20/05/2010 20/05/2010 20/05/2010 28/05/2010 16/06/2010 22/06/2010 24/06/2010 30/06/2010 02/07/2010

FLUORURO 0.00000 0.01470 0.39045 0.00000 0.14585 0.15252 0.00000 0.00000 0.00000 2.76128 0.11951 0.18040 0.17612 0.00000 0.17633 0.07015 0.12488 0.03020 0.07414

CLORURO 0.00030 0.00825 0.00000 0.59427 0.35744 0.24655 0.06234 0.00000 0.00000 2.16077 0.10080 0.42304 0.30297 0.00555 0.11738 0.04124 0.02590 2.47525 0.00000

BROMURO 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.01389 0.00782 0.00358 0.00131 0.00253 0.00000 0.00000 0.00302 0.00000 0.00000 0.00000 0.00875 0.00240 0.01338 0.00000

NITRATO 0.00000 0.00499 1.38525 0.06115 0.06077 0.06490 0.00982 0.07561 0.00000 0.07692 0.02304 0.19339 0.13024 0.00049 0.02551 0.03826 0.00000 0.26750 0.00119

FOSFATO 0.00000 0.00000 1.73624 1.64713 0.00000 0.03889 0.04660 0.00000 0.00000 0.00000 0.01275 0.03839 0.02805 0.00074 0.01003 0.01128 0.00000 0.03724 0.00000

SULFATO 46.02880 27.33437 14.86604 100.78662 45.14902 59.59014 56.82268 51.51905 59.95321 4.21231 55.22868 56.07074 57.19758 8.97343 29.27832 69.38909 55.13821 16.48745 61.92512

SODIO 6.82580 9.55500 0.00000 43.55159 21.33930 26.69169 22.92630 22.61563 26.16296 0.67897 22.12663 24.72604 24.60436 3.68961 11.09118 29.81705 8.09266 1.54560 27.41663

AMONIO 0.54183 0.45810 4.42783 1.52675 0.12705 0.14338 0.04033 0.02528 0.03238 0.00000 0.32957 0.05556 0.22500 0.04133 1.22984 0.13798 0.59658 0.21877 0.16092

POTASIO 6.14289 1.47214 0.00000 8.77834 1.38037 1.87138 5.20580 1.77728 2.21848 0.09462 2.59625 2.35017 2.73815 0.48149 1.28206 3.30944 8.59527 0.21393 1.72026

CALCIO 1.98450 0.65619 4.91070 5.28726 0.24722 0.13709 0.22581 0.03838 0.10001 1.11333 0.54778 0.40239 0.33458 0.03871 0.09533 0.25842 3.15490 5.63905 0.12977

MAGNESIO 0.69206 0.05979 0.25337 0.55987 0.03952 0.02766 0.02820 0.00833 0.01932 0.19897 0.11121 0.06885 0.07280 0.00667 0.01979 0.02933 0.99938 0.51292 0.02278

ANIONES

CATIONES

COMPUESTO

Cuadro 43. Estadísticos de la Concentración, base húmeda, de iones en PM2,5 (µg/m³)

FLUORURO 0.074 0.232 2.761 0.000 0.621 266.954 2.094 -1.629 1.319

CLORURO 0.062 0.364 2.475 0.000 0.712 195.345 2.499 -1.771 0.990

BROMURO 0.000 0.003 0.014 0.000 0.005 153.296 0.017 -0.011 0.832

NITRATO 0.038 0.127 1.385 0.000 0.313 245.803 1.066 -0.812 1.299

FOSFATO 0.010 0.190 1.736 0.000 0.530 278.994 1.779 -1.399 0.976

SULFATO 55.138 46.103 100.787 4.212 23.934 51.914 117.904 -25.698 0.855

SODIO 22.127 17.550 43.552 0.000 12.073 68.792 53.770 -18.670 0.810

AMONIO 0.161 0.543 4.428 0.000 1.027 189.190 3.625 -2.539 1.221

POTASIO 1.871 2.749 8.778 0.000 2.619 95.275 10.606 -5.108 0.828

CALCIO 0.335 1.332 5.639 0.038 1.923 144.391 7.100 -4.437 0.794

MAGNESIO 0.060 0.196 0.999 0.007 0.284 144.882 1.050 -0.657 0.952

Mínima DesviaciónDesviación,

% media

Máxima

potencial

Mínima

potencial

Max/Max

potencialMediana

COMPUESTO

ANIONES

CATIONES

Media Máxima



166

Cuadro 44. Concentración de carbono PM2,5 en Base Húmeda (µg/m³)

COMBUSTIBLE CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON FUEL OIL ACPM ACPM

ID RFC01-3 RFC02-1 RFC06-2 RFC06-3 RFC07-2 RFC08-3 RFC08-4 RFC009-3 RFC010-2 RFC011-2 RFC012-2 RFC013-2 RFC014-2 RFC015-2 RFC016-2 RFC018-2 RFC017-2 RFC03-2 RFC05-1

28/01/2010 23/03/2010 27/04/2010 27/04/2010 29/04/2010 04/05/2010 04/05/2010 12/05/2010 20/05/2010 20/05/2010 20/05/2010 28/05/2010 16/06/2010 22/06/2010 24/06/2010 02/07/2010 30/06/2010 07/04/2010 20/04/2010

OC 1.7110 3.6901 0.2672 0.4009 1.3241 0.0869 0.0771 0.1782 1.3211 0.8130 1.7299 0.0082 3.3419 0.1318 2.2869 6.6425 4.0822 7.1248 1.3289

EC 3.2578 23.0111 0.5642 2.6656 2.1932 0.0044 0.0008 4.0727 2.0970 0.7526 3.7045 0.0397 14.0128 0.0985 2.9430 12.6769 2.6956 9.1831 13.6591

CT 4.9688 26.7012 0.8314 3.0665 3.5173 0.0913 0.0779 1.8475 3.4181 1.5656 5.4343 0.0002 17.3547 0.2303 5.2299 19.3194 6.7778 16.3078 14.9880

Cuadro 45. Estadísticos Concentración de carbón PM2,5 en Base Húmeda (ug/m3)

CARBONO

ORGANICO 1.324 1.924 7.125 0.008 2.153 111.910 8.381 -4.534 0.850

CARBONO

ELEMENTAL 2.696 5.139 23.011 0.001 6.368 123.919 24.241 -13.964 0.949

CARBONO TOTAL3.517 6.933 26.701 0.000 7.931 114.397 30.727 -16.861 0.869

Desviación,

% media

Máxima

potencial

Mínima

potencial

Max/Max

potencialCOMPUESTO Mediana Media Máxima Mínima Desviación



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5.4 ESTIMACIÓN DE APORTES DE FUENTES DE COMBUSTIÓN A partir de la correlación de las concentraciones elementales de aniones y materia carbonácea se identificaron posibles fuentes aunque de una manera general dada la información parcial de la caracterización de las fuentes. La fase siguiente y final del estudio es la aplicación del modelo fuente receptor en el cual se han realizado pruebas de validación y estructuras de matrices que se constituyen en un 60% de la operación de software, quedando como parte de resultados la generación de aportes que se someterán a validación estadística. De igual manera se cuenta con la asesoría de la experta Argentina Laura Dawidowki en la modelación con la herramienta SPSS permitiendo la confrontación con el modelo MCF 1.0 y ajuste de los aportes de las fuentes de combustión a las concentraciones PM2.5

5.4.1 Aporte de fuentes Zona Norte Valle de Aburrá. De acuerdo con la caracterización del PM2.5 ambiental y de las partículas emitidas en las fuentes de combustión, se aplicaron tres Modelo Receptores para la estimación de la contribución de las fuentes. 5.4.2 Aporte de fuentes Zona Centro Valle de Aburrá. Una vez realizada la caracterización del PM2.5 ambiental y de las partículas emitidas en las fuentes de combustión, se aplicaron tres Modelo Receptores para la estimación de la contribución de las fuentes en esta zona del Valle. 5.4.3 Aporte de fuentes Zona Sur del Valle de Aburrá. La estimación de los aportes para el municipio del Valle de Aburrà ubicado en la zona Sur, de igual manera fue posible mediante la aplicación de los modelos Receptores: CMB, PCA Y MCF 1.0



168

6. LINEAMIENTOS PROPUESTOS PARA EL CONTROL DEL PM2.5 EN EL VALLE DEL ABURRÁ

Este documento resume algunos lineamientos enfocados a gestionar la contaminación atmosférica por efecto del material particulado fino PM2.5. Cabe señalar que según la real academia de la lengua española, un lineamiento está definido como una dirección, una tendencia, un rasgo característico de algo, también como directrices u orientaciones que se dan con respecto a algo, en este sentido, los lineamientos emitidos se convierten en propuestas enfocadas a mejorar la gestión ambiental con respecto al tema de la contaminación por PM2.5. Dichos lineamientos surgen como producto de la revisión de la normatividad acciones existentes en el orden internacional, en materia de PM2.5, y de los resultados arrojados por esta investigación. Acorde con las normativas revisadas, el principal instrumento de gestión ambiental lo constituyen las Normas Primarias de Calidad Ambiental, las cuales pretenden regular de manera general los niveles máximos de concentraciones ambientales, con el objeto de proteger la salud de la población. En ellas se adoptan parámetros sobre los límites de concentración gradual por años, condiciones de superación que determinan cuando se sobrepasa la norma primaria y niveles que determinan situaciones de emergencia ambiental. Según CONAMA, 2010 y la WHO, 2005, la tendencia de las normas primarias ha sido establecer parámetros más restrictivos sobre los estándares que demarcan el diámetro del material particulado regulado buscando el control de partículas cada vez más pequeñas, partiendo de que es el contaminante más fino, el que más impacta negativamente la salud. A nivel internacional los niveles permitidos de PM2.5 se encuentra entre 35 y 12 µg/m3 anual, Australia es la excepción al exigir 8 µg/m3 anuales, mientras que según WHO, 2005, establece un valor guía de 10 µg/m3 al año. A estas les siguen en el ámbito territorial de aplicación las Normas Secundarias de Calidad Ambiental y los planes de prevención o descontaminación. En este sentido se sabe que no hay un rango PM2.5 o de concentraciones en la atmósfera por debajo del cual pueda existir tranquilidad para la salud. De ahí que al no existir un nivel seguro conocido las normas actualmente buscan prescribir niveles bajos o mínimos según las prioridades, capacidades y limitaciones locales en salud pública, así como en los niveles de riesgo que la sociedad considera aceptables de imponer a los individuos más susceptibles, esto en consideración a tasas de mortalidad y la estimación del aumento en la esperanza de vida, según las proyecciones en rangos µg/m3 de PM2.5 que existan en la atmósfera. Los lineamientos propuestos están asociados con la gestión de diversos actores involucrados en el problema de la calidad del aire, v.gr, autoridades ambientales, sector productivo, la academia y algunos gremios del sector industrial. Dichos lineamientos se resumen a continuación:



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6.1 EJECUTAR LOS PLANES DE DESCONTAMINACIÓN BAJO “ESTÁNDARES DE GRADUALIDAD” E INCORPORAR A LA NORMA DICHO CONCEPTO Apoyados en el principio de prevención o precaución establecido por la Ley 99 de 1993, resulta pertinente facilitar el cumplimiento de las normas, permitiendo que los generadores de contaminantes atmosféricos, especialmente de PM2.5 se rijan bajo este concepto de gradualidad. En este sentido, la norma debe ser ajustada de manera que se planteen exigencias a cumplir en el tiempo Una característica en las normas internacionales revisadas es precisamente su gradualidad. Esto en miras a no fijar un parámetro único de cumplimiento inmediato, todo lo contrario, las guías de la WHO, 2005, así como la regulación Parlamento Europeo, 2008, establecen parámetros restrictivos en forma gradual, buscando incluso reducir los niveles de contaminación en poblaciones que están en estándares legales o límites permisibles, bajo restricciones cada vez más taxativas en miras a proteger la salud de la población De tal manera, este contaminante no debe regularse del mismo modo que otros contaminantes atmosféricos. Teniendo en cuenta que aún no se ha fijado un umbral por debajo del cual las PM2.5 resulten inofensivas, debe tenderse a una reducción general de las concentraciones en el medio urbano para garantizar que amplios sectores de la población puedan disfrutar de una mejor calidad del aire. No obstante, con el fin de asegurar un grado mínimo de protección de la salud, este enfoque debe combinarse con un valor límite, que en una primera etapa debe ir precedido de un “valor objetivo” definido como el valor fijado con el fin de evitar, prevenir o reducir los efectos nocivos para la salud humana y el medio ambiente en su conjunto, que debe alcanzarse, en la medida de lo posible, en un período determinado). Bajo estos mismos estándares de gradualidad deben ser concebidos los planes de descontaminación y programas de mejoramiento y control de la calidad del aire, para que se ajusten de acuerdo a las exigencias en el tiempo. Este concepto de gradualidad en los planes y la norma, se han hecho realidad en otros países del mundo, en Perú, por ejemplo, según la presidencia de la republica del Perú, 2001, se habla de Valores referenciales el nivel de concentración de un contaminante del aire que debe ser monitoreado obligatoriamente, para el establecimiento de los estándares nacionales de calidad ambiental del aire antes de un plazo determinado, y de Valores de Tránsito, definidos como los Niveles de concentración de contaminantes en el aire establecidos temporalmente como parte del proceso progresivo de implementación de los estándares de calidad del aire, los cuales se aplican a las ciudades o zonas que luego de realizado el monitoreo previsto en decreto supremo N° 074-2001-PCM reglamento de estándares nacionales de calidad ambiental del aire, presenten valores mayores a los referenciados en uno de sus anexos. En dicha norma se pone de manifiesto que “se deberá realizarse el monitoreo periódico del Material Particulado con diámetro menor o igual a 2.5 micrómetros (PM2.5) con el objeto de establecer su correlación con el PM10. Asimismo, deberán realizarse estudios semestrales de especiación del PM10 para determinar su composición química, enfocando



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el estudio en partículas de carbono, nitratos, sulfatos y metales pesados. Para tal efecto se considerarán las variaciones estacionales. Al menos cada dos años se realizará una evaluación de las redes de monitoreo” Según el decreto mencionado, se busca que esta gradualidad se refleje también en los planes de mejoramiento de la calidad del aire, cuando expresa que “en respuesta Los planes de acción de mejoramiento de la calidad del aire considerando la situación de salud, ambiental y socio-económica de cada zona, podrán definir en plazos distintos la manera de alcanzar gradualmente los estándares primarios de calidad del aire” Igualmente en Chile, el concepto de Gradualidad también aplica, en el Acuerdo 419 del 9 de marzo de 2010 aprueba el proyecto definitivo de la norma primaria de calidad del aire para MP2.5 (CONAMA), se establece que los limites de la norma de calidad primaria diaria y anual para MP2,5 según el tienen carácter gradual desde el 2012, 2022 y 2032 Lo anterior permitirá que no solo la norma permita su cumplimiento gradual acorde con las condiciones deseadas las cuales deben ser plasmadas en los planes de descontaminación y programas de mejoramiento y control de la calidad del aire. Tanto los planes de descontaminación como los de prevención, son un instrumento de gestión ambiental que tiene por finalidad recuperar los niveles señalados en las normas primarias y/o secundarias de calidad ambiental de una zona saturada. El Plan de Prevención, es un instrumento que tiene por finalidad evitar la superación de una o más normas de calidad ambiental primaria o secundaria, en una zona latente. Para el caso de PM2.5 resulta menester elaborar planes propios con énfasis en este contaminante, dichos planes deben satisfacer los objetivos previamente establecidos en relación con la calidad del aire respecto PM2.5. Los planes de calidad del aire deben dar respuesta a las situaciones que se pudieren desatar para cuando se sobrepasen valores limites o valores objetivos de PM2.5 . En este sentido se propone que cuando, en determinadas zonas o aglomeraciones, los niveles de contaminantes en el aire ambiente superen cualquier valor límite o valor objetivo que se haya fijado por norma, así como un posible margen de tolerancia que sea definido para cada caso, las regiones y sus instituciones deben asegurarse de que se elaboran planes de calidad del aire para esas zonas con el fin de conseguir respetar el valor límite o el valor objetivo correspondiente especificado en las normas.

6.2. DETERMINAR NIVELES DE ACTUACIÓN PARA PM 2.5 CON RELACIÓN A PM10 PARA INCORPORAR EL PRINCIPIO DE GRADUALIDAD A LA NORMA

Este lineamiento está también enfocado en el principio de Gradualidad y parte de que realmente muy pocos países en el mundo cuentan con una norma relativa a PM2.5 que sea de estricto cumplimiento, incluso para algunos que la tienen es de difícil cumplimiento. Por esto, algunas organizaciones plantean aplicar esta norma como "nivel de actuación" o simplemente no fijar una norma porque no tienen umbral respecto a sus efectos en la



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salud de las personas. Un nivel de actuación de PM2.5 corresponde a metas indicativas a ser cumplidas en lo posible en las fechas indicadas por los gobiernos o autoridades ambientales. Por ejemplo, La Unión Europea, que definió un plazo de cumplimiento para el año 2.005 que no se puede exceder más de 14 días en el año, recomienda aplicar "niveles de actuación de PM2.5 sólo en aquellas zonas donde se superen los valores límite de PM10 debido a considerables concentraciones de fuentes naturales en el ambiente (2). En el caso de los valores de actuación anual del PM2.5 el margen de tolerancia a cumplirse antes del 2005 es de 50%, reduciéndose dicho margen en forma lineal, desde la fecha de promulgación de la norma hasta 0% el 2005. En este sentido, las normas anuales no pueden ser excedidas más allá del margen de tolerancia. De otro lado, en la OMS se ha adoptado el criterio que dado que no existen valores umbrales para el PM10 o PM2.5, se recomienda el manejo de riesgos a su exposición. En efecto, Estados Unidos, según EPA, 2006 uno de los países que ha fijado norma, estableció como plazo el año 2017. Además, no cuentan con un análisis de costo de implementación porque no se exige dentro de su legislación.

En conclusión, los niveles de actualización que pide este tipo de normas buscan hacer posible el cumplimiento de la norma de manera gradual y manejando márgenes de tolerancia, que indican que las límites permisibles no deben ser excedidos mas allá de estos márgenes, dependiendo de las fuentes que generen el PM 2.5 6.3 EVALUAR LAS FUENTES NATURALES COMO APORTADORAS IMPORTANTES DEL PM2.5, RESPIRABLE

Las concentraciones de fondo comúnmente conocidas como background deben realizarse en ambientes rurales en zonas alejadas de las grandes fuentes de contaminación atmosférica con el objetivo de facilitar información suficiente sobre los niveles de contaminación de fondo, obtener datos sobre la concentración másica total y la especiación química de las concentraciones de partículas finas (PM2.5), en medias anuales, estas mediciones buscan además comprender mejor las repercusiones de PM2.5 y desarrollar las políticas apropiadas. Es menester que durante el proceso de planeación de las mediciones sean tenidos en cuenta los criterios siguientes: Estimar inicialmente por concepto de expertos o a través de la aplicación de

metodologías probadas en otras lugares del mundo (que puedan ser adaptadas a nuestra región metropolitana) la distancia a la cual deben Instalarse las estaciones de monitoreo de fondo, dicha metodología deberá ser validada posteriormente.

Cuando proceda, las actividades de vigilancia deberán coordinarse con las estrategias de vigilancia continuada de las Secretarias de Transporte para conocer las rutas de flujo vehicular que pueden estar influenciando la determinación del contaminante atmosférico.

Dada las coberturas de vegetación natural (Cima húmedo framontano) que rodea el Valle del Aburrá y los variados patrones de circulación de los vientos a nivel local y global en el planeta, una vez realizadas las mediciones de prueba de los aportes provenientes de



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fuentes naturales, se propone como lineamiento de control y seguimiento a las emisiones del PM2.5, la evaluación periódica de estas concentraciones. Con el objetivo principal de asegurar la facilitad de información suficiente sobre los niveles de contaminación de fondo, es importante tener en cuenta recomendaciones de normas internacionales en las cuales se sugieren que las caracterización de la masa de las partículas de fondo y, la medición de la PM 2,5 debe incluir no solo la concentración másica total, sino igualmente las concentraciones de los compuestos apropiados para caracterizar su composición química, incluyendo como mínimo las siguientes especies químicas: OC, EC, SO4-2, NO3-,NH4-, Na+, K+, Cl- y Ca+2, Mg+2 recomendadas por la directiva 2008/50/CE del parlamento europeo y del consejo de 21 de mayo de 2008): 6.4 ELABORACIÓN DE PLAN DE MANEJO AMBIENTAL Y CONTINGENCIA PARA SITUACIONES DE SUPERACIÓN DE UMBRALES DE ALERTA Y EMERGENCIA

Resulta fundamental elaborar planes que contenga medidas de prevención, mitigación y control de los impactos surgidos a consecuencia de que se sobrepasen umbrales de alerta y emergencia definidos en la norma, estos planes deben indicar las medidas que han de adoptarse a corto plazo cuando exista el riesgo de superaciones de uno o varios umbrales de alerta, con el fin de reducir ese riesgo y limitar su duración, así mismo los recursos de que se dispondría en región para atender dichas emergencias, este plan asociado a PM2.5 debe estar articulado al Plan Nacional de Contingencia y coordinado por las entidades de atención de desastres y emergencias. Cuando posteriormente sean definidos en la norma valores objetivos y el riesgo se refiera a la superación de uno o varios valores límites u objetivos, las instituciones deberán control podrán, en su caso, elaborar planes de acción a corto plazo. 6.4.1. Realizar seguimiento, evaluación al funcionamiento de las redes de monitoreo mediante indicadores de incertidumbre analítica y métrica, estudiar la posibilidad de crear estaciones especializadas para pm 2.5

La Redes para monitoreo de calidad del aire son un instrumento de gran valor para evaluar la calidad del aire, estas pueden ser manuales y automáticas, la Manual de Monitoreo Atmosférico proporciona el complemento a la información de la Red Automática tal como se ha diseñado y operado la Red de monitoreo de la Calidad en el Valle del Aburrá. La adopción de instrumentos de medición contaminantes atmosféricos según los estándares internacionales dados por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) o las directrices dictadas por la Unión Europea, ubicados en sitios que responden a criterios técnicos PM2.5, deben ser seleccionados teniendo en cuenta la cantidad de población, valores históricos de o presencia de desarrollos industriales significativos, requieren de estrictas mediciones bajo parámetros de reproducibilidad de la



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información para que arrojen resultados que permitan validar los valores que superen los estándares normativos en el ambiente. Una forma de medir la veracidad de la información generadas por las Redes de monitoreo es establecer un sistema de indicadores de gestión, respuesta, impacto que puedan ser monitoreados para determinar acciones de mejora continua. 6.4.2. Evaluar la posibilidad de instaurar estaciones de monitoreo para pm 2.5 con representatividad poblacional Otro aspecto importante de evaluar es la viabilidad de instaurar las Estaciones de Monitoreo ara MP2,5 con representatividad poblacional como se tiene reglamentado en Chile (4), según CONAMA en su acuerdo 419 de 2010, “ Las concentraciones de PM 2.5 se obtendrán a partir de metodologías de pronostico de la calidad del aire, o en caso que no se cuente con esta metodología se la constatación de las concentraciones de MP2,5 a partir de las mediciones provenientes de alguna de las estaciones de monitoreo de calidad del aire clasificadas como Estación de monitoreo para MP2,5 con representatividad poblacional (EMRP), la cual debe estar localizada en un área habitada, es decir, en una porción del territorio donde vive habitual y permanentemente un conjunto de personas”. El monitoreo a través de estas estaciones se debe hacer con cierta periodicidad que hay que determinar previamente, por ejemplo, según la norma antes mencionada, en Chile se tiene reglamentado que se haga una vez cada 3 dias, según lo establecido en al reglamento de la estaciones de Monitoreo y en el decreto supremo 61 de 2008 de Ministerio de Salud. Resulta positivo evaluar adicionalmente los procedimientos a seguir en dicha estaciones para cuando se superen las normas en estas zonas residenciales (las cuales hay que seleccionar de manera representativa) y para el caso contrario, en el caso chileno, CONAMA, 2010, tiene establecido por ejemplo que “ Si al cabo de un año en alguna de las estaciones de monitoreo de calidad del aire EMRP se verifica la superación de la norma, su frecuencia de medición deberá ser diaria”.

6.5 EVALUAR LAS EMISIONES PROVENIENTES DE LA RESUSPENSIÓN DE POLVO EN VÍAS Y POR AFECTACIÓN DEL TRÁNSITO Dado que las vías son un depósito de partículas formadas por resuspensión de componentes del suelo, residuos de hollín y desgaste de llantas y frenos, arrastre de partículas por acción del viento y otras partículas que por su naturaleza puedan ser resuspendidas, el "polvo resuspendido" es una de las fuentes importantes de la contaminación del aire, por lo tanto invertir recursos en abatir las emisiones provenientes del suelo siguen justificándose, según estudios estimado entre el (50-55%) para el PM10 y en un (20-30%) para el PM2.5 (CONAMA, 2006). De otro lado, según Reyes, et al 1997, para ciudad de México esta resuspensión constituyó un aporte de alrededor del 40%.



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En la evaluación de la calidad del aire asociada a diversas fuentes de emisión, cuando sea posible, deben aplicarse técnicas de modelización que permitan interpretar los datos puntuales en función de la distribución geográfica de la concentración, lo que podría servir de base para calcular el grado de exposición colectiva de la población residente en la región.

6.6 ASEGURAR QUE LA INFORMACIÓN SOBRE CALIDAD DEL AIRE AMBIENTE SE HALLE A DISPOSICIÓN DE LOS CIUDADANOS Y SIRVA COMO INSTRUMENTO EDUCATIVO PARA ESTOS Y OTROS ACTORES. Este lineamiento va orientado a facilitar instrumentos informativos y educativos para el público en general y también para diversos actores que tienen injerencia en el problema de la calidad del aire. Su objetivo deber ser definir una estrategia integral de de información y educación ambiental con actividades específicas educativas que puedan respaldar las medidas técnicas de prevención y control que sean desarrolladas por la autoridad ambiental. Paralelamente se requiere ejercer un efectivo liderazgo comunitario para convocar a todas las fuerzas a comprometerse con la problemática y su solución Con el fin de informar de manera sencilla y fácil de entender por todos los ciudadanos, sobre el estado de la calidad del aire, en algunas ciudades, se ha diseñado el índice de calidad del aire, que pondera los distintos contaminantes medidos otorgando a la estación el valor asignado a los contaminantes más desfavorables. Este índice se difunde en una página web con una periodicidad diaria y se envía semanalmente a los Servicios Territoriales de la región y a los medios de comunicación, además permite que el aire se clasifique en cuatro categorías: muy buena, buena, aceptable y mala en función de que los contaminantes estén en un rango determinado.

La información que sea generada en las redes de calidad del aire puede ser colectada mediante paneles de información ambiental conectados con centros de proceso de datos a nivel local y en los que debe aparecer información sobre la calidad del aire. Paneles de este tipo, han sido instalados en regiones como en Burgos y Valladolid en España.

Las estrategias de difusión que deben definirse debe ir orientadas no solo a trasladar la información que genera esta Red a la población y a informar sobre los limites o niveles de contaminación y sobre los casos en los cuales se superen los límites de alerta, sino también, a difundir sobre los efectos sobre la salud de manera sencilla y práctica (sin amarillismo), a propiciar buenas ideas para contrarrestar el problema y a generar participación activa en busca de soluciones.

En primer lugar dichos instrumentos educativos deben ir dirigidos al público y a los servicios médicos y debe buscar la participación comprometida de la ciudadanía y otros actores, condición necesaria para el desarrollo de una conciencia ambiental, lo cual significa por una parte, incidir en los cambios de los patrones de consumo, pero más aún superar el grado pasivo de participación limitado a las acciones, para pasar a incidir en las decisiones (elaboración, ejecución, seguimiento y evaluación de los planes, programas y proyectos) que garanticen el compromiso de la ciudadanía en las acciones tendientes al



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mejoramiento de la calidad del aire del Área Metropolitana. Esta vía exigirá el fortalecimiento de las organizaciones sociales de la comunidad y grupos civiles, pero la cuestión reside en la forma de lograrlo, para lo cual debe diseñar una estrategia que favorezca las conciencias y los comportamientos de la sociedad civil, que se reflejen en mejoras en los niveles de la calidad del aire. Para lograr la participación de un amplio numero de gremios u organizaciones es menester elaborar censos por municipio de ONG´s, grupos civiles de la comunidad organizados, lideres barriales, gremios industriales y comerciales, universidades y partidos políticos, entre otros. La difusión de información con actores como dirigentes de instituciones que agrupan a los empresarios industriales, a “buseros y microbuseros” pueden dar como resultado una importante mejora en la comprensión tanto de los efectos como las causas del problema, encaminado a generar conciencia a este colectivo gremial. De igual manera de abrirse a actores intermedios o funcionales como es el caso de la prensa, el ámbito universitario, las ONGs, los partidos políticos y el sector comunitario (grupos organizados de la comunidad y lideres barriales en cada municipio), para mejorar el grado de comprensión de la problemática y su papel en la conscientización de la población a partir de sus conocimientos. Una vez se este ejecutando el proceso de difusión de información y estrategias educativas, resulta importante medir o definir con aceptable precisión una situación tan compleja como los niveles de conciencia ciudadana logrados en torno al problema de la contaminación del aire en la región y hacer seguimiento a dicha situación, para ello deben diseñarse instrumentos que permitan buscar de manera eficiente y veraz la información sobre el éxito del programa. Por ejemplo, la captura de información con las agremiaciones que agrupan a los empresarios industriales, puede evidenciar el grado de comprensión del problema y su disponibilidad para concertar metas por ejemplo de reducción de contaminantes, de otro lado, examinar el comportamiento de los actores como la prensa, radio, televisión, las universidades, las ONGs, los partidos políticos y el sector comunitario, deben conducir a definir el grado de comprensión y compromiso con la problemática y en consecuencia su papel en la concientización de la población

Estas experiencias son comunes en regiones como Sao Pablo, Ciudad de México, la Union Europea y la EPA, en este ultimo se tiene por ejemplo, entre otras estrategias, un programa difundido en Internet llamado “Sun Wise, un programa que irradia buenas ideas”, el cual es un programa de educación medioambiental y sanitaria con el objetivo de enseñar al público a protegerse correctamente de la sobreexposición al sol mediante la realización de actividades en el aula, en el trabajo, en la escuela y en la comunidad o en la calle.

Las Directivas existentes en otros países obligan a informar a la población en caso de superación de determinados límites o umbrales, lo cual hace relativamente frecuente que en los medios de comunicación aparezcan informaciones sobre estas superaciones y la forma que tienen los ciudadanos de protegerse o minimizar sus efectos, son ya relativamente frecuentes los avisos a la población por ejemplo por O3 o por partículas ó por dióxido de nitrógeno o de azufre



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6.7 DEFINICIÓN DE VALORES GUÍAS RESPECTO AL RIESGO DE PM2.5 Y REVISIÓN DE ESTUDIOS PARA DEFINIR OBJETIVOS INTERMEDIOS DESEABLES PARA LLEGAR A VALORES RECOMENDADOS DE PM 2.5 Esta propuesta se soporta en el principio de Gradualidad y se sustenta teniendo en cuenta las consideraciones de la CONAMA, 2010 y la WHO, 2005 cuando basa sus valores de PM2.5 en estudios epidemiológicos de cohorte de EEUU (los cuales dan como resultado aumentos del riesgo de muerte del 6% por cada 10 ug/m3 para concentraciones anuales y de 1% de aumento de riesgo de muerte por cada 10 ug/m3 para concentraciones diarias). Para el caso, los niveles permitidos por la OMS, corresponden a un valor guía de 10 µg/m3 al año, según WHO, 2005, estableciendo también una guía para los niveles de concentraciones diarias y anuales de PM2.5 igual a 25 μg/m3, los cuales deben ser alcanzados a través de objetivos intermedios que permitan, de manera gradual, llegar a este valor recomendado. Siguiendo los pasos de la OMS, resulta importante elaborar valores guías propias respecto al riesgo del PM2.5 aplicadas a nuestro territorio y hacer revisiones completas y detalladas de los estudios disponibles a nivel nacional, o por lo menos en territorios de similares características, que contribuyan a proponer valores razonables y deseados para la fracción fina de material particulado. Para el caso Colombiano no se tienen establecidos dichos objetivos intermedios, ni se expresa la intención de fijar metas de reducción con plazos específicos para alcanzar gradualmente limites esperados La revisión detallada de estudios debe dar como resultado la recomendación de objetivos en relación con la calidad del aire respecto PM2.5, cuyo cumplimiento debe suponer una reducción considerable de los riesgos para la salud de los habitantes del territorio nacional Según CONAMA, 2010, si bien la OMS acepta la necesidad de que los gobiernos establezcan normas nacionales adaptadas a sus circunstancias particulares, las directrices indican los niveles de contaminación que reducen al mínimo el riesgo para la salud. Así, las nuevas directrices de la OMS constituyen una base científicamente sólida sobre la que todos los países pueden elaborar sus propias normas y políticas de calidad del aire para mejorar la salud de la población. En consideración a lo anterior, en caso de no ser factible identificar un soporte técnico a nivel nacional que permita establecer estos objetivos en relación con PM2.5, se sugiere acoger a plenitud las recomendaciones de la OMS y estudiar sus implicaciones para el sector productivo.



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6.8 EVALUAR Y MEJORAR EL PROGRAMA DE RESTRICCIÓN AL FLUJO VEHICULAR Y USO DE TRANSPORTE DIESEL EN ASOCIO CON EL COMPORTAMIENTO DE PM2.5 El objetivo de este lineamiento va orientado a evaluar las concentraciones de PM2.5, en zonas de restricción de flujo vehicular y en comparación con zonas de similares características que no cuenten con dichas restricciones. Esto permitirá evaluar la efectividad de dichos programas en asocio con la generación de este contaminante, y proponer medidas complementarias para aquellos lugares donde no se vengan logrando reducciones importantes. Según Wikipedia, 2010,m en algunas ciudades del mundo, como Atenas, São Paulo, Ciudad de México, Bogotá, Santiago de Chile, San José de Costa Rica y La Paz y Bolivia, se restringe el uso de un porcentaje de los vehículos cada día, por lo que este tipo de restricción vehicular es llamada en economía del transporte como racionamiento del espacio vial. Normalmente, la discriminación se realiza con base en el último dígito del número de la matrícula del vehículo. Así, cada día de la semana se prohíbe la circulación de los autos terminados con ciertos números predeterminados y de amplio conocimiento público, los cuales van rotando a lo largo de la semana. Cuando se aplica para reducir la contaminación del aire es usual que el porcentaje de reducción sea mayor, para lo cual se aumenta el número de dígitos de las placas prohibidas de transitar y también el racionamiento es aplicable más de un día por semana. En Costa Rica y Honduras se implantó el racionamiento con el propósito de reducir el consumo de petróleo, debido a la escalada de precios que se inició desde 2003. El caso de Honduras es único porque el racionamiento se aplicó a la circulación en todo el país y los usuarios seleccionan voluntariamente el día en que les aplica la restricción. Estos programas han adoptado varios nombres como “pico y placa” en Colombia, “Hoy no Circula” en ciudad de México, “día de la parada” en Venezuela, o “Zona de Tráfico Limitado” en algunas ciudades italianas. En gran parte de los países, estos programas no son evaluados en consonancia con la generación de uno u otro contaminante, por esta razón, resulta perentorio realizar evaluaciones de los niveles de PM2.5y otros contaminantes que conduzcan a mejorar las estrategias de restricción para la administración municipal. Paralelamente al objetivo anterior, resulta importante correlacionar las rutas por las cuales transitan mayor cantidad de vehículos que usen combustible diesel como camiones, buses, e incluso, autos antiguos, con los aportes de PM2.5, con miras a proponer medidas de reducción y control de dicho contaminante, estructuradas en un plan de disminución de emisiones para vehículos diesel. 6.9 FOMENTAR EL INCREMENTO DE LA COOPERACIÓN ENTRE LAS INSTITUCIONES PARA REDUCIR LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA COORDINACIÓN Y PLANEACIÓN INTERINSTITUCIONAL. Este lineamiento busca generar un organismo de coordinación Interinstitucional en el en el cual confluyan entidades de naturaleza pública, empresa privada, instituciones

http://es.wikipedia.org/wiki/Atenas

http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%A3o_Paulo

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciudad_de_M%C3%A9xico

http://es.wikipedia.org/wiki/Bogot%C3%A1

http://es.wikipedia.org/wiki/Santiago_de_Chile

http://es.wikipedia.org/wiki/San_Jos%C3%A9_de_Costa_Rica

http://es.wikipedia.org/wiki/La_Paz

http://es.wikipedia.org/wiki/Bolivia

http://es.wikipedia.org/wiki/Racionamiento

http://es.wikipedia.org/wiki/Matr%C3%ADcula_%28autom%C3%B3viles%29

http://es.wikipedia.org/wiki/Costa_Rica

http://es.wikipedia.org/wiki/Honduras



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académicas, con el objeto de proponer espacios de coordinación, sistemas de información, acciones conjuntas, entre otros, que permitan definir objetivos y metas de reducción en relación con la calidad del aire respecto PM2.5, estrategias regionales y programas y proyectos conjuntos. Esta coordinación debe buscar además la participación de otros organismos de índole internacional como es el caso del Banco Mundial para trabajar en la coordinación de programas enfocados a mejorar la calidad del aire, del programa “Iniciativas del aire limpio IAL-CAL” Banco Interamericano de Desarrollo (BID); Ministerio de Relaciones Exteriores de los Países Bajos (DGIS); Organización Panamericana de la Salud (OPS); Agencia de Protección Ambiental de EE.UU. (EPA); Fundación Shell; DaimlerChrysler; Grupo Volvo; Renault; con el objeto de coordinar acciones conjuntas entre las ciudades de América Latina para el intercambio de información sobre programas destinados a mejorar la calidad del aire con especial énfasis en PM2.5., ayudar a los países en desarrollo a reducir la contaminación atmosférica vehicular a través de la promoción de combustibles bajos en contaminantes y las normas sobre vehículos con tecnologías limpias y planear actividades en el nivel regional, nacional y local para crear las condiciones que reduzcan los problemas de la salud causados por la exposición a contaminantes del aire, con énfasis en PM2.5 tal como lo hizo la Organización Panamericana de la Salud OPS en su Plan Regional sobre Calidad del Aire Urbano y salud Para el periodo 2000 – 2009. La experiencia ha demostrado que el apoyo a estas iniciativas del nivel internacional, ha logrado que en los países de la región de América Latina y el Caribe se hayan estado implementando normas de obligatorio cumplimiento. Es el caso de países como Chile (Decreto Supremo N.° 185 de los ministerios de minería, agricultura y salud) y México (NOM–097–ECOL–1995).

6.10 GENERAR CONOCIMIENTO MÁS DETALLADO DE LA SITUACIÓN ACTUAL MEDIANTE MEDICIÓN CARACTERIZACIÓN DE FUENTES Y DE SITIOS ASOCIADOS A LAS EMISIONES DE PM2.5 CON MIRAS A GENERAR PLANES DE REDUCCIÓN DE CADA FUENTE El objetivo de este lineamiento es profundizar en el nivel de conocimiento con respecto a las características de las emisiones en las fuentes asociadas a PM2.5, que pueda conducir a generar soluciones más integrales acorde con las características propias de dichas fuentes. Es bien sabido que en el caso del PM2.5, su origen está principalmente en fuentes de carácter antropogénico como son por ejemplo, las emisiones de los vehículos diesel, leña y hollín, pero no se tiene conocimiento profundo sobre las características e influencia de algunas fuentes tales como: - Suelos - Material de vías pavimentadas - Quemas a cielo abierto - Fuentes domesticas como la cocción de alimentos - Vehículos que utilicen diversos combustibles: Gas, Gasolina, diesel - Aerosoles, VOC y solventes - Fuentes secundarias



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- Algunas fuentes mayores industriales Se proyecta que intensificando las mediciones y caracterizaciones de las diversas fuentes podría tener una duración de 2 años con sus respectivos análisis y generación de planes de reducción por tipos de fuentes para el Valle de Aburrá.

6.11 PERFECCIONAR Y SUPERVISAR MEDICIONES DE PM2.5 PARA MEJORAR LA CERTEZA DE LOS DATOS SIGUIENDO RECOMENDACIONES DE CARÁCTER INTERNACIONAL

Este lineamiento busca perfeccionar las mediciones de PM2.5, con la base de que para mejorar dichas mediciones y obtener buena certeza en los datos resulta importante tener en cuenta experiencias y recomendaciones como las de la Comisión de las Comunidades Europeas del 16 de enero de 2003 relativa a las orientaciones para el establecimiento de un método de referencia provisional adecuado para el muestreo y análisis del PM2.5 (con arreglo a la Directiva 1999/30/CE que fue publicada en el Diario Oficial de las Comunidades Europeas y recuperado el 5 de marzo de 2010) donde expresa lo siguiente con respecto a las mediciones de PM2.5. Existen Problemas en las mediciones de concentración másica de PM2.5, pues se han tenido que considerar varios problemas, que, en parte, ya se conocían por experiencias anteriores con mediciones de PM10. Los estudios preliminares intercomparativos llevados a cabo en una serie de países de la Unión Europea mostraron que, entre los resultados de los captadores de PM2.5 hay diferencias significativas de hasta ±30 %. Las diferencias observadas entre los distintos tomamuestras obedecen a motivos complejos y se pueden clasificar de la forma siguiente:

Problemas originados en el filtro, por ejemplo, pérdidas por evaporación durante la toma de muestras o el acondicionamiento del filtro.

Defectos del cabezal de fraccionamiento granulométrico, por ejemplo, diseño defectuoso, cambios en el corte debido a defectos en el control de caudal volumétrico y deposición de partículas en la placa de impactación.

Defectos debidos a la configuración del sistema de muestreo, por ejemplo, deposición de partículas en el tubo de muestreo (especialmente en el caso de tubos largos o curvos).

Al respecto al Comisión expresa que “Debe tenerse en cuenta que la composición química de PM2.5 presenta diferencias significativas respecto a la de PM10, la fracción granulométrica fina PM2,5 es especialmente rica en partículas semivolátiles (por ejemplo, nitrato de amonio, compuestos orgánicos). La materia particulada que se encuentra en el intervalo granulométrico entre PM10 y PM2.5 consta principalmente de componentes inertes, como sílice, óxidos metálicos, etc. De ahí que los problemas de pérdidas de partículas semivolátiles ya observados en el muestreo de PM10 puedan ser incluso más acusados en las mediciones de PM2.5”.



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Las pérdidas dependerán esencialmente de la composición de los aerosoles y de la presencia de partículas volátiles, así como de la diferencia que haya entre la temperatura ambiente y la de muestreo. Por eso, las pérdidas pueden presentar importantes variaciones estacionales y geográficas. Por ejemplo, en Escandinavia se registraron pérdidas cercanas al 0 % en un episodio de primavera (aerosoles procedentes de arena para carreteras), mientras que en Europa Central se observaron pérdidas de hasta el 70 % en un episodio de invierno (aerosoles con un elevado contenido de nitrato de amonio). Teniendo en cuenta todo esto, se puede prever que cualquier calentamiento del sistema de muestreo tendrá como resultado concentraciones en masa de PM2.5 significativamente más bajas que las obtenidas en un sistema mantenido en condiciones ambiente. En consecuencia, La comisión de Comunidades Europeas, 2003, da una serie de recomendaciones para la supervisión de la medida de PM2.5 en cuanto a los instrumentos a utilizar, al cabezal específico para PM2.5, al método de medición y finalmente a la documentación de la metodología y registro de datos.

6.12 DESARROLLAR CONVENIOS DE DISMINUCIÓN DE PM2.5 CON SECTORES PRODUCTIVOS Y ELABORAR LOS PLANES CONCERTADOS DE REDUCCIÓN DEL CONTAMINANTE POR CADA SECTOR Este lineamiento va de la mano con la propuesta de informar y educar al público y a otros actores, tales como los gremios industriales, de servicios y domestico. Su objetivo es generar gradualmente convenios de concertación para la disminución de PM2.5, los cuales pueden incluir también el apoyo en la determinación inicial de las características de las emisiones en cada sector. Dichos convenios deben facilitar la participación activa de los gremios en la solución a la problemática de calidad del aire, establecer metas razonables y concertadas entre los actores del convenio y adquirir compromisos sectoriales en el cumplimiento gradual de las norma. En dichos convenios se debe incluir no solo la participación de la autoridad ambiental y de los representantes de los gremios, sino también de la academia, como facilitadores del proceso educativo al interior de las empresas, en busca de propiciar la implementación de programas de producción más limpia; dichos programas deben ser sujetos a un seguimiento y evaluación periódica para verificar la reducción de emisiones en la industria, servicios sector domestico. En principio, los sectores con los cuales se propone iniciar el proceso, pueden ser:

Transporte público organizado Transporte camiones diesel Transporte particular Autoridades de tránsito Sector Industrial que opere con combustión Industria proceso Sector de la comunidad asociado con quemas



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]Sector construcción y pavimentación de vías Sector agrícola Sector acabados y decorativo

6.13 APOYAR EL TRABAJO INVESTIGATIVOS A 10 A 20 AÑOS EN SECTORES ESTRATÉGICOS Y A TRAVÉS DEL TRABAJO COORDINADO DE COMISIONES DE EXPERTOS Con base en el principio de precaución, la investigación es una herramienta para lograr el desarrollo sostenible en virtud del conocimiento que se adquiere para evitar deterioro grave o irreversible a la salud y a los recursos naturales. Este lineamiento va enfocado al desarrollo de conocimiento que apunten generar soluciones en el mediano y largo plazo al problema de la contaminación por PM2.5. Para su desarrollo es importante que se conformen comisiones intersectoriales cuya función sea la de investigar sobre diversas problemáticas asociadas a la calidad del aire, dichas comisiones de estudio pueden ser clasificadas en 7 grupos, como los siguientes: Comisión de niveles de exposición de la población: Enfocada a estudiar sobre

niveles de exposición promedio a ciertos contaminantes atmosféricos y por ciertos sectores

Comisión de Salud, dedicada a investigar sobre condiciones de salud asociadas a la calidad del aire, al establecimiento de indicadores y su seguimiento.

Comisión de transporte sostenible, dedicada a investigar sobre las alternativas de la región para incursionar en un sistema de transporte sostenible

Comisión de energías alternativas: Su función sería la de investigar sobre las nuevas formas de energía aplicables a la región y las experiencias de incluyan estas nuevas fuentes que puedan ser replicadas en la región.

Comisión de control de emisiones industriales: Su función sería estudiar sobre los métodos de control exitosos y niveles de reducción logrados que puedan ser incorporados en la región.

Comisión de ajustes normativos e instrumentos de política a nivel internacional y nacional, dedicado a estudiar a profundidad nuevos desarrollos normativos asociados con la calidad del aire en el mundo y su impacto en la poblaciones, también a determinar el impacto de las normas nacionales; los resultados obtenidos del trabajo de esta comisión, irían encaminados a elaborar propuestas de ajuste y mejoramiento de la normas nacionales.

Comisión de gestión ciudadana: Busca identificar las maneras de generar conciencia y participación ciudadana al problema de la calidad del aire.

Dichas comisiones deben ser conformadas por diversos actores, v.gr. autoridad ambiental, sector industrial, ONGs, secretaria de salud y sector académico, sector transporte, sector fabricante y ensamblador de de vehículos y Centro Nacional de Producción Mas Limpia, entre otros. En principio, los siguientes tópicos pueden ser objeto de estudio:



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6.13.1. Determinación de la exposición promedio a PM2.5, como soporte para fijar objetivos de reducción a la exposición.

Otra forma de hacer posible la implementación del principio de Gradualidad es determinando los objetivos nacionales de reducción de la exposición a PM2.5 , los cuales deben expresarse en porcentajes de reducción esperados a futuro dentro de un periodo determinado, por ejemplo 10% al año 2015 ó 20% al 2020.

Para hacer posible la determinación de estos objetivos, es menester conocer la exposición promedio a PM2.5 en la región metropolitana, para ello resulta importante seguir las recomendaciones de las directivas de la UE, especialmente para asegurar que la distribución y el número de puntos de muestreo que sirvan de base el indicador medio de exposición (IEM) a las PM2.5 reflejen adecuadamente la exposición de la población en general, incluso se podría determinar la exposición promedio para cada municipio del AMVA. Con base en revisión de normativas y experiencias internacionales debe definirse el número mínimo de puntos de muestreo y su metodología de cálculo. Con base en este dato de Índice de Exposición Medio (IEM), deben fijarse objetivos nacionales de reducción de la exposición a PM2.5, según lo planteado por el Parlamento y la Comisión de comunidades europeas, 2008. 6.13.2. Estudios de salud y definición de indicadores de salud para dar seguimiento y enriquecer la evaluación que se hace desde la red de calidad del aire Este tipo de estudios deben ir orientados a la reducción de los efectos sobre la salud de la población y deben ser trabajados en coordinación con secretaria de salud, academia y autoridad ambiental. 6.13.3.Estudios de reducción de emisiones vehiculares: Estos estudios debe enfocarse hacia el mejoramiento de especificaciones de combustibles de uso vehicular e introducción de combustibles alternos en relación con las evaluaciones de PM2.5 Estudios de control de emisiones industriales y de reducción de emisiones relativas al

manejo y uso de recursos naturales Estudios de caracterización de fuentes Estudios de atmósfera Estudios de impacto Inventario de emisiones, modelación y análisis de escenarios Evaluación de las estrategias y medidas de control actuales



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6.14 EVALUACIÓN INTEGRAL DE ESTRATEGIAS DE CONTROL E INSTRUMENTOS DE POLÍTICA, INCLUYENDO: ANÁLISIS DE COSTOS, ESTIMACIÓN DE REDUCCIÓN DE EMISIONES, COSTO EFECTIVIDAD, FACTIBILIDAD TÉCNICA, ECONÓMICA Y SOCIAL, ENTRE OTROS, PARA LA PLANEACIÓN DE NUEVAS ESTRATEGIAS. Este lineamiento va encaminado a determinar la evaluación de las condiciones actuales de gestión con respecto al control de la calidad del aire, y en especial de la reducción de PM2.5, dicha evaluación debe incluir el análisis de costos y la determinación de la relación costo/efectividad. Las estrategias de control y mejoramiento de la calidad del aire son las acciones que deben realizarse a fin de disminuir la contaminación del aire y pueden comprender una serie de actividades específicas, el análisis y evaluación de dichas estrategias para el Área Metropolitana, debe incluir por lo menos los siguientes componentes en asocio con la calidad del aire:

El Control de las estrategias asociadas con el transporte, industria y sector

agrícola (avícolas, porcícolas y quemas a cielo abierto) y de construcción (explotación y beneficio de materiales, ejecución de obras de construcción), su evaluación debe basarse en las tecnología de control disponible y en la adopción de sistemas de registro, licencias, verificación e inspección, entre otros.

Evaluaron del mejoramiento Parque Automotor y eficiencia del sistema de transporte (cantidad de vehículos, modos, organización del sistema, longitudes de viaje, etc.

Evaluación de la calidad y consumo de combustibles en asocio con el mejoramiento de la calidad del aire y reducción de emisiones

Evaluación del Nivel de deterioro de la malla vial Evaluación de las Políticas de usos del suelo y su relación con la calidad del

aire. Evaluación de los programas de Educación y Divulgación ambiental enfocados

a mejorar la calidad del aire Evaluar y actualizar el Inventario de Emisiones atmosféricas Evaluar los sistemas de monitoreo meteorológico, de Calidad aire y

Epidemiológico, Evaluar la efectividad de los convenios de Producción más limpia y Ventanillas ambientales

Evaluar las Exenciones tributarias incluyendo análisis de costo/benefico Evaluar las tendencias en las Red de monitoreo de la Calidad del Aire en el

Valle de Aburrá y la efectividad de su Automatización. Medir y evaluar los beneficios que se logren por la reducción de las emisiones,

empleando para ello modelos de simulación de la calidad del aire Evaluar la gestión que se realiza con los Mapas de monóxido de carbono y

ruido urbano. Evaluar el uso de herramientas matemáticas para la planificación de los

programas de calidad del aire. Evaluar y actualizar el sistema de indicadores de calidad del aire Evaluar la incorporación de criterios ambientales en el diseño y la

implementación del sistema integrado de transporte metropolitano Evaluación de alternativas de políticas regulatorias en materia energética y su

asocio con la calidad del aire



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Evaluación de planes de subsidio, incentivos y participación en la soluciones al problema de la calidad del aire.

Análisis de impacto de las medidas y beneficios ambientales en términos de reducción de contaminantes atmosféricos en cada municipio del AMVA

Evaluación periódica de los planes de descontaminaron con base en indicadores

Evaluación de la efectividad del sistema de licencias y permisos , como el método más común de monitoreo del cumplimiento de legislación sobre la contaminación del aire

Los resultados de las evaluaciones integrales deben servir de soporte para la planeación de estrategias de prevención y control de la calidad del aire. 6.15 ESTUDIAR LA FACTIBILIDAD DE INCLUIR INCENTIVOS PARA EL USO DE TECNOLOGÍAS Y COMBUSTIBLES MENOS CONTAMINANTES Y OTROS, POR DESCONTAMINAR EL AIRE, ASÍ MISMO, HACER SEGUIMIENTO Y EVALUAR EL COSTO/BENEFICIO DE SU IMPLEMENTACIÓN Y EVALUAR LA VIABILIDAD DE IMPLEMENTAR LAS TASAS DE AIRE.

Este lineamiento va orientado a generar beneficios para quienes aporten de manera significativa a la reducción de emisiones, según la doctrina colombiana un incentivo fiscal es el estimulo que en relación con una determinada conducta puede provocar el reconocimiento de un beneficio fiscal mientras que un beneficio fiscal es simplemente toda modificación que permite alterar la valoración de un tributo en virtud de la realización de determinado conducta, en este caso, una con finalidad ambiental. Por ejemplo, los incentivos fiscales a la innovación son hoy en dia un elemento presente de forma mayoritaria en las legislaciones tributarias de las economías más desarrolladas v.gr. en EEUU, Canadá, Australia, diez de los miembros de la UE de quince países mas). En ciudad de México, se tiene por ejemplo, reglamentos sobre los incentivos fiscales al uso de fuentes alternas de energía y edificaciones ecológicas que eviten el deterioro ambiental, donde las empresas reconocidas por la Secretaria del Medio Ambiente, que usen tecnologías que eviten la contaminación en al menos un 30% usando fuentes alternas (solar o eolica), o que reciclen al menos el 30% de sus desechos, son beneficiadas por el Código financiero del DF reduciéndoles un 50% de impuesto predial o sobre nómina, además, según Ibarra, 2010 la reforma Fiscal del 2005 otorga deducciones hasta del 100% del Impuesto Sobre la Renta, en esta ciudad, la política fiscal tiende a privilegiar el uso del gas, diesel, y electricidad en el transporte, por lo menores impactos que tienen sobre el medio ambiente, lo cual ha resultado adecuado.

Paralelamente en Colombia existen algunos estímulos a ciertas conductas asociadas con la descontaminación, los Incentivos que se proponen deben ser diferentes a los que actualmente reglamenta el gobierno colombiano a través de la leyes 788 de 2002 y 223 de 1995 sobre beneficios tributarios, exención de impuestos sobre renta y sobre las ventas, y también deben ser diferentes a los beneficios e incentivos planteados en estatuto tributario, en el decreto 2532 de 2001, en la resolución 486 de 2002 que incluyen el tema de los estímulos fiscales, como la exención del Impuesto al Valor Agregado (IVA)



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a las importaciones de maquinaria, equipo y elementos nacionales o importados destinados a la construcción, instalación, montaje y operación de sistemas de control y monitoreo ambiental, incluyendo aquellos para cumplir con los compromisos del protocolo de Montreal. Además de los equipos y maquinaria importados que no se produzcan en el país destinados para actividades de Aprovechamiento de residuos sólidos, tratamiento de aguas residuales y emisiones atmosféricas.

Un beneficio tributario con el que se cuenta a nivel nacional es el consagrado por el Congreso de Colombia, 2002, en el artículo 78 de la Ley 788 de diciembre 27 de 2002, que crea un nuevo incentivo fiscal para el impuesto de renta de las personas jurídicas que inviertan de manera directa en el control y mejoramiento del medio ambiente, en el sentido de poder deducir anualmente, dentro de los límites de la renta líquida (deduciendo de la renta bruta todos los gastos necesarios para producirla), el valor de las inversiones que por este concepto hayan realizado para el correspondiente año gravable, previa acreditación de la autoridad ambiental respectiva, para lo cual se estudiarán los beneficios ambientales obtenidos. Este beneficio opera para las inversiones en que incurra el contribuyente de manera voluntaria y no por mandato de la autoridad ambiental.

En contraposición a la norma Colombiana, otros países como Argentina, organismos como la LCABA, 2004, proponen demás un Listado enunciativo de incentivos, que valdría la pena estudiar su implementación, como son:

Incentivo al sistema de transporte público masivo Los sistemas de incentivo de este tipo deben propender a una menor utilización del vehículo particular y promover una mayor utilización del transporte público masivo, en especial usen energías limpias, como es el caso del sistema Metro. El sistema comprendería, a título enunciativo, la aplicación de costos diferenciales de estacionamiento en ciertas zonas de la ciudad y en determinadas franjas horarias y el financiamiento de proyectos de expansión de la red de transporte con estas energías.

Incentivo al uso del combustible en función de su incidencia contaminante Comprende la posibilidad de rebajas o exenciones tributarias sobre aquellas fuentes móviles o fijas que utilicen combustibles considerados menos contaminantes desde un punto de vista técnico y científico.

Incentivo a los planes de eficiencia energética y sustitución de fuentes emisoras de gases de efecto invernadero Comprende aquellos incentivos económicos que procuren la utilización de tecnologías y/o combustibles que tiendan a un uso sustentable y racional de la energía.

Promoción a la realización de pruebas de tecnologías y combustibles alternativos en el ámbito local: En virtud de que es un objetivo garantizar la adecuación de las tecnologías y combustibles a las necesidades de la región, se debe promover la realización de pruebas piloto en el AMVA, eventualmente mediante reducciones de gravámenes específicos o facilitando la realización de las mismas en el equipamiento del Gobierno de los municipios



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Incentivo a la utilización de vehículos menos contaminantes Prevé la posibilidad de rebajas o exenciones tributarias a aquellos vehículos que, debido a su configuración tecnológica, desde un punto de vista científico y técnico, importen un bajo tenor contaminante.

Incentivo para la innovación tecnológica y/o reconversión industrial, con especial énfasis en pequeñas y medianas empresas. Comprende aquellos incentivos económicos que fomenten la innovación tecnológica que implique una menor incidencia contaminante de las emisiones provenientes de fuentes fijas y móviles, tales como créditos para la reconversión y tasas diferenciales, entre otros.

Incentivo a la investigación: Comprende aquellos incentivos económicos que fomenten la investigación en productos o tecnologías que conlleven a una menor incidencia contaminante de las emisiones provenientes de fuentes fijas y móviles

De otro lado, valdría a pena pensar también en la viabilidad de internalizar parte del deterioro ambiental asociado a la calidad del aire, tal y como se hace con las Tasa retributiva por vertimientos puntuales. Esto ya se viene evaluando en algunos países como Costa Rica, según la propuesta de Pacheco, 2010, lo que se ha denominado como “La Aire-Tarifa”, la cual es una carga tributaria adicional del impuesto único sobre la gasolina y el diesel creado por la Ley número 8114 (Ley de Simplificación y Eficiencia Tributaria) y cuya naturaleza es sanitaria y redistributiva. El Fundamento de esta Aire-Tarifa se basa en el principio “quien contamina paga.”, su finalidad última es la de internalizar al precio del combustible citado los costos del perjuicio o deterioro ambiental y en la salud así como en la infraestructura nacional y por medio de ella, financiar el Sistema de Gestión de la Calidad de Aire Costa Rica. 6.16. EVALUACIÓN DE NUEVAS RESTRICCIONES PARA LA REDUCCIÓN DE EMISIONES GENERADAS POR EL TRANSPORTE EN CIERTAS ZONAS DEL LA REGIÓN

Teniendo en cuenta que especialmente los municipios del AMVA tienen algunas zonas críticas en cuanto al tráfico vehicular, especialmente por transporte publico, resulta importante evaluar otras restricciones que busquen descongestionar algunas zonas de la región. En Paises como Chile esto ha funcionado y se ha reglamentado a través de el decreto 13 de 2002 del Ministerio de Transporte y elecomunicaciones, donde s establecen normas de emisión de monóxido de carbono (CO), hidrocarburos totales (HCT), hidrocarburos no metánicos (HVNM), metano (CH4), óxidos de nitrógeno (NOx) y material particulado, para motores de buses de locomoción colectiva de la ciudad de santiago, en dicha norma cita que “A partir de septiembre de este año 2002 los vehículos nuevos que ingresen al parque de transporte colectivo tendrán que cumplir con los estándares más estrictos fijados por las normas internaciones EPA98 y EURO 3. Con esto, se busca reducir los niveles de contaminación del parque de buses hasta lograr el pleno cumplimiento de la meta de reducción de emisiones definida en el Plan de Prevención y Descontaminación Atmosférica de la Región Metropolitana (PPDA)” De otro lado, es menester también evaluar mas restricciones para el transito de motocicletas, como lo hace en chile el ministerio de transportes y telecomunicaciones,



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2000 a través del decreto Nº 104 /2000, donde se pone de manifiesto que “Estos vehículos sólo podrán circular por calles y caminos públicos del país si son mecánicamente aptos para cumplir con los límites de emisión señalados en el artículo 3º del presente decreto, sin perjuicio del cumplimiento de las demás normas establecidas para su revisión técnica”

6.17 TENER EN CUENTA LA PARTICIPACIÓN Y POSICIÓN DEL SECTOR INDUSTRIAL EN LA ELABORACIÓN DE LAS NORMAS QUE REGLAMENTEN LA ACTUAL NORMA PM 2.5 Lo realmente importante a la hora de elaborar una norma que busque mejora la calidad del aire, es que sea viable técnica, social y económicamente, para que no termine siendo letra muerta para un porcentaje importante de los regulados, sino que se cumplan a cabalidad los objetivos para los cuales fue establecida. En este sentido, resulta positivo que la autoridades ambientales faciliten la participación y discusión del nuevos proyecto de ley. Por ejemplo los industriales del gremio de Sofofa en Chile, antes de la expedición del acuerdo definitivo y según Concha, 2009, recomendaron al gobierno la ley de Bonos de Descontaminación, mecanismo que permite alcanzar las metas de descontaminación a un mínimo costo, lo cual se ha verificado a nivel internacional. 6.18. CAPACITACIÓN PARA CONDUCTORES EN UN MODELO DE CONDUCCIÓN “AMIGABLES CON EL AMBIENTE” En gremio de los conductores especialmente de servicio público resulta de fundamental interés como objetivo de un programa agresivo y periódico que sea capaz de cambiar conductas y hábitos altamente contaminantes. Bajo este modelo se podría esperar por ejemplo que los conductores de servicio público no realicen paradas en la vía pública en sitios no permitidos por las autoridades competentes, lo cual aumenta las concentraciones de contaminantes en la atmósfera sino también los niveles de ruido urbano. Para esta propuesta resulta importante la concertación con dirigentes y representantes del sector y una coordinación entre autoridades Ambientales, academia y sector transporte, en principio el programa podría ir orientado a conductores de buses y busetas y posteriormente a colectivos y taxistas, hasta alcanzar gradualmente la sensibilización con un modelo amigable de conducción y movilidad.

7. INFORME FINANCIERO De acuerdo con el estado de los productos presentados y las actividades desarrolladas para su alcance, se da por terminada la ejecución financiera del proyecto, para su mayor detalle observar el anexo Q Todos los contratos se han elaborado teniendo en cuenta la Ley de garantías que rigen las contrataciones oficiales que rige actualmente el país.



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