Artículos Científicos

Evaluación de la calidad del aire en la Universidad Nacional de Ingeniería, agosto-septiembre 2023

Air quality evaluation at the National University of Engineering, august-september 2023

Flores Gutiérre, Jocsan; Conde Velásquez, Elvis Rafael; Carrillo Morales, Juniors; Canda, José Luis; Cruz Sánchez, Silvano

Jocsan Flores Gutiérre

jocsan.flores@piensa.uni.edu.ni

Universidad Nacional de Ingeniería, Managua Nicaragua

Elvis Rafael Conde Velásquez

elvis.conde@piensa.uni.edu.ni

Universidad Nacional de Ingeniería, Managua Nicaragua

Juniors Carrillo Morales

juniors.carrillo@piensa.uni.edu.ni

Universidad Nacional de Ingeniería, Managua Nicaragua

José Luis Canda

jose.canda@piensa.uni.edu.ni

Universidad Nacional de Ingeniería, Managua Nicaragua

Silvano Cruz Sánchez

silvano.cruz@fiq.uni.edu.ni

Universidad Nacional de Ingeniería, Managua Nicaragua

Revista Científica de Ciencia y Tecnología El Higo

Universidad Nacional de Ingeniería, Nicaragua

ISSN-e: 2413-1911

Periodicidad: Anual

vol. 13, núm. 2, 2023

revistaelhigo@uni.edu.ni

Recepción: 13 noviembre 2023

Aprobación: 06 diciembre 2023

URL: https://portal.amelica.org/ameli/journal/230/23048952304895019/

DOI: https://doi.org/10.5377/elhigo.v13i2.17383

Modelo de publicación sin fines de lucro para conservar la naturaleza académica y abierta de la comunicación científica

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Resumen: La evaluación de la calidad del aire se realizó en el Recinto Universitario Simón Bolívar de la Universidad Nacional de Ingeniería, se seleccionó cinco sitios exteriores: Monumento Simón Bolívar, Edificio Rigoberto López Pérez, Fuentes Alternas de Energía o PFAE-BORDA, Rectoría y Parqueo Instituto de Estudios Superiores (IES) y cuatro sitios interiores: Aula A-I-4, Laboratorio de Operaciones Unitarias, Aula 1 de Maestría UNI-PIENSA, IES Aula 13. Los parámetros objeto de monitoreo fueron: Partículas Totales en Suspensión (PTS), Partículas Menores de 2.5 micras (PM2.5), Partículas Menores de 10 micras (PM10), Dióxido de Nitrógeno (NO2), Dióxido de azufre (SO2), Dióxido de Carbono (CO2), Monóxido de Carbono (CO), Ozono (O3) y Plomo (Pb). Las mediciones se realizaron con equipos automáticos medidores de partículas, instalados y monitoreados por analistas del laboratorio del Programa de Investigación, Estudios Nacionales y Servicio del Ambiente (PIENSA), utilizando la metodología de la NTON 05 012-02, Norma Técnica Obligatoria Nicaragüense de Calidad del Aire para la medición del material particulado. Los monitoreos de los contaminantes atmosféricos establecidos por dicha Norma y la de la Organización Mundial de la Salud (OMS) en los sitios exteriores no superaron los valores límites máximos permisibles de Calidad del Aire para cada uno de los contaminantes evaluados, solo las concentraciones de ozono exceden el límite máximo permisible en el sitio parqueo IES.

Palabras clave: contaminación atmosférica, monitoreo de la calidad del aire, ozono.

Abstract: The evaluation of air quality was carried out at the Simón Bolívar University Campus of the National University of Engineering, five outdoor sites were selected: Simón Bolívar Monument, Rigoberto López Pérez Building, Alternative Energy Sources or PFAE- BORDA, Rectory and IES Parking and four interior sites: Classroom A-I-4; Unit Operations Laboratory, UNI-PIENSA Master's Classroom 1, Institute of Higher Studies Classroom 13. The parameters monitored were: Total Suspended Particles (PTS), Particles Less than 2.5 microns (PM2.5), Particles Less than 10 microns (PM₁₀), Nitrogen Dioxide (NO₂), Sulfur Dioxide (SO₂), Oxide of Carbon (CO₂), Carbon Monoxide (CO), Ozone (O₃) and Lead (Pb). The measurements were carried out with automatic particle measuring equipment, installed and monitored by analysts from the laboratory of the Research Program, National Studies and Environmental Service, PIENSA, using the methodology of NTON 05 012-02, Nicaraguan Mandatory Technical Standard for Quality of the Air for measuring particulate matter. The monitoring of atmospheric pollutants established by said Standard and that of the World Health Organization in outdoor sites did not exceed the maximum permissible limit values ​​of Air Quality for each of the pollutants evaluated, only ozone concentrations exceed the limit. maximum allowable in the IES parking lot.

Keywords: atmospheric pollution, air quality monitoring, ozone.

INTRODUCCIÓN

La contaminación atmosférica es un problema medioambiental y social, que genera una gran variedad de efectos adversos en la salud humana, los ecosistemas y el clima, convirtiéndose en uno de los mayores riesgos medioambientales para la salud en la actualidad (OCDE, 2012). La calidad del aire es el factor más importante que influye directamente en la incidencia de enfermedades respiratorias graves y disminuye la calidad de vida, si su calidad se sigue deteriorando, el costo de la contaminación puede convertirse en una pesada carga para los sistemas de salud de los gobiernos principalmente en los países en desarrollo.

Los contaminantes que han sido documentados como perjudiciales para la salud pública corresponden a las partículas en suspensión (PM), el ozono (O3) y el monóxido de carbono (CO) (OMS, 2022). Por ejemplo, las de diámetro igual a 10 ɥm (PM10), son de vital importancia para la salud pública, dado que son capaces de ingresar profundamente en los pulmones y las PM2.5 incluso pueden ingresar al torrente sanguíneo, lo que puede generar, principalmente, problemas cardiovasculares y respiratorios.

En el año 2013, el Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer de la OMS determinó que la contaminación del aire exterior y las PM son cancerígenas. El origen de estos contaminantes puede ser natural y antropogénica. Aunque las principales fuentes de contaminantes antropogénicos del aire varían de un lugar a otro, las primordiales son el sector transporte, la generación energía eléctrica, uso doméstico para calefacción/refrigeración y cocción, vertederos de desechos, actividades industriales y agropecuarias.

En el caso de Nicaragua, el Ministerio del Ambiente y Recursos Naturales (MARENA 2009), determinó que las principales fuentes de contaminación en la zona urbana de Managua corresponden a las emisiones generadas por el transporte urbano, y en alguna medida, también a la suspensión de polvo en calles, emisiones en calles sin pavimento y zonas erosionadas, además de fuentes puntuales como hornos de ladrillos, vertederos y quemas de residuos urbanos y agrícolas. La combustión es la mayor fuente de contaminantes, sobre todo la combustión ineficiente de combustibles fósiles y biomasa destinados para producir energía (OMS, 2022). La exposición a estos contaminantes generalmente ocurre en vías con mucho tráfico y congestión, en áreas y regiones industriales con contaminantes secundarios formados por vientos bajos como el ozono troposférico.

El presente trabajo se desarrolló a solicitud de la Dirección del PIENSA de la Universidad Nacional de Ingeniería con la finalidad de evaluar el estado de la calidad del aire en todo el recinto Simón Bolívar de la universidad, y como objetivo principal la salud pública de toda la comunidad universitaria y el ambiente de este recinto universitario, comparando con los valores límites permisibles en la legislación nacional vigente.

MATERIALES Y MÉTODOS

Recolección de muestra

El monitoreo de calidad del aire se llevó a cabo con equipos automáticos, medidores de partículas y sensores de gases, instalados y monitoreados por un equipo de técnicos especialistas del programa UNI-PIENSA. El periodo del monitoreo se realizó con base a las directrices técnicas de medición establecido en la Norma Técnica Obligatoria Nicaragüense de Calidad del Aire (La Gaceta, 2002).

Parámetros solicitados y métodos utilizados

En la Tabla 1 se presenta los métodos de análisis y tiempo utilizado para determinar los parámetros.

Tabla 1 . Métodos de análisis y tiempo utilizado para determinar los parámetros

Contaminante | Límites de Detección | Método Analítico | Tiempo de monitoreo
PTS | 0.001 µg/m³ | Método Gravimétrico, Sensor Óptico Laser. | 24 horas
PM2.5 | 0.001 µg/m³ | Método Gravimétrico, Sensor Óptico Laser. | 8 horas
PM₁₀ | 0.001 µg/m³ | Método Gravimétrico, Sensor Óptico Laser. | 24 horas
SO₂ | 0.1 ppm | Método Potenciométrico, Sensor Electroquímico | 24 u 8 horas
NO₂ | 0.1 ppm | Método Potenciométrico, Sensor Electroquímico | 1 hora
CO₂ | 0.1 ppm | Método Potenciométrico, Sensor Electroquímico | 8 horas
CO | 0.1 ppm | Método Potenciométrico, Sensor Electroquímico | 8 horas
O₃ | 0.1 ppm | Método Potenciométrico, Sensor Electroquímico | 8 horas
Pb | 0.001 µg/m³ | Colorimétrico 3500B –Ditizona | 24 u 8 horas

Norma Técnica Obligatoria Nicaragüense de Calidad del Aire (La Gaceta, 2002)

Criterio de selección y ubicación de los sitios de muestreo

La selección y ubicación de los sitios de evaluación se basó en los lugares críticos de mayor exposición de los contaminantes atmosféricos que son provenientes de fuente natural como la erosión eólica y de fuentes antropogénicas como la incidencia urbana de las fuentes móviles o vehículos automotores que circulan por las calles aledañas al Recinto Universitario Simón Bolívar de la Universidad Nacional de Ingeniería.

Los sitios seleccionados por los especialistas, correspondieron para puntos de evaluación exterior e interior del Recinto Universitario, los cuales fueron designados como sitios exteriores (ver tabla 2): Monumento a Simón Bolívar, Edificio Rigoberto López Pérez, PFAE-BORDA, Rectoría, Parqueo IES y sitios interiores (ver tabla 2): Aula A-I-4, Laboratorio de Operaciones Unitarias, Aula 1 de Maestría UNI-PIENSA, Aula 13 IES; otros factores tomados en cuenta fueron la seguridad de los equipos y personal que realizaría el muestreo. En la figura 1, se presentan los sitios monitoreados.

Tabla 2. Ubicación de los sitios de evaluación de calidad del aire

ID | Sitio de muestreo | Coordenadas UTM-WGS84
X | Y
F01 | Monumento a Simón Bolívar | 579446 | 1340834
F02 | Edificio Rigoberto López Pérez | 579450 | 1341241
F03 | PFAE-BORDA | 579585 | 1341166
F04 | Rectoría | 579311 | 1341199
F05 | Parqueo IES | 579393 | 1341308
M01 | Aula A-I-4 | 579453 | 1341256
M02 | Laboratorio de Operaciones Unitarias (FIQ) | 579488 | 1341326
M03 | Aula I de maestría UNI-PIENSA | 579446 | 1340862
M04 | IES Aula 13 | 579329 | 1341275

UNI-PIENSA, 2023

Figura 1. Área perimetral y sitios seleccionados para el estudio de calidad del aire.

UNI-PIENSA, 202

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Para la interpretación de resultados de los parámetros monitoreados en los sitios ambientales y ocupacionales se utilizó el límite permisible establecido por la Norma Técnica Obligatoria Nicaragüense (NTON 0512-02) y los valores guía de las directrices de la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2022). Los valores límites permisible establecidos por la normativa nacional e internacional, aparecen en la tabla de concentración promedio obtenida en cada uno de los sitios de monitoreo.

Análisis de resultados de los sitios exteriores de monitoreo

En la tabla 3, se observan los resultados de los valores obtenidos de los contaminantes monitoreados continuamente en los periodos establecidos con base a la normativa nacional (NTON 05012-02), para cada contaminante. Los puntos de evaluación fueron cinco puntos exteriores en estudio perimetral en todo el Recinto Universitario Simón Bolívar de la Universidad Nacional de Ingeniería.

Las concentraciones obtenidas en los cinco sitios mostrados en la tabla 3, correspondientes a las partículas totales suspendidas y partículas menores a 10 micras (PM10), son muy inferiores a los valores máximos permisibles que establece la NTON 05 012-2 (PTS 260 µg/m3 y para las PM10 150 µg/m3). Los valores de las concentraciones de partículas principalmente corresponden a las actividades urbanas de las fuentes móviles, fuentes antropogénicas, y la erosión eólica en los terrenos baldíos del recinto.

Con respecto a los gases atmosféricos se determinó que las concentraciones de SO2, NO2 y CO en la determinación en este estudio, no superaron los valores máximos permisibles establecidos en la NTON 05 012-02, siendo su valor para el SO2: 0.21 ppm/24 horas continuas de monitoreo, para el NO2: 0.14 ppm/1 hora de monitoreo y para el CO: 9 ppm/8 horas de monitoreo. Por otra parte, el contaminante atmosférico O3 supera el valor límite permisible establecido por la NTON 05012-02, en el sitio parqueo IES, sin embargo, las concentraciones obtenidas en los otros sitios están por debajo del valor máximo permisible establecido en la NTON 05012-02, el cual es de 0.08 ppm/8 horas de monitoreo.

El resultado de las concentraciones promedio de los gases atmosféricos hace inferencia a factores antropogénicos producto de la actividad humana, destacando en gran parte a la incidencia urbana, aportada por las fuentes móviles que circulan a los alrededores de las carreteras aledañas al recinto universitario, mientras que en el caso del ozono, denominado gas secundario, el valor es debido a la formación de las reacciones fotoquímicas entre los Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs), más los óxidos nitrosos en la atmosfera y la incidencia de los rayos ultravioleta.

Tabla 3. Concentraciones promedio de los contaminantes monitoreados en los puntos de evaluaciones exteriores.

|  | Concentración promedio | Valores máximos permisibles
Ensayo realizado | Unidad | Monumento Simón Bolívar (F01) | Edificio Rigoberto López Pérez (F02) | PFAE-BORDA (F03) | Rectoría (F04) | Parqueo IES (F05) | NTON 05 012-02
PTS | µg/m³ | 10.038 | 40.32 | 127.22 | 20.76 | 24.02 | 260.00
PM₁₀ | µg/m³ | 7.35 | 18.32 | 26.98 | 14.02 | 15.84 | 150.00
SO₂ | ppm | ND | ND | ND | 0.008 | ND | 0.21
NO₂ | ppm | 0.022 | ND | ND | 0.001 | ND | 0.14
CO | ppm | 0.117 | 0.102 | ND | 1.550 | 0.014 | 9.00
O₃ | ppm | 0.03 | 0.021 | 0.021 | 0.020 | 0.125 | 0.08
Pb | µg/m³ | 0.037 | NS | NS | 0.039 | 0.117 | 1.5 (t)
Fuente: UNI-PIENSA, 2023

UNI-PIENSA, 2023

Análisis de resultados de los sitios interiores de monitoreo

Como resultado de los cuatros puntos de calidad del aire interior evaluados en el periodo de agosto y septiembre, con el objetivo principal de velar por la salud pública de toda la comunidad universitaria que permanece en las aulas de clases y laboratorios desarrollando aprendizajes académicos, entre otras actividades, se determinó que las concentraciones de los contaminantes atmosféricos evaluados en metodologías de muestreo puntual para cada punto de evaluación de los valores obtenidos en las aulas y laboratorios, no superaron los valores máximos permisibles establecidos por la NTON 05012-02 y la OMS, siendo los aportes principales para estas concentraciones el ingreso de los contaminantes en el exterior y el proceso de climatización en el laboratorio.

Tabla 4 . Concentración promedio de los puntos de evaluaciones interiores

|  | Concentración promedio | Valores máximos permisibles
Ensayo realizado | Unidad | Aula A-I-4 (M01) | Laboratorio de Operaciones Unitarias FIQ (M02) | Aula I de maestría UNI-PIENSA (M03) | Aula 13 IES (M04) | NTON 05012-02 / OMS (*)
PM2.5 | µg/m³ | 3.56 | 6.25 | 1.25 | 10.00 | 15.00*
SO₂ | ppm | ND | ND | ND | ND | 0.21
NO₂ | ppm | ND | ND | ND | ND | 0.14
CO | ppm | ND | 0.014 | ND | 0.008 | 9.00
CO₂ | ppm | 585 | 635 | 586 | 595 | 5000*
O₃ | ppm | 0.021 | 0.013 | 0.05 | ND | 0.08

UNI-PIENSA, 2023.

Condiciones Climáticas

En las siguientes figuras, se muestra el comportamiento vectorial del viento durante el periodo de realización del monitoreo, con la finalidad de identificar los componentes: dirección del viento, intensidad y frecuencia, con ellos se puede asociar la incidencia de los valores obtenidos en los puntos evaluados con la pluma contaminante que existe en la atmosfera durante el período de monitoreo.

Figura 2. Rosa de los vientos del día 22 al 23 del mes de agosto

En la figura 2, se observa la dirección predominante y velocidad del viento en el periodo de las mediciones del 22 al 23 de agosto 2023, obteniendo el vector resultante correspondiente a un 97% hacia este-noreste, siendo la dirección predominante del periodo evaluado. En la rosa de los vientos se observa una frecuencia menor a 39%, sin porcentaje de calma, siendo la velocidad predominante media en un rango de 7-11 m/s.

Figura 3. Rosa de los vientos del 23 al 24 de agosto

En la figura 3 se observa la dirección predominante y velocidad del viento en el periodo de las mediciones del 23 al 24 de agosto 2023, obteniendo el vector resultante correspondiente a un 93% hacia este-oeste, siendo la dirección predominante del periodo evaluado. En la rosa de los vientos se observa una frecuencia menor a 28%, sin porcentaje de calma, siendo la velocidad predominante media en un rango de 1- 4 m/s, lo que significa que los contaminantes tienen una dispersión a la dirección del viento como se muestra en la figura.

CONCLUSIONES

En la comparación del comportamiento de cada contaminante atmosférico establecido por la NTON 05012-02 en los sitios exteriores evaluados, se determinó que las concentraciones de los contaminantes monitoreados no superaron los valores máximos permisibles establecidos en la Norma Técnica Obligatoria Nicaragüense de Calidad del Aire NTON 05012-02 para cada uno de los contaminantes evaluados, sin embargo, el único contaminante que supera el valor permisible es el O3 en el sitio parqueo IES donde existe mayor cantidad de automóviles y el sitio queda aledaño a una carretera principal.

Con respecto a los sitios interiores evaluados a través de la metodología técnica de determinación de cada contaminante, los resultados contrastados con los valores límites de la NTON 05012-02 y la OMS se concluye que ninguno de los resultados evaluados en cada punto de monitoreo superó dichas normas vigentes, sino que son muy inferiores a los valores máximos admisibles.

REFERENCIAS

La Gaceta, Diario Oficial (2002). NTON 05 012-02 Norma Técnica Obligatoria Nicaragüense de Calidad del aire. Nicaragua.

MARENA (2009). Borrador del Informe Estado del Ambiente. GEO 2007-2008. Nicaragua.

OCDE (2012). Perspectivas económicas de América Latina 2012. Comisión Económica para América Latina y el Caribe.

Organización Mundial de la Salud (1998). Guías para la calidad del aire de la Organización Mundial de la Salud. Ginebra, Suiza.

Organización Mundial de la Salud (2022). Contaminación del aire ambiente (exterior).

Administración de Seguridad y Salud Ocupacional. (1970). Normas de seguridad y salud en el trabajo: Salud ocupacional y control ambiental: Exposición al ruido en el trabajo (Norma OSHA nº 1910.95). Departamento de Trabajo de los Estados Unidos.https://www.osha.gov/laws-regs/regulations/standardnumber/1910/1910.95