Este hecho, derivo en el desarrollado de diversos estudios que permitieron delimitar las principales zonas afectadas, actualizar el inventario de emisiones atmosféricas, evaluar el impacto de las emisiones, entre otros, a fin de controlar y disminuir la concentración de las partículas en el ambiente.
Como herramienta complementaria a las mencionadas anteriormente, se propuso la aplicación de un modelo matemático que permitiera identificar el origen de la contaminación del aire, con el fin focalizar las medidas en aquellos sectores donde la reducción de emisiones permitiera descontaminar la ciudad de manera significativa.
Para ello, se utilizó el modelo receptor Chemical Mass Balance (CMB), que requiere como datos de entrada las características físicas y químicas de las partículas presentes en las fuentes (emisores) y en el receptor (estación de monitoreo), para obtener de esta manera la contribución de cada tipo de fuente al total de concentraciones en el ambiente, así como de las concentraciones individuales de cada especie (química) y las incertidumbres de estas contribuciones.
En primer lugar, se identificaron las principales fuentes emisoras de MP10, las cuales se extrajeron del inventario de emisiones atmosféricas contenido en el “Estudio Diagnóstico Plan de Gestión Calidad del Aire VI Región”, desarrollado por DICTUC en el año 2007. Posteriormente, cada una de estas fuentes se les caracterizo químicamente, según lo establecido en la base de datos SPECIATE y de otros estudios relacionados.
A continuación, se describen brevemente las fuentes emisoras modeladas y su caracterización química.
Industria de Cobre: los perfiles químicos de las actividades de Chancado están enriquecidos mayoritariamente con Cu, Fe, S, y en menor medida con Al, As, Pb y Ca. El perfil del proceso de Molienda, presenta altos niveles de Al, y en menor cantidad Cu, Fe, K y S. EL perfil de la Fundición, está enriquecido con As, Cu, S y Sb.
Quema de leña: Químicamente, esta fuente tiene como principales elementos al carbono elemental y orgánico. No obstante, el elemento trazador más característico es el potasio (K). En menor medida se encuentran trazadores como S, Cl, Si, Ca, Al, Fe que se generan dependiendo de la etapa de combustión, el tipo de vegetación y las condiciones del equipo. (Salvador, 2004).
Fuentes Móviles: El elemento trazador más característico es el azufre (S). En menor medida se encuentran Zn, Br y Sb en vehículos que usan gasolina. También se encuentran Cl, Fe, Zn, Mo, Ni y Cu en vehículos diesel. La abrasión de los neumáticos emite principalmente Zn, mientras que los frenos emiten mayor proporción de Sb, Cu, Mo, Cr, Ba y Mn (Salvador, 2004).
Polvo Fugitivo: En los perfiles químicos representativos de las emisiones de calles pavimentadas y sin pavimentar, domina el Al, con una proporción 5-15%. Le siguen el Fe, Ca y K con aportes entre 1-6%. Se encuentran además, otros elementos característicos de fuentes antropogénicas que han sido depositados, como S, Zn, Ni, Cr, Ba, Mn.
Industria de Acero: Las emisiones de este tipo de fuentes se caracterizan por la alta presencia de Fe (5-50%) que no es aprovechado durante el proceso. Los otros elementos encontrados en los perfiles, como Mn y Cr, inferiores al 5% de la masa, se asocian a la eliminación de impurezas, mientras que el K y S, con una proporción de la masa entre el 1 y 15%, se relacionan con el tipo de combustible usado en los procesos.
En cuanto a la caracterización química del receptor, de 36 muestras obtenidas entre los meses de mayo y junio de 2007, desde la estación de monitoreo ambiental “Rancagua”, se seleccionaron aquellas muestras en que los niveles de concentración de material particulado MP10 superasen la norma primaria vigente de PM10 de 150 μg/m³ (14 dias de mayo del 2007 y 3 días de junio del 2007), con la finalidad de identificar a los principales responsables de los altos niveles de este contaminante en la comuna.
Las especies químicas analizadas fueron: Cd, Zn, Cr, As, Cu, Ni, Pb, Al, Se, Mn, Ag, V, Ba, Co, Mo, Be, Fe, Mg, K, Ca, Ti, Rb, Sr, Zr, Sn, Sb, S. Los elementos que se encuentran en mayor proporción son: potasio, aluminio, calcio, fierro y azufre, que aportan el 12% de la masa total de PM10. Las 19 especies restantes sólo contribuyeron el 2% de la masa.
Una vez identificadas y caracterizadas químicamente las principales fuentes de contaminación, fue posible aplicar el modelo CMB a las muestras seleccionadas de MP10 del filtro de la Estación Rancagua, del cual fue posible estimar el aporte de cada fuente emisora a los niveles de contaminación atmosféricas, cuyos resultados se resumen en la siguiente Figura.
Figura 1. Contribuciones de las Fuentes al MP10 registrado en Rancagua.
De la Figura 1, se observa que en más del 75% de los casos, la quema de leña superó el 30% de participación en el MP10 comunal, señalándola como la principal fuente de contaminación. La alta contribución de esta fuente se explica por las bajas temperaturas registradas durante los días analizados, las cuales alcanzaron mínimas de -1 °C, lo cual generó un aumento en el uso de calefacción a leña en los hogares. En relación al polvo fugitivo, en más del 70% de las muestras analizadas, esta categoría aportó cerca del 20% de la masa de PM10. La contribución del polvo se explica por las actividades antropogénicas que ocurren en la ciudad sumadas al déficit de pavimentación.
Por otro lado, las fuentes móviles aportaron en promedio un 27% de la masa de MP10. En 14 de los días modelados, esta categoría superó el 20% de participación, lo cual refleja la importante contribución de este tipo de fuente, explicado por la antigüedad de camiones y buses del transporte público.
Las categorías industria de cobre e industria de acero, en el 67% de los casos, aportaron menos del 1% de la masa de MP10. En el caso de la industria del cobre, la participación en el MP10 se confirma con las estimaciones obtenidas por el “Estudio Diagnóstico Plan de Gestión de Calidad del Aire”, donde se analizó el impacto de la Fundición Caletones en la región. Para Rancagua, en este estudio se estimaron contribuciones entre 0,68 y 1,25 μg/m³, mientras que, en la modelación con CMB, se estimó un aporte promedio de 1,7 μg/m³, lo cual indica que los perfiles químicos utilizados lograron explicar las concentraciones en el ambiente.
En el caso de la industria de acero, la participación de esta fuente en el MP10 comunal permite deducir que, aunque esta fuente posee una alta emisión de MP10, no impacta directamente al receptor, a diferencia de lo que ocurre con las fuentes móviles.
En el 53% de los días modelados, se presentó un porcentaje de masa no estimada inferior al 10%, debido a la existencia de otras fuentes que no fueron consideradas en la modelación.
A modo de conclusión, se puede mencionar que la aplicación del modelo CMB permite abordar temas que están directamente relacionados con la toma de decisiones para mejorar la calidad del aire, ya que puede ser aplicada para identificar, cuantificar y evaluar las fuentes responsables de los escenarios de máxima concentración.
Referencias bibliográficas:
Salvador P. (2004), Caracterización del la Contaminación Atmosférica producida por Partículas en suspensión en Madrid, Tesis de Doctorado, Universidad Complutense de Madrid, España.
