Año 2020. Número 23.
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Contaminación atmosférica y aerobiología del casco urbano de
Calceta-Manabí
Atmospheric contamination and aerobiology of the urban zone of
Calceta-Manabí
Autores: Holanda Teresa Vivas Saltos
1
Laura Gema Mendoza Cedeño
2
Julio Abel Loureiro Salabarría
3
María Isabel Delgado Moreira
4
María Fernanda Pincay Cantos
5
Verónica Monserrate Vera Villamil
6
Dirección para correspondencia: teresavivas_saltos@outlook.com
Recibido: 07-12-2019
Aceptado: 27-02-2020
Resumen
La contaminación del aire y generación de ruido representan factores
ambientales de riesgo para la salud pública en Calceta. Debido a la falta de
información sobre contaminantes atmosféricos, el objetivo de este trabajo fue
estimar la concentración de monóxido de carbono (CO), material particulado
sedimentable (MPS), nivel de presión sonora (NPS) y bacterias aerobias en la
zona urbana de la parroquia Calceta. Se establecieron 18 puntos de recolección
de datos cubriendo un área de 6,9 km
2
; la concentración de CO se midió con
un detector portátil; la recolección de MPS fue realizada durante 30 días de
forma continua mediante método pasivo; para las mediciones de NPS se aplicó
el método de 15 segundos (Leq 15s); la aerobiología se realizó en cajas Petri con
medio nutritivo. La concentración de CO en un sector de la zona urbana de
1
Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí, ESPAM-MFL, Ingeniería Ambiental, Calceta. Ecuador.
2
Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí, ESPAM-MFL, Ingeniería Ambiental, Calceta. Ecuador.
3
Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí, ESPAM-MFL, Ingeniería Ambiental, Calceta. Ecuador.
4
Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí, ESPAM-MFL, Ingeniería Ambiental, Calceta. Ecuador.
5
Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí, ESPAM-MFL, Ingeniería Ambiental, Calceta. Ecuador.
6
Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí, ESPAM-MFL, Ingeniería Ambiental, Calceta. Ecuador.
H.T. Vivas, L.G. Mendoza, J.A. Loureiro, M.I. Delgado, M.F. Pincay, V.M. Vera
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La Técnica. Publicación semestral. Vicerrectoría Académica. Universidad Técnica de Manabí, ECUADOR
Calceta tiene una media aritmética de 5804,26 µg/m
3
y de acuerdo a la EPA
este nivel es capaz de afectar a la población en general. Los niveles de MSP y
NPS reflejan el incumplimiento de los límites establecidos en la normativa
nacional para ambos contaminantes. Las concentraciones de bacterias fueron
inferiores a 500 UFC/m
3
. El presente estudio es una línea base en calidad del
aire que permitirá en perspectiva la implementación de medidas en beneficio de
la salud pública.
Palabras clave: Monitoreo ambiental; enfermedades pulmonares; aire.
Abstract
Air pollution and noise generation represent environmental risk factors for
public health in Calceta. Due to the lack of information on air pollutants, the
objective of this work was to estimate the concentration of carbon monoxide
(CO), sedimentary particulate matter (SPM), sound pressure level (SPL) and
aerobic bacteria in the urban area of the Calceta. 18 data collection points were
established covering an area of 6.9 km
2
; the concentration of CO was measured
with a portable detector; the MPS collection was carried out during 30 days
continuously by passive method; for the NPS measurements, the 15-second
method (Leq-15s) was applied; Aerobiology was performed in Petri dishes with
nutrient medium. The concentration of CO in a sector of the urban area of
Calceta has an arithmetic mean of 5804,26 μ/m
3
and according to the EPA this
level is capable of affecting the population in general. The levels of SPM and SPL
reflect the breach of the limits established in the national regulations for both
pollutants. Bacterial concentrations were lower than 500 CFU/m
3
. The present
study is a baseline in air quality that will allow in perspective the
implementation of measures for the benefit of public health.
Keywords: Environmental monitoring; Lung diseases; air.
Introducción
El estudio más reciente de Peso Mundial de las Enfermedades (GBD, por sus
siglas en inglés) estima que la contaminación del aire fue la causa de 5,5
millones de muertes prematuras en todo el mundo en 2013, lo que implica que
la contaminación atmosférica es la principal causa de muertes relacionadas con
el medio ambiente (Lanzi, Dellink, y Chateau, 2018; Sanidas et al., 2017;
Nobles, et al., 2018). En Latinoamérica, de acuerdo al estudio realizado por
Lanzi, Dellink y Chateau (2018), en 2010 se perdieron 30 millones de dólares
por faltas laborables y se gastaron 350 millones de dólares en enfermedades
relacionadas con la contaminación atmosférica.
El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA, 2008) en
su informe sobre el estado del medio ambiente señala que Ecuador no cuenta
con información precisa del estado de la calidad del aire, pues la gestión en ese
sector es de origen reciente. A nivel nacional, los contaminantes más comunes
son el monóxido de carbono (CO), material particulado sedimentable (MPS) y
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ruido. El CO es reconocido por el Ministerio del Ambiente (MAE, 2015) como
contaminante criterio, según la Agencia de Protección Ambiental de los Estados
Unidos (EPA, 2018) a niveles superiores a 2286.5 µg/m
3
(2 ppm); esta
concentración es capaz de afectar a la población en general.
A falta de información objetiva, sobre los niveles de contaminantes atmosféricos
en la zona urbana de la parroquia Calceta (Manabí), el principal aporte del
presente trabajo es el levantamiento de una línea base ambiental sobre la
concentración de contaminantes atmosféricos. Este aporte permitirá mejorar
las políticas relacionadas con el aire, cuyo objetivo es proteger a la población y
el medio ambiente frente a la contaminación atmosférica. Es imposible formular
políticas eficaces sin observar y comprender la situación actual y sus causas
(Agencia Europea del Medio Ambiente [AEMA], 2013).
Metodología
Área de estudio
El área de estudio comprende la zona urbana de la parroquia Calceta, en la
cual se ubicaron 18 puntos de monitoreo para CO, MPS, NPS y bacterias,
considerando el uso de suelo. La ciudad está ubicada al este de la República
del Ecuador, en la provincia Manabí, a una altura promedio de 15 metros sobre
el nivel del mar. La extensión urbana es aproximadamente de 6,9 km
2
y alberga
una población de 33.415 habitantes (Instituto Nacional de Estadísticas y
Censos [INEC], 2011). Los puntos de monitoreo fueron seleccionados
considerando paradas de transporte público urbano y rural de la ciudad y en
base a la concurrencia dentro de la zona urbana de Calceta.
Figura 1. Ubicación de la zona urbana de Calceta.
Determinación de monóxido de carbono
Para medir el CO, se utilizó el detector portátil multi-gas CrowCon modelo T4.
El detector posee calibración automática empleando la placa de calibración
H.T. Vivas, L.G. Mendoza, J.A. Loureiro, M.I. Delgado, M.F. Pincay, V.M. Vera
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incluida en el equipo (CrowCon, 2016). Dado que el dispositivo mide la
concentración de CO en ppm, se utilizó la ecuación de conversión de unidades
propuesta por el Ministerio del Medio Ambiente de Colombia (2001) con la
finalidad de realizar una comparación acertada con el Anexo 4 Norma de
Calidad del Aire Ambiente o Nivel de Inmisión del Libro VI del Texto Unificado
de la Legislación Secundaria del Ministerio del Ambiente (TULSMA) Acuerdo
Ministerial 097A.
μ
g
m
3
=
ppm x PM
x
10
3
donde:
μg
m
3
=
Concentración del contaminante por peso por unidad de volumen de aire
ppm
=
Concentración del contaminante por volumen por unidad de volumen de aire
PM
=
Peso molecular del agente contaminante conocido
Determinación de material particulado sedimentable
La colección de material particulado sedimentable (MPS) fue realizada durante
30 días de forma continua y simultánea en cada punto durante el mes de
diciembre del año 2018. Se aplicó el método pasivo empleado por Santillán,
Damián, Rodríguez, Torres, Cargua, y Torres (2016) adaptado a la
investigación. Este método consiste en colocar cajas Petri con papel filtro
previamente pesado y determinada su área, a una altura mayor de 1,2 metros
sobre el nivel del suelo como lo establece el Anexo 4 del Libro VI del TULSMA.
Luego de finalizado el muestreo, el papel filtro fue llevado a una estufa para
eliminar la humedad adquirida por efectos del ambiente a 50ºC durante 24h;
para posteriormente pesar nuevamente el papel filtro en la balanza analítica.
MPS (mg
*
cm
-
2
*
mes
-
1
)
=
P
f
―
P
i
Área
𝑥1000
Donde:
MPS: Material
Particulado
Sedimentable
P
i
:Peso inicial
P
f
=
Peso final
Área del papel filtro: A
=
π
r
2
Determinación de los niveles de presión sonora (NPS)
Se realizaron mediciones de NPS de forma paralela al monitoreo de los demás
contaminantes, siendo estas de lunes a viernes en horas de alto tráfico
vehicular (12h00 a 14h00). Se aplicó el método de 15 segundos (Leq 15s). Se
utilizó un sonómetro datalogger Sper Scientific modelo 850013 con un rango de
medición de 30 a 130 dB, ubicado a una altura de 1,5 metros sobre el nivel del
suelo y a una distancia mínima de cuatro metros de cualquier obstáculo como
muros u objetos que puedan afectar la medición; como lo establece la
metodología para la medición, cuantificación y determinación de nivel del ruido
para fuentes fijas, según el Anexo 5 del Libro VI del TULSMA (MAE, 2015).
La Técnica: Revista de las Agrociencias e-ISSN 2477-8982
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Aerobiología del aire
El muestreo microbiológico del aire se realizó por el método de sedimentación
en cajas Petri que contenían agar nutriente (medio de cultivo deshidratado
granulado) para bacterias aerobias 1.05450.0500 (Granucult
TM
de Merck). Las
cajas Petri fueron colocadas abiertas a una altura de 1,50 m del suelo y
permanecieron expuestas el ambiente durante un periodo de 30 minutos. Las
placas con la muestra se incubaron durante 24 horas a 35 ± 2°C. Concluida la
incubación se realizó el conteo de las colonias bacterianas emergentes en los
medios de cultivo y se determinaron las unidades formadoras de colonias por
metro cúbico de aire (UFC/m
3
). Teniendo en cuenta la ecuación utilizada por
(Lectong, Palma, López, De la Cruz, Cobeña y Philco, 2014).
Número de
UFC
m
3
de aire
=
NC x 25
tiempo
(
min
)
Donde:
NC=número de colonias por placa
El número de colonias, equivale a la media total de las colonias que se
contabilizaron en cada sitio evaluado (Lectong et al. 2014).
Resultados
Los puntos de monitoreo seleccionados se ubicaron mayoritariamente (44,44%)
en equipamiento de servicios sociales, seguido por uso de suelo comercial
(27,78%), uso de suelo residencial (16,67%) y finalmente 11,11% en
equipamiento de servicios públicos (figura 2).
Figura 2. Puntos de monitoreo y usos de suelo
H.T. Vivas, L.G. Mendoza, J.A. Loureiro, M.I. Delgado, M.F. Pincay, V.M. Vera
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Concentración de monóxido de carbono
En la zona urbana de Calceta existe una variación significativa en la
concentración de CO (valor p<2e-16); mostrando una tendencia a valores bajos
en los puntos 1 al 12 y con una media aritmética de 5804,26 µg/m
3
(Figura 3),
en los puntos 13 al 18 se evidencia una tendencia a valores altos, presentado
una media aritmética de 32978,70 µg/m
3
(Figura 3).
En los puntos 13 al 18 se sobrepasa la concentración del nivel de alarma
(30000 µg/m
3
) estipulada en la legislación ambiental nacional, señalada en el
TULSMA, Anexo 4. Debido principalmente al tráfico vehicular que se presenta
en esta zona por los establecimientos educativos allí ubicados. El estudio
realizado por Nuñez, Orozco, Velasco, Toriz y Casas (2006) en Guadalajara,
México reportó niveles de hasta 49 ppm (56020 µg/m
3
) que supera lo
establecido en la legislación ambiental de este país. El valor más alto reportado
en este estudio 53733 µg/m
3
(punto 4, día viernes) es un valor cercano al
encontrado en el estudio realizado en Guadalajara, aunque la parroquia Calceta
no se compara con Guadalajara en extensión ni en población.
Figura 3. Concentración de CO puntos 1-12 (izquierda), puntos 13-18 (derecha).
Concentración de material particulado sedimentable
Se observó que el 100 % de los puntos de monitoreo superan el límite
establecido por la norma técnica para MPS (1mg*cm
-2
*mes
-1
) siendo el punto 1,
ubicado en el terminal terrestre (EQ2) el que mayor concentración de MPS
presentó 2350 mg*cm
-2
*mes
-1
(Figura 4). La media aritmética de MPS fue de
1543 mg*cm
-2
*mes
-1
. En un estudio realizado en la ciudad de Cuenca por
Mejía, Zegarra, Astudillo, y Moscoso (2018), se encontró que el 37 % de los
puntos de monitoreo superaron el límite establecido, siendo el uso residencial
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el de mayor porcentaje (45 %). Los resultados encontrados en Lima por Marcos,
Canrera, Laos, Mamaní y Valderrama (2008) muestran valores de hasta 0,75
mg*cm
-2
(en 30 días) de partículas sedimentables; valor que, aunque sobrepasa
el límite establecido por la OMS (0,5 mg*cm
-2
) no es tan elevado como los
valores encontrados en la presente investigación.
Figura 4. MPS recolectado en cada punto de monitoreo
Figura 5. Concentración de MPS puntos 1-12 (izquierda), puntos 13-18 (derecha).
H.T. Vivas, L.G. Mendoza, J.A. Loureiro, M.I. Delgado, M.F. Pincay, V.M. Vera
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La Técnica. Publicación semestral. Vicerrectoría Académica. Universidad Técnica de Manabí, ECUADOR
Niveles de presión sonora (NPS)
Todos los puntos superaron los límites de presión sonora, cuyos valores son de
60 dB para uso de suelo comercial y 55 dB para Equipamiento de Servicios
Púbicos, Sociales y uso de suelo residencial (Figura 6). La media aritmética de
los datos obtenidos es de 87,95 dB (Figura 6), valor que sobrepasa todos los
límites establecidos en la legislación ambiental nacional, señalada en el Anexo
5 del TULSMA. Para Mejía et al. (2018) los elevados niveles de ruido son
atribuibles al tráfico vehicular y en su estudio se demuestra una relación
moderada del mismo con las concentraciones de MPS, pero se debe considerar
que el monitoreo de MPS fue realizado de forma continua y no solamente en las
horas de monitoreo de NPS, lo cual puede justificar la baja relación obtenida.
Figura 6. Diagrama de cajas de los niveles de NPS.
Determinación de bacterias
La concentración de bacterias presentó una media aritmética de 279,16
UFC/m
3
de aire; obteniéndose el valor medio más alto en el punto 2 (500
UFC/m
3
). A pesar de la existencia de varios valores atípicos (Figura 7), las
concentraciones fueron inferiores a 500 UFC/ m
3
. En un estudio realizado por
Anaya, Castro, Borrego y Cobo (2015), se menciona que existen diferentes
criterios sobre el valor límite de concentración microbiana considerado como
peligroso para la salud del hombre; y que el valor más aceptado como peligroso
para la salud es 500 UFC/m
3
, tanto para hongos como para bacterias.
Lectong et al. (2014) encontraron valores menores a 600 UFC/m
3
en un estudio
realizado en la zona urbana de Calceta y clasificaron el aire como no
contaminado. En este estudio en los puntos 1 al 12 se muestra una tendencia a
valores bajos siendo los valores más altos atípicos, en los puntos 13 al 18 sólo
se presentó un valor atípico (Figura 7). Probablemente estas diferencias se
deben a que el muestreo se realizó bajo condiciones ambientales no
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Año 2020. Número 23
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controladas; sin embargo, no existe diferencia significativa entre los valores
obtenidos (valor p=0,134).
Figura 7. Concentración de bacterias en los puntos 1-12 (izquierda), puntos 13-18 (derecha).
Discusión
El programa de control de emisiones vehiculares desarrollado en Quito logró
disminuir los niveles ambientales de CO de 4500 µg/m
3
en 2004 a 780 µg/m
3
en 2007; esa disminución se asocia con la reducción de la incidencia de
enfermedades respiratorias (Estrella, Sempértegui, Franco, Cepeda y Naumova,
2018). Durante el mes de diciembre 2018, de acuerdo a lo reportado por la
Secretaría de Ambiente del Distrito Metropolitano de Quito la media aritmética
del CO fue de 4362,50 µg/m
3
valor inferior a la media más baja reportada en
este estudio (5804,26 µg/m
3
, puntos 1 al 12). La reactividad química de las
partículas contenidas en el MPS parece tener mayor injerencia que su masa,
evidenciándose un papel muy importante de los contaminantes antropogénicos
carbónicos (García et al., 2018).
Los niveles de MPS muestran una tendencia a valores altos, la media aritmética
en los puntos 1 al 12 es de 1945 mg*cm
-2
*mes
-1
,
mientras que en los puntos del
13 al 18 es de 738 mg*cm
-2
*mes
-1
(Figura 5). Mejía et al. (2018) encontró una
tendencia a valores bajos.
El ruido es uno de los problemas ambientales más relevantes Auger, Duplaix,
Bilodeau, Lo, y Smargiassi (2018) lo describen como un factor de estrés que
afecta el bienestar. Los efectos de los altos niveles de ruido afectan la salud
mental; causan dolor, deterioro o daños permanentes del oído, e incluso daños
psicológicos (Mejía et al., 2018). Los niveles de NPS presentan una tendencia a
valores altos, siendo el valor más bajo (68,89 dB) un valor atípico (Figura 6). En
estudios de Mejía et al. (2018) se encontró una media de 70,29 dB.
H.T. Vivas, L.G. Mendoza, J.A. Loureiro, M.I. Delgado, M.F. Pincay, V.M. Vera
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La distribución del CO en la zona urbana de Calceta presenta cuatro valores
atípicos (sobre los 15000 µg/m
3
) en los puntos 1-12 (Figura 3). De acuerdo a la
EPA (2018), este nivel es capaz de afectar a la población en general, pues al
inhalar este gas se reemplaza el oxígeno localizado en el torrente sanguíneo, lo
que puede producir afectaciones al corazón, cerebro y órganos internos. El CO
también posee consecuencias sobre el clima, ya que contribuye a la formación
de gases de efecto invernadero, su vida media en la atmósfera es de unos tres
meses, lo que permite su lenta oxidación para formar dióxido de carbono (CO
2
),
proceso durante el cual también se genera ozono troposférico (O
3
) (EPA, 2018).
Además, el CO participa en reacciones químicas que pueden influir en la
formación de hollín (Guo, Thomson y Smallwood, 2009).
Las bacterias, al ser transportadas por el aire pueden tener efectos importantes
sobre la salud humana y la productividad de los ecosistemas gestionados y
naturales (Bowers, et al., 2011). Además, pueden causar asma alérgica y
alergias estacionales (Alghamdi et al., 2014). Cabe recalcar que, es de gran
importancia una caracterización de especies microbianas patógenas como
perspectiva de nuevos estudios.
Conclusiones
En el aire de la zona urbana de Calceta, se exceden los niveles de CO, MPS y
NPS establecidos en los Anexos 4 y 5 del TULSMA. Los niveles de agentes
microbiológicos, a pesar de presentar valores aberrantes, se mantienen en un
nivel considerado no dañino para la salud humana. Los niveles de
contaminantes que exceden lo estipulado en la normativa nacional, son
atribuibles a tráfico vehicular y al escaso índice verde urbano que existe en el
cantón Bolívar (2,36 m
2
por habitante).
Agradecimientos
Por la revisión del presente manuscrito y sugerencias en la ejecución de esta
investigación, los autores manifiestan su agradecimiento a Carlos Banchón.
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