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[footnoteRef:1] [1: Mycol Miguel Crispin Salazar. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4725-4150 email: 2020161036@unh.edu.pe Jose Andres Yalle Espinoza. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2867-9890 email: 2020161028@unh.edu.pe Kevin Tito-De la Cruz. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4469-701X email: sevasdark21@gmail.com Naysha Shantal Quispe Rodriguez. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2966-3601 email: 2019161039@unh.edu.pe Jhon Willer Sotacuro Gutierrez. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2247-2012 email: 2020161023@unh.edu.pe Juan Carlos Canales Paco. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3473-5198 email: 2020161030@unh.edu.pe ] “CONCENTRACIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO, DIÓXIDO DE NITRÓGENO Y DIÓXIDO DE AZUFRE EN LA CIUDAD DE HUANCAVELICA, PERÚ” CONCENTRATION OF CARBON DIOXIDE, NITROGEN DIOXIDE AND SULFUR DIOXIDE IN THE CITY OF HUANCAVELICA, PERU Mycol Crispin-Salazar1, Jose Yalle-Espinoza2, Jhon Sotacuro-Gutierrez3, Kevin Tito-De la Cruz4, Juan Canales Paco5, Naysha Quispe-Rodriguez6 Revista de Investigación Científica Tayacaja Universidad Nacional Autónoma de Tayacaja Daniel Hernández Morillo, Perú Volumen 4 Número 2 - 2021 2Universidad Nacional de Huancavelica, Perú pág. 1 pág. 1https://doi.org/10.46908/tayacaja.v4i2.172 Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0) Asesor: Mg. SILVESTRE SOTO NELSON ORCID: https://orcid.org/ 0000-0002-3794-4078 Email: Nelson.silvestre@unh.edu Asesor: Mg. Pedro Antonio Palomino Pastrana ORCID: https://orcid.org/ 0000-0001-7833-6805 Email: pedro.palomino@unh.edu.pe Resumen Desde hace unos años la contaminación ambiental, debido a los gases de efecto invernadero, ha sido motivo de constante preocupación para la sociedad que ha ido tomando conciencia de los riesgos que ese tema acarrea para la vida de los seres vivos en el planeta. El objetivo de este trabajo consistió en determinar las concentraciones de monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre en puntos de mayor densidad vehicular y emisión por pollerías en la ciudad de Huancavelica. Para la medición de los gases se eligió 2 puntos de la ciudad de Huancavelica como: barlovento (EMAPA) – sotavento (Plaza Santa Ana), las mediciones se realizaron con un tren de muestreo. Como resultado se obtendrá la concentración de los gases y se comparará con el ECA establecido para su conclusión final. Palabras clave: Gases contaminantes, Medio Ambiente, Efecto invernadero Abstract For some years now, environmental pollution, due to greenhouse gases, has been a source of constant concern for society, which has become aware of the risks that this issue entails for the lives of living beings on the planet. The objective of this work is to determine the concentrations of carbon monoxide, nitrogen dioxide and sulfur dioxide in points of highest vehicular density and emissions from poultry houses in the city of Huancavelica. For the measurement of gases, 2 points in the city of Huancavelica were selected as: windward (EMAPA) - leeward (Plaza Santa Ana), the measurements were made with a photography train. As a result, the concentration of the gases will be obtained and it will be compared with the ECA established for its final conclusion. Keywords: Polluting gases, Environment, Greenhouse effect Revista de Investigación Científica Tayacaja Universidad Nacional Autónoma de Tayacaja Daniel Hernández Morillo, Perú Recibo: 22 ago. – Aceptado: 29 nov. – Publicado: 22 nov. 2021 Volumen 4 Número 2 – 2021 ARTÍCULO CIENTÍFICO Revista de Investigación Científica Tayacaja Universidad Nacional Autónoma de Tayacaja Daniel Hernández Morillo, Perú pág. 1https://doi.org/10.46908/tayacaja.v4i2.173 pág. 9Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0) Introducción En la actualidad, el resultado del desarrollo y progreso tecnológico ha originado diversas formas de contaminación, las cuales alteran el equilibrio físico y mental del ser humano. Debido a esto, la actual contaminación se convierte en un problema más crítico que en épocas pasadas (Franco, 2012). En la ciudad de Huancavelica ha existido un crecimiento del parque automotor como son vehículos, motos y también mayor consumo de pollo a la brasa, en los últimos años; estos se han convertido en la mayor fuente de emisión de gases contaminantes al aire, dentro de estos gases encontramos: los óxidos SOx los NOx, el CO, el CO2, material particulado, el benceno, el plomo, entre otros tipos de gases. La contaminación del aire afecta la salud de la población, específicamente en las personas más vulnerables como niños, ancianos y personas que aquejan alguna enfermedad preexistente. Son la población más vulnerable, las mismas que se intensifican por las condiciones de pobreza y pobreza extrema. (Romero, Diego, & Álvarez, 2006). Las fuentes de emisión de contaminantes pueden ser móviles o estacionarias. La principal fuente móvil de contaminación del aire es el transporte vehicular, mientras que las fuentes estacionarias, pueden ser instalaciones fijas (industrias) que utilizan la quema de diferentes combustibles. También existen otras fuentes, como los incendios forestales y la quema de biomasa o basura y la que proviene de procesos naturales como erupciones volcánicas, tormentas de polvo, entre otras (Carnicer, 2008; WHO, 2016). Tellez, Rodriguez, & Fajardo, (2006) describen que el monóxido de carbono (CO) es considerado uno de los mayores contaminantes de la atmósfera terrestre. Sus principales fuentes productoras responsables de aproximadamente 80% de las emisiones, son los vehículos motorizados que utilizan combustibles como gasolina o diésel, los mismos que emiten gran cantidad de, dióxido de azufre (SO2) entre otros contaminantes como material particulado (Londoño, Correa, & Palacio, 2011). El objetivo del presente trabajo consistió en determinar las concentraciones del Dióxido de azufre (SO₂), dióxido de nitrógeno (NO₂) y monóxido de carbono (CO), entre dos puntos de mayor densidad vehicular y chimeneas en la ciudad de Huancavelica. Las emisiones vehiculares tienen una gran importancia por los daños que se están ocasionando en la salud y en el ambiente, teniendo en cuenta que este que este problema se agrava aún más con la congestión vehicular siendo este un fenómeno ascendente por la demanda y accesibilidad de compra de vehículos lo cual se puede deducir que hay mayor generación de emisión de gases que se descargan a la atmosfera, se llegó a concluir que las emisiones del 82% son correspondientes al monóxido de carbono (CO) siendo este uno de los factores a prevenir. (Saavedra, 2014). De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), cuanto más se reduzca la contaminación de aire, mejor salud cardiovascular y respiratoria tendrá la población. Asimismo, se reduciría la prevalencia de cáncer al pulmón y neumopatías crónicas y agudas, entre ellas el asma y accidentes cardiovasculares. (Salud,s.f.). Materiales y Métodos Equipos y materiales Tabla 1:Materiales;equipos y accesorios ITEM Actividad y objeto del gasto Unidad de medida Cantidad A Equipos e instrumentos Tren de muestreo Unidad 2 GPS Unidad 1 Cronómetro Unidad 1 B Materiales Soluciones captadoras Unidad 6 Fichas de campo Unidad 4 Extensión Metros 100 Cooler para el transporte de muestras Unidad 1 Marcador indeleble Unidad 1 Papel bond A4 Millar 1/2 Laptop Unidad 1 C Accesorios Cerco perimétrico Metros 40 Cascos color blanco Unidad 6 Zapato de seguridad Par/Pares 3 Chalecos reflectantes de seguridad Unidad 6 Guantes de látex Par/Pares 3 Fuente: Elaboración propia Ubicación de los puntos de monitoreo Para este estudio se fijaron dos puntos específicos de la ciudad de Huancavelica, así como también se tomó en consideración el horario de mayor número de circulación vehicular para realizar el monitoreo mediante un sondeo general. De manera que el estudio se realizó en horas diferentes: de 12:00pm a 12:00pm;de 12:15pm a 1:15pm y de 1:20pm a 9:20pm y los dos puntos para realizar las mediciones fueron: Tabla 2: Ubicación de los puntos de monitoreo N° Sector Coordenadas UTM Altura(msnm) CA-01 Plaza Santa Ana X: 503157 3692 Y: 8586432 CA-02 EPS EMAPA X: 503427 3694 Y: 8586529 Fuente: Elaboración propia Figura 1 Ubicación del Punto de Monitoreo en el Barlovento (CA - 01). Figura 2 Ubicación del Punto de Monitoreo en el Sotavento (CA - 02). Medición de los gases Para la medición de los gases se utilizó un tren de muestreo (rotámetro calibrado – N° LCA-0188-2022). Figura 3 Certificado de Calibración del Rotámetro. De este modo se realizó la captación de la concentración total de los gases en nuestros puntos de monitoreo barlovento y sotavento, para el cual utilizamos un rotámetro para la estimación de su caudal correspondiente para cada gas, posteriormente ensamblaremos el tren de muestreo y se empezará con el monitoreo para obtener resultados los cuales serán calculados según el protocolo del monitoreo de gases. Técnicas de monitoreo Las muestras, para ambos puntos, se tomaron haciendo uso del tren de muestreo equipado con un rotámetro, un manómetro debidamente calibrado y tubos borboteadores; en este último, se le incorporó las soluciones de captación, respectiva para cada gas a muestrear. Figura 4 Soluciones Captadoras. También es vital indicar que la presión para la absorción del aire fue de 300 mm Hg, con el cual, se obtuvo una adecuada área de contacto entre las burbujas formadas y la solución de captación correspondiente. Así mismo, también se debe tener en cuenta que la toma de muestra, se realizó a la altura de un metro (01 m) desde la superficie del suelo al equipo, para ello se empleó los trípodes. Figura 5 Tripode. El monitoreo para la determinación de la calidad del aire, se realizó siguiendo los lineamientos establecidos por el “Reglamento de Estándares Nacionales de Calidad de Aire” (D. S. N° 074-2001-PCM y D. S. N° 003-2008-MINAM) y el protocolo de monitoreo de la calidad del aire – DIGESA; el mismo que se describe en tres etapas (dos etapas de gabinete y una etapa de campo), dicha etapas se describen a continuación: Etapa previa en la zona a monitorear Elaboración del plan de monitoreo de gases. Elaboración del mapa de localización de los puntos de muestreo. En función a la rosa de vientos elaborada e interpretada. Figura 6 Mapa de localización de los puntos de muestreo. Elaboración del mapa de ubicación geográfica. Figura 7 Mapa de ubicación geográfica. Ubicación en el departamento de Huancavelica – Perú Latitud sur: 11º 59' 10'' Longitud oeste: 74º 34' 40'' Altura: 3660 msnm Elaboración de la rosa de viento para visualizar la dirección del viento: Para visualizar mejor la dirección del viento y ubicar posteriormente los puntos de monitoreo se obtuvo datos meteorológicos del SENHAMI – Huancavelica y se trabajó con ello en el software WR-PLOT. Figura 8 Rosa de Vientos. Figura 9 Georeferenciaon de la rosa vientos por Google Earth Pro. Etapa de campo Ya habiendo ubicado nuestros puntos de monitoreo sobre los cuales se trabajará, nos dirigimos al lugar previamente señalado para el monitoreo a las horas indicadas, reuniéndonos a las 10 am para distribuir de manera más eficiente nuestro tiempo y no retrasarnos, visualizando las condiciones adecuadas del clima o sus diferentes factores, empezamos con la instalación de nuestro tren de muestreo que posteriormente se explicará, cada dato rellenado en la cadena de custodia correspondiente (Anexo 9). Figura 10 Cadena de Custodia. Instalación del equipo de monitoreo (Tren de muestreo) y toma de muestra El tren de muestreo se instaló y se dejó en funcionamiento por un periodo de 24 horas para el muestreo del Dióxido de Azufre, 8 horas para el muestreo de monóxido de carbono y 1 hora para el muestreo del dióxido de carbono; teniendo como referencia al D. S. N° 074-2001-PCM, D.S. N° 003-2008-MINAM “Reglamento de Estándares Nacionales de Calidad Ambiental del Aire” y Protocolo de Monitoreo de la Calidad del Aire – DIGESA – 2005 (Anexo 10). Figura 11 Instalacion del Tren de Muestreo. · Muestreo de gases de Monóxido de Carbono (CO). Para el muestreo de este gas se emplean el tren de muestreo (método dinámico) donde se atrapa el gas en solución captadora (50 ml – enviada por el). El flujo de muestreo es de 0.50 litros por minuto durante 24 horas, entre el intervalo de tiempo de 12:05 pm de la fecha 17/12/22 hasta el 18/12/22 a la misma hora, de modo que al final de las 24 horas la solución captadora se envasa en un frasco de plástico y se envía al laboratorio. El análisis se realiza y los resultados se expresan en microgramos por metro cúbico (μg/m3). · Muestreo de gases de Dióxido de Nitrógeno (NO2). El muestreo del dióxido de nitrógeno contenido en el aire se realiza mediante un tren de muestreo, provisto de un burbujeador de vidrio poroso, por el cual la muestra de aire pasa a través de una solución absorbente alcalina de arsenito de sodio (50 ml – enviada por el laboratorio) a razón de 0.40 litros por minuto. El periodo para la toma de muestra es de 1 hora en la fecha de 17/12/22, luego del tiempo transcurrido la solución captadora se envasa en un frasco de plástico y se envía al laboratorio. · Muestreo de gases de Dióxido de Azufre (SO2). El método de muestreo consiste en absorber el dióxido de azufre contenido en el aire en una solución captadora (50 ml – enviada por el laboratorio) para formar un complejo; el flujo de succión es de 0.20 litros por minuto. El equipo utilizado es un tren de muestreo, que consiste en un absolvedor sencillo, una bomba de succión de aire y un medidor de flujo. El periodo para la toma de muestra fue 8 horas en la fecha de 17/12/2022. La determinación de este gas se realizó, empleando el método estandarizado de West-Gaecke, también conocido como el método de la Pararosanilina, utilizando un tren de muestreo, que consiste en un sistema dinámico compuesto por una bomba de presión–succión, un controlador de flujo y una solución captadora de tetracloromercurato sódico 0,1 M a razón de flujo de 0,2 L/min, en un periodo de muestreo de 24 horas. Los resultados son expresados en µg/m3. Cálculo de las Concentraciones. En el caso de los contaminantes gaseosos, según el protocolo de monitoreo: Se usará las siguientes ecuaciones: …... (1) Donde: M: Masa del contaminante, en μg (microgramos). Vstd: Volumen estandarizado de la muestra, en m^3 std. …... (2) Donde: Va = Volumen actual de la muestra en m^3, (en términos de temperatura ambiental y presión atmosférica promedio en kelvin, medida durante el periodo de muestreo. Ta = Temperatura ambiental promedio en kelvin, medida durante el periodo de muestreo. Tstd = Temperatura estándar = 298 kelvin Pstd = Presión estándar = 101.3 kpa = 760 mmHg = 1 atm …... (3) Donde: Qa = Flujo de muestro Promedio, en m^3/min. t = Tiempo o periodo de muestreo, en minutos. RESULTADOS Los parámetros meteorológicos pueden influir en el comportamiento cinético de los contaminantes ambientales en el aire (MARIO GARCÍA G.), como es el caso en el presente estudio, donde a una temperatura promedio de 10.9 °C la más alta registrada en el punto denominado Barlovento de la ciudad de Huancavelica contrastada con el porcentaje de humedad promedio de 68 % y una velocidad de viento con registro mínimo de 0.6 m/s permiten que el CO2 se mantenga a niveles próximos a la superficie terrestre y esté disponible para ser captado en el proceso de muestreo. Por otro lado, debe indicarse que la contrastación de los parámetros meteorológicos diferentes a los señalados anteriormente en cualquiera de los parámetros a muestrear y monitorear (CO2 o SO2) pueden influir permitiendo que estos asciendan a niveles más alejados de la superficie terrestre impidiendo su muestreo; o en el mejor de los casos la concentración de estos es simplemente mínima debido a que el proceso de combustión no influye en gran medida en la generación de los gases. Datos Temperatura:Tabla 3: Datos de temperatura DIA/MES/AÑO TEMPERATURA (°C) MAX MIN MED 17/12/2022 16.3 5 10.65 18/12/2022 17.9 4.4 11.15 Fuente: Senhami Temperatura promedio: 10.9°C Presión: Para determinar la presión y con la ayuda de la altura se hará uso, la siguiente ecuación, de la formula barométrica: Donde: Ph =Presión atmosférica a la altura sobre el nivel del mar Po= Presión atmosférica al nivel del mar e =Numero de Euler α=Contaste aleatoria h=altura sobre el nivel del mar. Donde: Po = Presión atmosférica al nivel del mar g = Constante de gravedad ρaire= Densidad del Aire Determinación de las presiones en (atm) en los puntos de monitoreo: Ph (CA-01) = 0.64656781 Ph (CA-02) = 0.64672056 Procedimiento de datos Empezamos a realizar el cálculo del volumen estándar que nos indica para cada gas como se nos indica en el protocolo de monitoreo de aire: Para los 3 gases a monitorear en el punto CA-01 (BARLOVENTO): Para el volumen actual de la muestra en m3: Va-SO2=288 Va-NO2=24 Va-CO=240 Para el volumen estandarizado de la muestra en m3 std: Vstd-SO2=195.356576 Vstd-NO2=16.2797146 Vstd-CO=162.797146 Para los 3 gases a monitorear en el punto CA-02 (SOTAVENTO): Para el volumen actual de la muestra en m3: Va-SO2=288 Va-NO2=24 Va-CO=240 Para el volumen estandarizado de la muestra en m3 std: Vstd-SO2=195.356576 Vstd-NO2=16.2797146 Vstd-CO=162.797146 Calculo de los Resultados Finales: Para el cálculo de las concentraciones de los contaminantes gaseosos, se utilizará las fórmulas según el protocolo de monitoreo para gases y de la mano con los datos de laboratorio obtendremos: Puntos de Monitoreo Gas a Monitorear M (masa del contaminante) en ug Vstd (volumen estandarizado de la muestra) en m3 Concentración (ug/m3) CA - 01 SO2 < 3.7 195.3565756 ----------- N02 0.27 16.27971464 0.01659 CO 140 162.7971464 0.86000 CA - 02 SO2 < 3.7 195.3565756 ----------- N02 0.22 16.27971464 0.01351 CO 136 162.7971464 0.83540 Tabla 4: Concentración de gases Fuente: Elaboración Propia Teniendo los resultados del laboratorio: Figura 12 Resultados del Laboratorio. Ahora procedemos a comprobar si la concentración excede o está permitida dentro del ECA para el aire que se concentra en nuestra área de estudio: Tabla 5: Comparación con los ECA Puntos Gases Concentración (ug/m3) ECA (ug/m3) Excede No Excede CA - 01 SO2 (24h) ---------------- 250 x NO2 (1h) 0.01659 200 x CO (8h) 0.86000 10000 x CA - 02 SO2 (24h) ---------------- 250 x NO2 (1h) 0.01351 200 x CO (8h) 0.83540 10000 x Fuente: Elaboración Propia DISCUSIONES Los valores de CO en los puntos P1, P2, P3 y P4 pertenecientes al distrito de Morales, en el primer monitoreo, fueron respectivamente 10910.42, 8144.79, 8505.21 y 11496.88 µg/m3. Asimismo, los valores de CO en los puntos 1 y 4, sobrepasan el ECA (10 000 µg/m3); mientras que los puntos 2 y 3 están por debajo de lo que requiere la normativa de calidad de aire D.S. 003-2017 MINAM. Estos valores se aproximan a los mencionados por el MINAM (2015) en el distrito de Morales, considerando fuentes móviles y tipo vehículos menores encontrándose un valor de CO de 9423.7 µg/m3. Asimismo, Téllez, Rodríguez & Fajardo (2006) mencionan que las principales fuentes de este contaminante son los vehículos automotores que utilizan como combustible gasolina o diésel y los procesos industriales, siendo responsables de aproximadamente 80 % de la cantidad de CO emitida a la atmósfera. También mencionar, el dióxido de azufre, el dióxido de nitrógeno y el monóxido de carbono, son partículas contaminantes en suspensión y son las que se monitorean en la mayoría de los países. Asimismo, el NO2 es liberado principalmente por la combustión de los motores de vehículos. Este contaminante tiene un efecto tóxico en los niños, afectando la función respiratoria y pulmonar (Marques, 2002). Por otro parte, otro problema que genera el NO2 y el SO2 es la lluvia ácida, la cual se forma normalmente a grandes alturas, en las nubes donde los óxidos de azufre y los óxidos de nitrógeno reaccionan con el agua, formando una solución de ácido nítrico y ácido sulfúrico (Santos, 2012). Asimismo, de acuerdo Bihari, Jain, Khirwadkar & Kulkarni (2013), el dióxido de azufre irrita los ojos, la nariz y la garganta. Cuando se inhala, causa problemas pulmonares graves, como asma, bronquitis, enfisema y cáncer de pulmón. El dióxido de nitrógeno daña el tejido pulmonar y puede restringir las vías respiratorias y causar enfisema. La contaminación del aire se puede prevenir solo si los individuos y las empresas dejan de usar sustancias tóxicas que causan la contaminación del aire en primer lugar Conclusiones Para el SO2 (24h). se halló una concentración menos a el L.C.M. (limite de cuantificación del método) tanto en el punto de Barlovento (CA-01) y en el Sotavento (CA-02), queriendo decir que la concentración hallada es muy baja, y así podemos decir que el gas contaminante SO2, no se supera los ECA para aire en la plaza de Santa Ana – Huancavelica. Para el NO2 (1h). se halló una concentración, de 0.01659 ug/m3 en el Barlovento (CA-01) y 0.01351 ug/m3 en el Sotavento (CA-02), queriendo decir que la concentración hallada es muy baja, y así podemos decir que el gas contaminante NO2, no se supera los ECA para aire en la plaza de Santa Ana – Huancavelica. Para el CO (8h). se halló una concentración DE 0.86000 ug/m3 en el Barlovento (CA-01) y 0.83540 ug/m3 en el Sotavento (CA-02), queriendo decir que la concentración hallada es muy baja, y así podemos decir que el gas contaminante SO2, no se supera los ECA para aire en la plaza de Santa Ana – Huancavelica. Referencias [1] Franco, J. F. (2012). Contaminación atmosférica en centros urbanos. Desafío para lograr su sostenibilidad: caso de estudio Bogotá. Revista EAN, 72, 193-204. [2] Carnicer, J. (2008). Modulo I. Contaminación ambiental. Contaminación Atmosférica. Máster en Ingeniería medioambiental y gestión del agua. [3] Romero, M., Diego, F., & Álvarez, M. (2006). La contaminación del aire: Su repercusión como problema de salud. Revista Cubana de Higiene y Epidemiología, 44(2), 1–14. [4] Londoño, J., Correa, M., & Palacio, C. (2011). ESTIMACIÓN DE LAS EMISIONES DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS PROVENIENTES DE FUENTES MÓVILES EN EL ÁREA URBANA DE ENVIGADO, COLOMBIA. Revista Escuela de Ingeniería de Antioquia, Medellin (Colombia), 16, 149–162. [5] Salud, O. M. (s.f.). Obtenido de http://www.who.int/topics/air_pollution/es/. [6] Marqués, M. J. (2002). Ambiente e pulmão. J. Pneumologia, 28 (5), 261-271. Recuperado de http://dx.doi.org/10.1590/S0102-35862002000500004. [7] Bihari, S. Jain, S. Khirwadkar, P. & Kulkarni, S. (2013). 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