Estimación de la estabilidad atmosférica para la Ciudad de Zacatecas, México

Abstract

RESUMEN: La contaminación del aire es un problema ambiental global y es la principal causa de muertes prematuras a nivel mundial, por lo que es necesario el monitorea de contaminantes del aire y estimar su dispersión en el ambiente. En el presente proyecto, se hizo uso de la clasificación modificada de Pasquill-Gifford para determinar las clases de estabilidad atmosférica, las cuales sirven para identificar de manera indirecta el aumento o disminución de la turbulencia mecánica y convectiva existente, condiciones que al mismo tiempo afecta la dispersión de contaminantes. Este estudio fue realizado en el municipio de Zacatecas para los años de 2019 y 2020. Se constrastaron los datos de concentraciones de monóxido de Carbono (CO) dióxido de azufre (SO2), óxido de nitrógeno (NOx), partículas PM10 y PM2.5 y ozono (O3) arrojados de la estación de monitoreo “Explanada del Congreso” con las clases de estabilidad atmosférica estimadas como el fin de observar la influencia de estas clases en dichos contaminantes. A partir de los resultados obtenidos, se identificaron las estaciones del año en las que existe una mayor y menos dispersión de contaminantes y emitió una seria de recomendaciones del uso de esta clasificación en la ciudad de Zacatecas. Se obtuvieron frecuencias máximas de la clase A entre las 9:00 y 12:00 horas, considerada la más inestable con valores de 52.22 % para la primavera, 53.57% para el verano, 44.87% para el otoño y 40% para el invierno. Se observó un comportamiento horario de dispersión de PM2.5, C=, NO2, y NO relacionado con las clases de estabilidad estimadas, visible mayormente en la estación de invierno es der que, cuando la clase A incrementó su frecuencia, la concentración de partículas disminuyó, y cuando la clase F incrementó, la concentración de partículas aumentó. Se obtuvieron mayores concentraciones de PM2.5, PM10 y =3 en las estaciones cálidas del año (primavera y verano) con valores promedio máximos de 11.73 µg/m3, 52.11 µg/m3 y 0.041ppm, respectivamente en horas diurnas. Por otor lado, para SO2 se obtuvieron mayores concentraciones en invierno y primavera con valores promedio máximos de 0.0003416 y 0.0003414 ppm. Entonces, se recomienda tomar en cuenta diferentes factores que puedan influir en la dispersión de contaminantes en la ciudad de Zacatecas, y respecto a los resultados obtenidos, hacer uso de esta clasificación solo en promedios horarios. Asimismo, la clasificación de Pasquill-Gifford se podría combinar con modelos atmosféricos para precisar con mayor confianza el comportamiento de partículas en distintos periodos del año. ABSTRACT: Air pollution is a global environmental problema and is the leadin cause of premature deaths worldwide, so it si necessary to monitor air pullutants and estimate their dispersion in the environment. In the present project, the modified Pasquill-Gifford classification was used to determine the atmospheric stability classes, which indirectly indent the increase or decrease of existing mechanical and convective turbulence, conditions that simultaneously affect the dispersion of pollutants. This study was carried out in the municipality of Zacatecas for the years 2019 and 2020. The data on concentrations of Carbon monoxide (CO) sulfur dioxide (SO2), nitrogen oxides (NOx), particles, and ozone (O3) released form the monitoring station “Explanada del Congreso” with the estimated atmospheric stability classes to observe the influence of the classes on said pollutants. The seasons of the year, with greater and lesser dispersion of pollutants were identified from thee results. Likewise, a series of recommendations for using this classification in the city of Zacatecas was issued. Maximum frequencies of class A were obtained between 9:00 and 12:00 hours, considered the most unstable with 52.22% for spring, 53.57 %for summer, 44.84 for autumn, and 40% for winter. Hourly dispersion behavior of PM2.5, CO, NO2 an NO related to the estimated stability classes was observed, visible mainly in the winter season. When class A increased its frequency, the concentration of particles decreased, and when class F increased, the concentration of particles increased. Higher concentrations of PM2.5, PM10, and O3 were obtained in the warm season (spring an summer), with maximum average values of 11.73 µg/m3, 52.11 µg/m3 and 0.041ppm, respectively in daytime hours. On the other hand, for SO2, higher concentrations were obtained in winter and spring with maximum average values of 0.0003416 and 0.0003414 ppm. Therefore, it is recommended to consider different factors that may influence the dispersion of pollutants in the city of Zacatecas and, regarding the results obtained, make use of this classification only in hourly averages. Likewise, the Pasquill-Gifford classification could be combined with atmospheric models to determine the behavior of particles in different periods with greater confidence.