b o l e t i n - mce2.org · un total de 46 escuelas del distrito federal tomaron parte en el evento...

Copyright © 2006 Molina Center for Energy and the Environment

Hagamos un Milagro por el Aire ..... 2Contribuciones para la Ciencia .......... 2Taller de Trabajo en León ........... 4Proyecto Cd. de México ................... 5Monitoreo de la Calidad del Aire ... 6Emisiones por Quema de Biomasa 7Covarianza Turbulenta ................... 8Emisiones de SO2 ........................... 9Aerosoles Orgánicos ....................... 10Formaldehído ................................ 11Modelación de Ozono ................. 12AOS y Oxígeno Impar ....................13SO2 en el Complejo Industrial de Tula 14Pronósticos de Ozono .................... 16PIXE/PESA y AMS ........................17Propiedades Ópticas de Aerosoles 18Emisiones Vehiculares .................. 19Isótopos PM2.5 ......................... 20Aerosoles Orgánicos Oxigenados 21NARSTO ..................................... 22Encuentro de Jóvenes ..................... 23

Palabras del Editor:El año 2007 fue muy productivo para el Molina Center (MCE2) y todos sus colaboradores. Los científicos que participaron en la campaña MILAGRO continúan analizando y evaluando las extensas bases de datos obtenidas de las diferentes mediciones y experimentos, al igual que con la redacción de artículos para su publicación en revistas científicas. Asimismo, hemos organizado una reunión del equipo científico MILAGRO y convocado a diversas sesiones especiales sobre megaciudades en conferencias internacionales. El alcance de las actividades de educación y divulgación se ha ampliado para incluir a los tomadores de decisiones, pasantes, maestros y estudiantes de educación secundaria y preparatoria. Me gustaría agradecer a todos los que han contribuido con artículos para el boletín. No duden en enviarnos sus sugerencias y comentarios.

Con los mejores deseos.Luisa Molina

Molina Center for Energy and the Environment

B O L E T I NOtoño 2007/Invierno 2008

Ceremonia Inaugural del Taller sobre política ambiental en León (izquierda a derecha): F.J. Camarena (representante de SEMARNAT, Guanajuato), V. Gutiérrez (DG, CENICA), E. Kato (DG, Inst. Ecología, Guanajuato), L.T. Molina (MCE2), O. Cabrera (CEC).

Ceremonia Inaugural de la Segunda Conferencia Científica MILAGRO (izquierda a derecha): L.T. Molina (MCE2), A. Fernández (Presidente, INE), M. Delgado (Secretaria, SMA-GDF), A. Estivill (DG, Norte América, SRE), G. Velasco (Secretario, SMA-Edomex)

En este Número

Ceremonia de clausura de “Hagamos un MILAGRO por el Aire” el 19 de mayo de 2007.

Ciudad de Manila, Filipinas (Feb. 2007)

Asistentes durante la Conferencia

Copyright © 2008 Molina Center for Energy and the Environment Página 2

Otoño 2007/Invierno 2008

Programa Educativo “¡Hagamos un MILAGRO por el aire!”Contribución de Luisa T. Molina y Marina E. Leal (MCE2)

Para proteger el ambiente se requiere de la participación de todos los sectores que conforman la sociedad. Los ciudadanos deben estar bien informados a fin de tomar decisiones ambientales en su vida. Por esta razón, uno de los principales componentes del Molina Center for Energy and the Environment (MCE2) es el Programa de Educación y Divulgación que tiene como objetivo fomentar la conciencia y el conocimiento que tiene la población sobre temas y retos ambientales. La campaña MILAGRO 2006, que por sus siglas en inglés significa: Iniciativa para Megaciudades: Observaciones de Investigación Locales y Globales, ha sido el proyecto científico de colaboración internacional más grande para el estudio de las emisiones contaminantes de una megaciudad y el análisis de sus impactos locales, regionales y globales, el cual ofreció al MCE2 una oportunidad inigualable para iniciar su programa educativo.Aprovechando la presencia en México de expertos internacionales durante la Campaña MILAGRO, el Centro organizó una amplia gama de actividades educativas en colaboración con el Instituto Nacional de Ecología, la UNAM y otras instituciones mexicanas: conferencias, una exhibición de carteles, visitas guiadas hacia los sitios de monitoreo de la calidad del aire, talleres de meteorología para jóvenes, estancias de investigación para los estudiantes de Universidad y el concurso de “Hagamos un MILAGRO por el aire!” para los estudiantes de secundaria y bachillerato.

El concurso de cartel y ensayo “¡Hagamos un MILAGRO por el aire!” comenzó como un proyecto piloto durante el periodo escolar 2005-2006 enfocado hacia estudiantes de secundaria y bachillerato para fomentar la conciencia y el conocimiento sobre la contaminación atmosférica. Otro de sus objetivos fue el de ofrecer a los estudiantes la posibilidad de expresarse y proponer alternativas para el mejoramiento ambiental desde su propio ámbito de acción y fomentar el interés por la ciencia y las carreras científicas.Un total de 46 escuelas del Distrito Federal tomaron parte en el evento piloto. La respuesta de las escuelas fue muy buena, por lo que el MCE2 decidió organizar una nueva edición del concurso durante el ciclo escolar 2006-2007. En la segunda fase de actividades, el programa incluyó escuelas de toda la Zona Metropolitana del Valle de México. Diferentes instituciones colaboraron en la organización del segundo concurso: la Dirección General de Educación Secundaria Técnica (SEP), el Programa Jóvenes hacia la Investigación y la Dirección General de Incorporación y Revalidación de Estudios (UNAM), la Dirección General de Educación Media Superior del Estado de México, el Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de México y el Instituto Nacional de Ecología.Se formó un Comité Asesor en el que participaron expertos en educación media a fin de mejorar el diseño y planeación del concurso. Con objeto

continua en la página 23

Contribuciones Importantes de MILAGRO para la Ciencia Atmosférica en el 2007 Durante el año 2007 los participantes de la Campaña MILAGRO continuaron con la revisión de la calidad de los datos obtenidos de las mediciones realizadas en marzo del 2006, datos que por cierto han sido resguardados en archivos electrónicos de gran tamaño. Varios grupos han tenido ya la oportunidad de realizar análisis exhaustivos de ellos, en algunos casos utilizando modelos alimentados con diversas bases de datos experimentales. Los resultados preliminares han sido presentados en diferentes foros, incluyendo las reuniones científicas entre los participantes de MILAGRO y en conferencias internacionales. A continuación se enlistan algunos de los principales foros y reuniones donde se han presentado recientemente resultados de las campañas MCMA-2003 y MILAGRO-2006:1) Cinco sesiones especiales sobre Grandes Centros Urbanos: La Calidad del Aire y los Impactos Climáticos de Escala Local a Global. Reunión de otoño de la Unión de Geofísica Americana (AGU, por sus siglas en inlgés), San Francisco, California, 10 al 14 de diciembre del 2007.2) Sesión Especial sobre Contaminación Atmosférica en Megaciudades: Impactos Urbanos, Regionales y Globales. Asamblea Conjunta de la AGU, Acapulco, México, 22 al 25 de mayo del 2007.3) Segunda Conferencia Científica MILAGRO, México, D.F., 15 al 18 de mayo del 2007.4)Sesión Especial sobre los Impactos de las Megaciudades a Escala Regional y Global, Asamblea General de la Unión Geofísica Europea, (EGU por sus siglas en inlgés), Viena, Austria,16 al 20 de abril del 2007Los principales hallazgos de estas campañas se han sido publicados en diversos artículos en una edición especial de la revista científica Química y Física Atmosférica (ACP por sus siglas en inglés), así como en otras revistas arbitradas sobre ciencias atmosféricas y ambientales. Estos hallazgos están mostrando muchos aspectos nuevos e interesantes sobre la química atmosférica dentro y en áreas aledañas de la ZMVM. Asimismo, han aumentando de manera considerable nuestro conocimiento sobre las propiedades químicas y físicas de la atmósfera contaminada y altamente reactiva de la ciudad, como también sus impactos a nivel regional. Varios de estos hallazgos son incluidos en este boletín.Podemos anticipar que muchos hallazgos nuevos seguirán apareciendo de los resultados de MILAGRO, y que contribuirán fuertemente a mejorar nuestro conocimiento sobre la contaminación del aire en megaciudades y sus efectos adversos en la salud humana, viabilidad de los ecosistemas, y cambio climático, tanto en escala urbana, como regional y hasta hemisférica. Esta información proveerá el conocimiento científico necesario para que los tomadores de decisiones mexicanos puedan diseñar políticas efectivas, así como también servirá para ayudar a resolver los problemas de contaminación del aire de otras megaciudades del mundo.Segunda Conferencia Científica MILAGROLa Segunda Conferencia Científica MILAGRO se realizó del 15 al 18 de mayo del 2007 en las nuevas oficinas de la Secretaría de Relaciones Exteriores de México, ubicadas en el Centro Histórico de la ciudad. En esta conferencia se buscó que los participantes de MILAGRO discutieran los hallazgos científicos obtenidos de los análisis y evaluación de las mediciones realizadas en marzo del 2006 a través de la comparación entre los resultados de las mediciones y de los modelos numéricos, así como también entre las mediciones hechas a nivel de superficie con aquellas hechas en aeronaves y satélites. De igual manera se buscó que se identificaran temas trascendentales que necesitan ser trabajados de manera multidisciplinaria, así como faltantes de información y nuevos análisis, y futuros trabajos. La agenda se dividió en sesiones plenarias, de grupos de trabajo por temas específicos y de carteles. Las sesiones de carteles se llevaron a cabo diariamente de las 5 a las 7 pm, permaneciendo los carteles en exposición durante los cuatro días del evento para su discusión durante los periodos de descanso.

A. Fernandez, L.T. Molina y M. Salgado en la ceremonia de inauguración

Copyright © 2008 Molina Center for Energy and the Environment Página �


continua en la página 22

En la Ceremonia Inaugural celebrada el 15 de mayo, el anfitrión, el Consejero Alejandro Estivill Castro, Director General para América del Norte (SRE) ofreció unas palabras de bienvenida a los participantes, seguido de una breve introducción sobre la Campaña MILAGRO por parte de la Dra. Luisa T. Molina, Presidenta del Comité Organizador, seguido de las palabras de apertura por parte de la Lic. Martha Delgado Peralta, Secretaria de Medio Ambiente del Gobierno del Distrito Federal, el M.P.P. Guillermo Velasco Rodríguez, Secretario de Medio Ambiente del Estado de México, el Consejero David Wagner, Consejero para el Ambiente, Ciencia y Tecnología de la Embajada de Estados Unidos, y el Dr. Adrián Fernández, Presidente del Instituto Nacional de Ecología. En los primeros dos días se realizaron sesiones plenarias organizadas en 5 categorías: introducción, observaciones desde aeronaves y satélites, estudios sobre salud, gases y fotoquímica, modelación, y aerosoles (química, microfísica y propiedades ópticas). El tercer día se llevaron acabo dos sesiones para los grupos de trabajo, cada sesión contempló tres grupos paralelos con temas diferentes: GT1 - Química a distancias cercanas de la ZMVM; GT2 - Meteorología, transporte y modelación; GT3 - Propiedades ópticas de los aerosoles y sus efectos radiativos; GT4 - Química a distancias medias y lejanas de la ZMVM; GT5 - Química y microfísica de los aerosoles; GT6 – Emisiones. El objetivo de estos grupos de trabajo fue identificar los principales hallazgos por tema, identificar los lapsos o “huecos” de información, análisis faltantes y los métodos para solucionarlos. Las sesiones de trabajo fueron precedidas por dos presentaciones sobre los co-beneficios de la calidad del aire, el cambio climático y el transporte de contaminantes a largas distancias. El último día se presentaron los informes de cada grupo de trabajo, y las conclusiones y avisos finales del evento.

El martes por la noche los participantes de la Campaña MILAGRO asistieron a una recepción en el Hotel Sheraton auspiciada por el Dr. Adrián Fernández del Instituto Nacional de Ecología. Asimismo, el jueves 17 de mayo, se estrenó el Documental de la Campaña MILAGRO en el Palacio de la Autonomía del Centro Histórico, donde se ofreció una recepción posterior con música y bocadillos.La conferencia científica se llevó a acabo con mucho éxito, reuniendo cerca de 225 científicos, especialistas y técnicos, quienes participaron en las diversas presentaciones y discusiones durante los 4 días del evento. La agenda, resúmenes de los trabajos presentados, las presentaciones orales y carteles, así como los reportes de los grupos de trabajo por temas específicos están disponibles en la página web del MCE2. Muchos de los asistentes a la segunda reunión científica de MILAGRO viajaron a Acapulco para asistir a la Asamblea Conjunta de la AGU celebrada del 22 al 25 de mayo del 2007. Esta fue la primera Asamblea Conjunta de la AGU realizada en América Latina. Se llevó a cabo una sesión especial sobre “Contaminación Atmosférica en las Megaciudades: Impactos Urbanos, Regionales y Globales” convocada por Luisa T. Molina (MIT y MCE2, EUA), junto con Beatriz Cardenas (CENICA, INE/SEMARNAT, México), Paulo Artaxo (Institute of Physics, University of Sao Paulo, Brasil) y Agustín García (CCA/UNAM, México). Los organizadores de las sesiones ofrecieron una conferencia de prensa para señalar los principales puntos discutidos en la sesión y remarcar la importancia del tema. La revista Science News publicó un artículo relacionado a esta conferencia de prensa en su edición del 8 de septiembre del 2007.

Reunión de Otoño de la Unión de Geofísica Americana 2007En la reunión de otoño de la AGU realizada del 10 al 14 de diciembre del 2007 en San Francisco, California, los proyectos MILAGRO e INTEX-B se unieron con el proyecto TexAQS para organizar cinco sesiones especiales alrededor del tema sobre contaminación atmosférica:

Grandes Centros Urbanos: Calidad del Aire e Impactos Climáticos desde una Escala Local a una GlobalA32: Transporte y Transformación de Contaminantes Atmosféricos en Escalas Regional y GlobalA33: Evaluación de los Modelos de Calidad del Aire y de los Inventraios de Emisión Usando Métodos “Bottom-Up” y “Top-Down”A34: Procesos Químicos Diurnos y Nocturnos en Atmósferas Contaminadas

A36: Observaciones satelitales y su aplicación en la calidad del aireA37: Efectos urbanos en el forzamiento radiativo, aerosoles y nubes

Estas cinco sesiones fueron precedidas por una sesión introductoria (A11D) coordinada por los doctores Luisa T. Molina y Jeffrey Gaffney, donde se invitó a cinco conferencistas para exponer los panoramas de las políticas referentes a la reducción de emisiones en los centros urbanos más grandes del mundo y sus impactos a nivel local, regional y global. Al final de esta sesión se realizó un panel de de discusión. Los cinco conferencistas invitados y los títulos de sus ponencias fueron:

Paulo Artaxo (Instituto de Física, Universidad de Sao Paulo) “Air Pollution in Megacities: Sources and Regional/Global Effects”Victor Hugo Páramo (Gobierno del Distrito Federal, Secretaría del Medio Ambiente) “Air Quality in Mexico City: Policies Implemented for its Improvement” Tong Zhu (Colegio de Ciencias Ambientales, Universidad de Beijing) “Overview on the Air Pollution Issues of the City Clusters in China and its Control Strategies”Terry Keating (EPA EEUU, OAR/OPAR) “Hemispheric Transport of Air Pollutants: Issues, Progress, and Implications”V. Ramanathan (Centro de Ciencias Atmosféricas, Scripps/UCSD) “Air Pollution, Greenhouse Gases and Climate Change”

La respuesta por parte de los participantes hacia las sesiones especiales fue excelente, se recibieron más de 300 resúmenes, que resultaron en 18 sesiones de conferencias y 6 de carteles. Las sesiones contaron con buena asistencia. Varios de los estudios presentados durante la conferencia se incluyen en este boletín. El enorme éxito de la sesión introductoria se hizo evidente por las excelentes presentaciones y estimulantes discusiones abiertas al público.

A petición de la oficina de prensa de la AGU, la Dra. Luisa T. Molina organizó una conferencia de prensa que se efectuó el 10 de diciembre de 2007 para hablar sobre la calidad del aire en zonas urbanas. En esta conferencia de prensa también participaron Tong Zhu (Colegio de Ciencias Ambientales, Universidad de Peking); Scott Herndon (Aerodyne Research, Inc.) y David Parrish (NOAA/ESRL/División de Ciencias Químicas). A continuación se presenta el resumen de esta conferencia de prensa.

Avances en el Conocimiento de la Contaminación Atmosférica en Ciudades GrandesLos contaminantes de la atmósfera en forma de materia particulada (PM) o en fase gas continúan siendo una amenaza para la salud humana, reduciendo la visibilidad, atrofiando el crecimiento de las plantas y causando deterioros en el exterior de los edificios y otras infraestructuras en las ciudades más grandes del mundo. Sin embargo, los avances en la tecnología para medir la contaminación del aire, tanto a tiempo real como casi a tiempo real, y las mejoras en los modelos de calidad del aire han permitido a los científicos entender mejor la interacción entre las fuentes de las emisiones contaminantes y los procesos atmosféricos que producen como resultado una contaminación ambiental severa. Esto permitirá diseñar prácticas más efectivas sobre la gestión de la calidad del aire. Las sesiones especiales sobre la calidad del aire urbano en la Conferencia de la AGU de otoño 2007 ayudaron a destacar innovadores programas de mediciones en Beijing, la Ciudad de México y Houston que han resultado en importantes descubrimientos sobre los impactos de las fuentes primarias (emisión directa) de contaminantes y los procesos químicos que producen materia particulada fina y contaminantes secundarios en fase gas.

Científicos chinos presentaron estudios sobre el diseño de estrategias de control de la contaminación del aire para asegurar que la calidad del aire sea aceptable durante los Juegos Olímpicos de Beijing 2008. En 2007, el número de vehículos en la ciudad de Beijing llegó a los tres millones. Con base en estudios previos, en especial CAREBEIJING (Campaigns of Air Quality REsearch in BEIJING and Surrounding Region) en 2006, se han identificado a las emisiones vehiculares como una de las mayores fuentes de la contaminación del aire en esa ciudad. Para evaluar que tan eficientes han sido las iniciativas de control de tráfico para la



En los últimos años, la comunidad científica mexicana e internacional ha generado información y conocimiento sobre la contaminación atmosférica, en particular sobre diferentes aspectos relacionados con la dispersión y transporte de contaminantes la caracterización de partículas suspendidas finas y los compuestos tóxicos y precursores orgánicos volátiles (COVs). Asimismo, se ha generado una gran cantidad de información y conocimiento sobre la contaminación atmosférica en algunas ciudades como es el caso de las campañas intensivas de medición en la Zona Metropolitana del Valle de México y en Salamanca cuya información y conocimiento generado es necesario difundir entre tomadores de decisiones a nivel local y federal como apoyo en el diseño e implementación de programas y políticas públicas.

Por su parte, funcionarios de los tres niveles de gobierno relacionados con la prevención, control y gestión de la contaminación del aire requieren contar con elementos y fundamentos científicos que les permitan tomar decisiones. Si bien en nuestro país existe poca interacción entre el sector académico y el sector gobierno para identificar y diseñar programas y políticas públicas eficientes y efectivas, es necesario fomentar aún más esta interacción.

Se llevó a cabo un taller de trabajo en León, Guanajuato los días 16 y 17 de noviembre del 2007. Este taller reunió a investigadores científicos de reconocida trayectoria en temas de contaminación atmosférica y a funcionarios de los tres niveles de gobierno relacionados con la prevención, control y gestión de la contaminación del aire con el objetivo de identificar conjuntamente cuáles de los últimos hallazgos científicos pueden ser utilizados para fundamentar el diseño e implementación de programas y políticas públicas en contaminación del aire. La meta de este taller fue la de estimular el diálogo y promover la colaboración entre sectores que normalmente no interactúan de una forma eficiente y oportuna, el sector académico y el sector gobierno. Al igual que analizar, a través de la presentación de hallazgos científicos recientes por miembros de la comunidad científica en temas de contaminación atmosférica y a través de los problemas y retos de la contaminación del aire en ciudades mexicanas por funcionarios de los tres niveles de gobierno, el diseño e implementación de políticas públicas de estos hallazgos.

Los objetivos particulares del taller han sido los siguientes: 1. Conocer los hallazgos científicos recientes relacionados con emisiones, meteorología, partículas suspendidas y compuestos orgánicos volátiles que deben ser consideradas para fundamentar el diseño de políticas públicas. 2. Conocer los problemas y retos a los que se enfrentan funcionarios de los tres niveles de gobierno de este país relacionados con la prevención, control y gestión de la contaminación atmosférica 3. Identificar conjuntamente entre el sector académico y el sector gobierno las implicaciones de estos hallazgos científicos en el diseño e implementación de programas y políticas públicas para prevenir la contaminación atmosférica en ciudades mexicanas.

Organizadores. La organización de este evento es posible gracias a la participación y estrecha colaboración entre el Instituto de Ecología a través de la Dirección de Investigación y Capacitación Ambiental (DGCENICA), el Molina Center for Energy and the Environment (MCE2), el Gobierno del Estado de Guanajuato a través de la Dirección General del Instituto de Ecología de Guanajuato, la Fundación México-Estados Unidos para la Ciencia. y la Comisión de Cooperación Ambiental de América del Norte.

Actividades Realizadas. Durante los meses de octubre, los responsables técnicos de DGCENICA, MCE2 y FUMEC definieron coordinadamente, fecha y lugar del evento. La fecha se definió principalmente con base en la disponibilidad del mayor número de investigadores que habían sido considerados para participar como ponentes o como moderadores. Se definió que el taller se conformaría con un día de presentaciones, a su vez divididas en dos grupos. En el primer grupo de presentaciones se consideró invitar a científicos que presentaran de forma amena pero rigurosa los principales

hallazgos científicos en materia de contaminación atmosférica. El segundo grupo de presentaciones orales consistió en un panel en el que funcionarios de alto nivel de gobiernos estatales y federales relacionados con la gestión de la calidad del aire presentaran los retos y logros a los que se enfrentan en materia de contaminación atmosférica. El segundo día se conformó con dos sesiones de trabajo cada una conformada por dos temas. Científicos y funcionarios públicos apoyaron en la moderación de estos grupos de trabajo en los que también participaron personas de diferentes disciplinas e instituciones.

Las instituciones participantes se coordinaron para elaborar una lista de cerca de 60 invitados a este taller. Por su parte, el Instituto de Ecología de Guanajuato envió invitaciones a interesados en la localidad y se encargó del diseño e impresión de los programas de mano. La CCA apoyó con la reservación y pago de habitaciones para aproximadamente 18 científicos y funcionarios públicos que fungieron como ponentes o como moderadores en las mesas de trabajo.

Conclusiones. Se cumplieron exitosamente todos los objetivos planteados para este taller. Científicos mexicanos y extranjeros discutieron sobre los más recientes hallazgos científicos en temas de contaminación atmosférica con implicaciones en la elaboración y evaluación de programas y políticas públicas con un público compuesto por funcionarios públicos de gobiernos estatales y federal. Se presentaron por parte de funcionarios públicos de gobiernos estatales y federal los principales retos y logros en contaminación del aire a los cuales se enfrentan. Todos los participantes coincidieron en que este tipo de foros debe seguir promoviéndose para acercar más a estos dos sectores y lograr de forma sinérgica una solución al problema de la contaminación del aire. Se propuso por tanto la organización de un taller posterior a este para el año 2008. Así mismo, se identificaron temas que deben ser analizados a través de foros similares, por ejemplo un foro sobre impactos por contaminación del aire en ecosistemas. Los participantes también tuvieron la oportunidad de interactuar socialmente durante una recepción ofrecida por el Molina Center (MCE2) y el Instituto de Ecología de Guanajuato. En general fue un taller muy productivo y estimulante para los organizadores y participantes.

Taller sobre las Implicaciones de Nuevos Hallazgos Científicos en Política Ambiental

Foto superior: Conferencistas y moderadores en una recepción durante el Taller de Trabajo en León, Gto.Foto inferior: Participantes de México durante la conferencia de NARSTO en Chicago el 9 de noviembre del 2007.



Los miembros del Programa Integral sobre Contaminación del Aire Urbana, Regional y Global de MIT o alumnos egresados del proyecto MCP, continúan haciendo aportaciones importantes en apoyo a la causa ambiental en diferentes capacidades alrededor del mundo.

A partir de esta edición, se dedicará una columna del boletín a celebrar los logros y éxitos de alumnos del proyecto MCP alrededor del mundo. En esta primera edición de la columna les presentamos a los alumnos de MCP que están basados en el área de Research Triangle Park en Carolina del Norte.

Invitamos cordialmente a que los alumnos de MCP nos envíen información y fotos acerca de sus avances y logros personales o profesionales para incluirlos en esta columna a: Samudra Vijay <[email protected]> o a Luisa Molina <[email protected]>.

Varios alumnos egresados del proyecto MCP han estado aplicando sus habilidades para mejorar el ambiente mediante el estudio sobre las relaciones entre energía, calidad del aire y cambio climático. Entre ellos están los doctores Rebecca Dodder, Julia Gamas, y Samudra Vijay quienes trabajan actualmente en la Agencia de Protección del Ambiente de los EEUU (EPA, por sus siglas en inglés) en Research Triangle Park en Carolina del Norte, también está el Dr. Jason West, recién integrado a la Universidad de Carolina del Norte como profesor asistente en el Departamento de Ciencias Ambiéntales e Ingeniería, y Anjali Mahendra,socio mayoritario de la compañía ICF.

Como parte del equipo del Proyecto Ciudad de México del MIT, Rebecca Dodder trabajó en la construcción de escenarios futuros en temas relacionados con políticas de transporte y administración de sistemas. Actualmente, es un miembro clave del grupo de trabajo de Evaluación Estratégica e Integral (ISA-W) de la División de Control y Prevención de la Contaminación del Aire de la EPA. Actualmente Rebecca, como parte de su trabajo de

postdoctorado, está involucrada en la investigación de biocombustibles,explorando las implicaciones de añadir biomasa y biocombustibles a la mezcla de energía para satisfacer la demanda creciente de varios sectores de la economía de los Estados Unidos.

El trabajo de investigación de Julia Gamas versó sobre diversos aspectos del comportamiento del traslado y movimiento en la Ciudad de México. Julia desarrolló un modelo de transporte que relaciona información sociodemográfica con las decisiones de viaje de las personas. El modelo se construyó de manera espacial utilizando sistemas de información geográfica (GIS, por sus

siglas en inglés). En la actualidad este modelo lo ha estado empleando el Centro Mario Molina para Estudios Estratégicos de Energía y el Ambiente como base en sus investigaciones sobre demandas futuras de transporte. Hoy en dia, Julia trabaja para la oficina de Investigación y Desarrollo de la EPA de EEUU investigando cuestiones relacionadas con el petróleo, gas natural y carbón. También se encuentra analizando la distribución logística de etanol empleando sistemas GIS.

Anjali Mahendra trabajó en el diseño de estrategias para manejar los congestionamientos viales y mejorar la calidad del aire en la Ciudad de México, con particular interés en los impactos ambientales, sociales y políticos relacionados con la implementación de cuotas de peaje dentro de la ciudad para evitar congestionamientos. Como candidato a doctorado en el Departamento de Estudios Urbanos y Planeación del MIT realizó un estudio

comparativo de los retos institucionales en la implementación de políticas en transporte y el manejo de su demanda en cuatro ciudades latinoamericanas: Bogotá, Sao Paulo, Santiago y la Ciudad de México. Actualmente está terminando su tesis en el MIT y trabajando como Asociada Senior en el departamento del Ambiente, Transporte y Reglamentación de la compañía ICF Internacional.

Samudra Vijay, otro exalumno del MCP, realizó investigaciones sobre el impacto de la generación de electricidad y del sector industrial en la contaminación del aire de la Zona Metropolitana del Valle de México. Samudra es ahora un becario investigador de ORISE en la EPA trabajando en la modelación de sistemas de energía y en el desarrollo de herramientas para analizar

políticas de reducción de la contaminación del aire con base en el mercado.

Jason West está interesado en los problemas de la contaminación del aire y cambio climático; su objetivo principal es explorar los problemas ambientales y sus relaciones la con ciencia y política ambiental. Utilizando modelos de química atmosférica, el Dr. West explora los impactos de los cambios en las emisiones sobre la calidad del aire a nivel global, el transporte internacional

de contaminantes (enfocándose en el ozono y la materia particulada), y el forzamiento radiativo del clima. Sus investigaciones recientes se han enfocado en las emisiones de metano. En el futuro, planea estudiar cómo los objetivos de mejorar la calidad del aire y reducir el calentamiento de efecto invernadero se pueden cumplir simultáneamente.

Exalumnos del “Proyecto Ciudad de México (MCP)” – establecidos en Carolina del Norte Contribución de Samudra Vijay y Rebecca Dodder

Alumnos de MIT y familia: Rebecca (con Aldo); Samudra (con Lalita, Pari, y Soumya) Reunión del personal del MCE2 y sus familias.



El sensor MODIS (Espectrómetro de Imágenes de Resolución Moderada) a bordo de los satélites Terra y Aqua lanzados por la NASA en 1999 y 2002 respectivamente, fue el primer sensor diseñado para extraer las propiedades de los aerosoles en la atmósfera a partir de observaciones desde satélites. Las mediciones disponibles de alta resolución espacial de este sensor nos motivaron a analizar su potencial para evaluar el espesor óptico de los aerosoles (τa) sobre ciudades, en particular sobre megaciudades. Las mediciones del τa en áreas urbanas desde satélites sufren de incertidumbres debido a las suposiciones necesarias sobre las propiedades ópticas de los aerosoles y la reflectancia de la superficie de la misma ciudad. Esto nos lleva a preguntarnos ¿cómo y qué tan precisas pueden ser estas mediciones para ser útiles en el control de la calidad del aire en áreas urbanas? Este artículo se enfoca a responder esta pregunta, empleando resultados del proyecto MILAGRO realizado en la Ciudad de México en 2006. Se presentan resultados de las propiedades reflectivas de la Ciudad de México, y de que tan precisas necesitan ser las suposiciones de la dependencia espectral de la superficie para obtener el τa correcto en áreas urbanas. Para este estudio se midió τa con fotómetros portátiles en 5 sitios diferentes de la Ciudad de México como parte del estudio MCMA-2006 de la campaña MILAGRO. De manera paralela la NASA operó el sistema CIMEL de la red robótica global de aerosoles (AERONTE) en los tres supersitios de monitoreo de la campaña MILAGRO (T0, T1 y T2). Todos estos instrumentos se mantuvieron en operación durante marzo del 2006, aportando datos adicionales de la radiación a 0.66 μm y 2.1 μm a la medida con MODIS. Estos datos se usaron para caracterizar mejor las propiedades de reflectancia de la superficie sobre diferentes coberturas superficiales dentro de y en los alrededores de la Ciudad de México. De gran utilidad fue también la base de datos de AERONET de la Ciudad de México desde 1999 para determinar las principales propiedades ópticas de la región (datos proporcionados por Armando Leyva (UNAM) y Brent Holben (NASA Goddard)).

La razón de reflectancia de la superficie definida por el cociente entre la radiación visible (VIS) y la radiación en el infrarrojo cercano (SWIR) es un parámetro importante para determinar el τa a partir de las mediciones del sensor MODIS. A partir de razones VIS/SWIR determinadas empíricamente, la determinación de τa con MODIS se basa en la reflectancia de la superficie en la banda SWIR (2.1 mm), donde la interacción entre la radiación solar y la capa de aerosoles es pequeña, para predecir las reflectancias visibles en las bandas azul (0.47 μm) y roja (0.66 μm). Por ende, es necesario conocer la razón VIS/SWIR correcta en la determinación del espesor óptico de los aerosoles a través de las mediciones del sensor MODIS.

La razón RED/SWIR representativa de los sitios urbanos analizados en este trabajo fue de 0.73±0.06, como se muestra en la Figura 1. Para los sitios no urbanizados esta razón fue significativamente diferente, aproximadamente 0.55. El espesor óptico de los aerosoles obtenido de las radiaciones medidas con el sensor MODIS en una resolución espacial de 1.5 km x 1.5 km y promediadas dentro de celdas de 10 km de altura se compararon con los promedios de una hora de los espesores ópticos medidos con los fotómetros portátiles. Usando el

valor de 0.73 para la razón RED/SWIR se mejoró significativamente la relación entre los resultados de MODIS y los de los fotómetros solares, como se muestra en la figura. A partir de la regresión lineal entre ambos, se observa que la pendiente, desviación, y coeficiente de correlación una regresión lineal varía de (τaMODIS = 0.91 τa fotómetro + 0.33 , R2=0.66) a (τaMODIS = 0.96 τa fotometro - 0.006, R2=0.87), como se muestra en la Figura 2.En la campaña MILAGRO se encontró que la razón de reflectancia de superficie entre las bandas visible e infrarrojo cercano es mayor en el área urbana de la Ciudad de México que el promedio utilizado globalmente en la determinación de τa vía satélite. Esta propiedad de la superficie resultó contribuir significativamente en la calidad del τa determinado para la región a partir de las mediciones desde satélites. El resultado muestra también la necesidad de entender mejor el comportamiento de esta razón en áreas urbanas a nivel global, y de cómo podría definirse de manera práctica.Contribuido por: A. Castanho, R. Prinn, L. Molina, Massachusetts Institute of Technology,

MA, USAL. Natali, P. Artaxo, University of Sao Paulo, BrazilS.Mattoo , L. Remer , M. Chin, NASA/GoddardS. Weber, Hai Zhang, R. M. Hoff, (University of Maryland), Charles Ichoku, R.

Levy, V. Martins, Amando Leyva and Brent Holben (CIMEL AERONET);Marcia Akemi Yamasoe, Edmilson Freitas, (IAG, Institute of Astronomy

Geophysics and Atmospheric Science)Fabiola R.Hernandez, Iliusi V. Valle, Pedro A. H. Priego, German V. Valdes,

Alicia Arraiga, Lorena D. R. Cortes, (Mexico City Universities)

Obtención de los Espesores Ópticos de los Aerosoles con Alta Resolución Espacial por medio de MODIS en el Monitoreo de la Calidad del Aire

Contribución de Andrea D. de Almeida Castanho (MIT)

Figura 1: Imagen Centro - Razón entre las reflectancias de superficie a 0.66/2.1 (mm) para espesores ópticos de aerosoles inferiores a 0.2. Los símbolos pequeños indican cada píxel (1.5 km) dentro de celdas de 10 km de altura rodeando los sitios donde se colocaron los fotómetros solares. Los símbolos grandes indican los valores de referencia para espectros de superficies especificas, como estacionamientos, techos, vegetación, pastizales, etc. (Herold et al., 2003). Las flechas refieren a fotografías representativas de cada tipo de cobertura de superficie. Imagen Superior - sitio urbano típico densamente poblado por casas; Imagen Derecha - sitio con vegetación abundante similar a un parque, correspondiendo al sitio de CORENA; Imagen Inferior - área semidesértica donde predominan los pastos secos como en el supersitio de monitoreo T1.

Figura 2: Espesor óptico determinado vía MODIS comparado con el espesor medido por la red de fotómetros solares, ambos determinados en paralelo, tanto en espacio y tiempo. La razón mas alta identificada en un área urbana muestra una mejora significativa en la comparación de validez: del lado izquierdo VISrojo/SWIR = 0.56, y del lado derecho VISrojo/SWIR=0.73.



La campaña Milagro MCMA 2006 ayudó a corroborar los resultados de mediciones de altas concentraciones de compuestos tóxicos y metales en la atmósfera de la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM). Los altos niveles medidos sugieren diversos tipos de quema de biomasa como la principal fuente de emisiones de mercurio, hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs, por sus siglas en ingles) y otras partículas finas. Se han encontrado efectos cancerigenos y afectación a las vías respiratorias asociados a estos compuestos. Cabe destacar que el mercurio representa un problema mayor de bioacumulación por su rápida introducción en la cadena trófica con terribles consecuencias para el ambiente.

Los hallazgos de la campaña MILAGRO motivaron al Molina Center (MCE2) a participar en una campaña de monitoreo con el fin de caracterizar las emisiones provenientes de la quema de biomasa en los alrededores de la ZMVM durante los meses de abril y mayo del 2007.

La campaña Biomasa 2007 fue un esfuerzo concertado entre la Universidad de Montana (UM), la Universidad de Washington (UW), el MCE2, el CENICA, el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), y la Secretaria del Medio Ambiente del Distrito Federal (SMAGDF) con el objetivo de caracterizar las emisiones de partículas y gases traza provenientes de procesos de combustión en la Ciudad de México, Puebla, Michoacán y Salamanca. La campaña incluyó la caracterización de gases y partículas provenientes de la quema de madera en cocinas tradicionales, hornos de carbón, hornos de ladrillo y quema de basura como método de reducción del volumen en basureros a cielo abierto. La campaña también incorporó la caracterización de contaminantes emitidos por actividades de quema de residuos de campos de cultivo, y el monitoreo perimetral de la refinería, la planta termoeléctrica, y la agroquímica de la ciudad de Salamanca.

El MCE2 en colaboración con el IMP y CENICA realizaron mediciones de contaminantes importantes como el SO2 utilizando un mini-DOAS, mercurio en fase gas utilizando un TEKRAN, y PAHs mediante sensores portátiles de tiempo real basados en cargas fotoeléctricas y de difusión para determinar las concentraciones de PAHs y su superficie activa.

Durante la campaña, se monitorearon nueve cocinas que utilizan madera como combustible, siete de ellas son cocinas típicas y dos son de baja emisión (PATSARI). De la misma forma se midieron cuatro tiraderos a cielo abierto con diferentes mezclas de basura; tres hornos de ladrillo, cada uno en una etapa diferente de la producción y utilizando diferentes tipos y cantidad de combustible y; dos quemas de residuos en campos de cultivo de cebada.

Los datos obtenidos durante la campaña 2007 están siendo analizados por los equipos participantes y serán comparados con campañas de medición previas. Los resultados preliminares indican que los valores de PAHs observados se encontraron dentro del rango de la media de partículas de PAHs medidos en las calles de la Ciudad de México. Estos resultados sugieren que la exposición a PAHs en la ZMVM no proviene únicamente de emisiones vehiculares, es decir, también los eventos de quema de biomasa pueden tener un impacto muy significativo en la salud humana.

En cuanto a las emisiones de SO2 en Salamanca, las dos fuentes principales de este contaminante, la refinería de PEMEX y la planta termoeléctrica de la CFE se analizaron con un sistema de medición remoto (MiniDOAS) a lo largo de diferentes estaciones del año. Dependiendo de las condiciones meteorológicas, esta técnica puede separar la contribución de las fuentes de específicas de SO2. Los resultados preliminares muestran que la CFE contribuye con el 30% del total de SO2 en la región, los procesos de refinación con el 50% y la quema de gases remanentes contribuye con el 18%. Estas contribuciones pueden cambiar considerablemente dependiendo de la disponibilidad de gas natural en la planta termoeléctrica.

Por su parte, la UM contribuyó con la medición de emisiones de gases traza y partículas. El equipo de la UM midió emisiones de agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano, etanol, amonio, etileno, acetileno, propileno, acido acético, acido fórmico, cloruro de hidrogeno, y fenol. Cabe destacar la presencia de HCl en las emisiones por la quema de basura. Este estudio representa la medición más detallada de gases traza proveniente de hornos de elaboración de ladrillos y de quema de basura. El equipo de la UM también realizó mediciones continuas de emisiones de masas de partículas y de CO2 de la misma toma de muestra. Esto permite la comparación directa entre las emisiones de CO2, las de partículas y todos los gases medidos con el FTIR; relaciones que permiten calcular factores de emisión con base en la masa de combustible consumido.

Junto con el análisis de datos de FTIR y PM, el equipo de la UM ha incorporado datos de partículas colectados con filtros de cuarzo para cada tipo de quema de biomasa para la posterior determinación de carbón orgánico y elemental, iones solubles y posiblemente mercurio.

Las mediciones realizadas por todos los participantes en la campaña se combinarán para proveer un extenso conjunto de datos sobre algunas de las fuentes de emisiones más comunes y menos caracterizadas.

Campaña de Medición de Emisiones de Contaminantes por Quema de Biomasa en México 2007

Contribución de Rodrigo González Abraham (MCE2), Gustavo Sosa (IMP) y Ted Christian (UM)

El equipo de trabajo rumbo a los hornos de carbónFig. 1: Google Earth muestra la localización y los tipos de fuentes de la Campaña de Biomasa 2007.

Izquierda: Quema de madera en una cocina de San Pedro (19 de abril de 2007)Derecha: Quema agrícola en Salamanca (30 de abril de 2007).



Dentro de la gestión de la calidad del aire es necesario evaluar los inventarios de emisiones contaminantes a la atmósfera a través de mediciones directas que incluyan fuentes de emisión pequeñas y difíciles de cuantificar, tales como talleres y puestos de comida ambulante, y fuentes de mayor importancia, tales como fábricas y avenidas con tráfico intenso. Asimismo, este tipo de mediciones son útiles también para reducir incertidumbres en nuestro entendimiento de los estudios de los procesos químicos que suceden en la atmósfera, y cuantificar de manera realista la contribución de las ciudades a la contaminación global. La calidad de los inventarios de emisiones depende de la cantidad y calidad de la información de las actividades antropogénicas que ahí se desarrollen, sin embargo, en muchas ocasiones no se cuenta con información alguna, en particular en zonas urbanas de países subdesarrollados. Como parte de la campaña MCMA-2003 se demostró por vez primera la viabilidad de usar técnicas micrometeorológicas de covarianza turbulenta (EC, por sus siglas en inglés) acopladas con instrumentos de respuesta rápida (10 Hz), para medir de manera directa las emisiones a la atmósfera de compuestos orgánicos volátiles (COVs) y dióxido de carbono (CO2) de todo un distrito residencial de la Ciudad de México, donde la composición y rugosidad de la superficie es heterogénea, así como también la distribución de las fuentes de emisión. Con el objetivo de confirmar la viabilidad y representatividad de las mediciones del 2003 en términos de magnitud, composición y distribución diurna de las emisiones, así como de evaluar el inventario de emisiones más reciente de la Ciudad de México, se instaló un segundo sistema de flujos en un sitio diferente de la ciudad como parte de la campaña MCMA-2006 del proyecto MILAGRO (ver Figura 1). Este sistema se instaló en las oficinas centrales del Sistema de Monitoreo Atmosférico del GDF (SIMAT) en la colonia Escandón, área de la ciudad caracterizada por una intensa actividad comercial y tráfico vehicular.Tanto en el 2003 como en el 2006 se midieron flujos de olefinas y CO2 empleando la técnica de EC y un Sensor Rápido de Isopreno (FIS, por sus siglas en inglés) calibrado con propileno y un Analizador de Gases por Infrarrojo de Trayectoria Abierta (IRGA, por sus siglas en inglés), respectivamente. Se midieron también flujos de tolueno, benceno, metanol y C2-bencenos usando un Espectrómetro de Masas por Reacción de Transferencia de Protones (PTR-MS, por sus siglas en inglés) y la técnica de covarianza turbulenta disjunta (DEC), técnica similar a EC pero para sensores de menor rapidez de respuesta (~ 1 s). En el 2006 se aumentó el número de especies medidas de COVs mediante el uso de un sistema de Acumulación por Turbulencia Disjunta (DEA, por sus siglas en inglés). Este sistema colecta un par de muestras de aire en función de la dirección e intensidad de la componente vertical del viento, que después se analizan por instrumentos de respuesta no continua, tales como cromatografía de gases con detección por ionización de flama (GC-FID, por sus siglas en inglés).En ambos estudios se encontró que la Ciudad de México es siempre una fuente de emisión de CO2 y COVs. Los perfiles diurnos de emisión fueron similares, pero los flujos medidos en el 2006 presentaron magnitudes mayores. Esta diferencia se debió a las diferentes características de los sitios monitoreados, más que a un incremento en las emisiones en un periodo de tres años. Los perfiles diurnos de los flujos de COVs y CO2 presentaron características claras de emisiones de origen antropogénico, en particular de emisiones provenientes del tráfico vehicular. Los flujos de CO2 y olefinas fueron consistentemente superiores en días entre semana que en domingos y días festivos como resultado del incremento del tráfico vehicular.

Además de las fuentes móviles los flujos de tolueno y metanol presentaron influencia de otras fuentes de emisión. Las mediciones del 2006 fueron influenciadas por la aplicación de una resina a las banquetas cercanas al lugar de monitoreo por trabajadores del departamento de mantenimiento de la delegación. Los flujos de benceno presentaron una correlación fuerte y constante con los flujos de CO2 con valores similares a los observados por el laboratorio móvil de Aerodyne en mediciones de emisiones vehiculares en condiciones reales de manejo. En contraste, la correlación entre los flujos de tolueno y CO2 fue muy variable durante el día. Durante la aplicación de esta resina (10 – 17 h) el cociente entre los flujos de tolueno y los de benceno y CO2 fueron 1.7 y 1.9 mayores, respectivamente, que durante el resto del día.Aunque el método de DEA no es tan preciso como otras técnicas micrometeorológicas usadas, es una manera práctica de medir directamente los flujos de especies químicas que no pueden ser medidas por sensores de respuesta rápida, sin tener que depender en parámetros empíricos o factores de escalamiento. De acuerdo a nuestro conocimiento, en estas mediciones se usó por vez primera el método de DEA para medir flujos turbulentos en un área urbana. Se encontró que los flujos de alcanos fueron los flujos dominantes de COVs, lo cual es consistente con las mediciones de concentraciones ambiente disponibles y el inventario de emisiones local. Entre las 20 especies de COVs que registraron los mayores flujos durante el día, 11 fueron alcanos, 5 aromáticos y 2 olefinas, completándolos un alquino y un COV oxigenado. Sin embargo, en términos de reactividad con el radical OH, los flujos de olefinas fueron los de mayor relevancia. Los flujos de COVs y CO2 medidos por EC y DEC se compararon con las emisiones reportadas en el inventario de emisiones 2006 desarrollado por las autoridades locales con fines de modelación numérica de la calidad del aire. Este inventario de emisiones abarca toda el área metropolitana en celdas de 1 km2 incluyendo más de 500 especies de COVs emitidas por fuentes móviles, de área y puntuales. En la comparación sólo se consideraron las emisiones de las celdas coincidentes con el área alcanzada por las mediciones de la torre de flujos. En promedio esta área fue de 7.6 km2, con máximo de 12.6 km2 en la noche y mínimo de 1.5 km2 durante la tarde. La comparación reportó una concordancia satisfactoria, como puede observarse en el caso de los flujos de olefinas en la Figura 2. Las emisiones de olefinas pronosticadas por el inventario de emisiones son ligeramente superiores que los flujos medidos durante todo el transcurso del día, pero siempre dentro de la variabilidad esperada de las mediciones, definida por el rango de ±1 desviación estándar. El mismo patrón fue observado entre los flujos pronosticados y medidos de CO2. Las emisiones pronosticadas de tolueno fueron 65% superiores que el promedio de los flujos medidos, pero coincidiendo siempre con el límite superior de la variabilidad esperada, opuesto a las emisiones pronosticadas de metanol que siempre coincidieron con el límite inferior. La mayor diferencia se observó en las emisiones pronosticadas de C2-bencenos, las cuales fueron 2 veces superiores que el promedio de los flujos medidos. A pesar de que nuestras mediciones sólo cubrieron una pequeña fracción de todas las especies de COVs, los resultados de las comparaciones sugieren que las emisiones reportadas en el inventario de emisiones son esencialmente correctas. De manera colateral se midieron también flujos de aerosoles y energía. Se utilizó un Espectrómetro de Masas de Aerosoles con Cuadrupolo (AMS, por sus siglas en inglés) para medir de manera alternada cada 30 minutos concentraciones y flujos de aerosoles de nitratos, sulfatos y orgánicos con tamaño menor a 1 μm. Los resultados preliminares revelan que la superficie urbana es una fuente de emisión importante de aerosoles orgánicos, pero no de nitratos, cuyos flujos fueron negativos durante el día, indicando deposición en lugar de emisión. Es muy posible que esta deposición se deba a la partición de la fase particulada de NH4NO3 a gas en la parte superior de la atmósfera urbana. Los flujos de sulfato fueron muy cercanos a cero, sugiriendo una emisión casi nula de ellos durante el transcurso del día.

Mediciones de Flujos de Gases y Aerosoles Contaminantes por Covarianza Turbulenta en un Área Urbana: Una Nueva Herramienta para Evaluar Inventarios de Emisiones

Contribución de Erik Velasco (MCE2)

Fig. 1. Torre de Flujos insta-lada en las oficinas centrales de SIMAT cerca del centro de la ciudad durante marzo del 2006.



Respecto a los flujos de energía, se midieron flujos de calor sensible (Qh) y latente (Qe) por la técnica de EC, y de radiación total (Q*) empleando un radiómetro. El balance energético se completó a través del cálculo del calor almacenado en las construcciones y superficie urbana (ΔQs) mediante el residuo de la radiación total y los otros dos componentes de energía medidos (ΔQs = Q* - (Qh + Qe)). Se encontró que durante el día (Q* >0) ΔQs representa 50% de Q*, Qh 37% y Qe 13%. Esta distribución es similar a distribuciones observadas en otras áreas urbanas altamente pobladas.En resumen, las mediciones del 2006 confirmaron la representatividad de los flujos medidos en el 2003, y volvieron a demostrar la viabilidad de las técnicas de EC, DEC y DEA para medir flujos de gases traza y aerosoles en áreas urbanas. La capacidad para evaluar inventarios de emisiones hace de estas técnicas una herramienta muy valiosa dentro de la gestión de la calidad del aire.

A pesar de que las mediciones de la Campaña MCMA-2006 se realizaron en una zona específica de la ciudad y no se consideraron todas las emisiones de COVs, coincidieron con los resultados de MCMA-2003, en donde se sugiere que las emisiones calculadas por las autoridades locales son, en principio, correctas para algunas especies, aun cuando deben corregirse en cantidades de 0.46 y hasta 3.7 en casos extremos. Sin embargo, consideramos que las discrepancias observadas con el inventario de emisiones no son suficientes para explicar el nivel de incertidumbre no resuelto para ajustar los resultados de la modelación fotoquímica con las observaciones, por lo que se sugiere que otros aspectos de la química atmosférica urbana deben ser analizados.

Colaboradores.Molina Center para Energía y el Ambiente (MCE2): Erik Velasco y Luisa T. Molina.Universidad Estatal de Washington (WSU): Brian Lamb, Rasa Grivicke, Shelley

Pressley, Eugene Allwine, Tom Jobson, Hal Westberg y Teresa Coons.Universidad de Colorado (UC): José Jiménez.Centro de Ecología e Hidrología del Reino Unido (CEH): Eiko Nemitz.Laboratorio Nacional del Pacifico Noroeste (PNNL): Liz AlexanderAerodyne Research: Doug WorsnopSistema de Monitoreo Atmosférico del Gobierno del Distrito Federal (SIMAT): Rafael

Ramos y Francisco Hernández.

Fig. 2. Perfiles diurnos de los flujos de olefinas medidos en 2003 y 2006 en Iztapalapa y la colonia Escandón, respectivamente. También se muestran las emisiones reportadas en el inventario de emisiones local. La sombra gris indica ±1 desviación estándar del promedio de los flujos medidos en el 2006.

Contribución de Agustín García-Reynoso y Sergio Monroy Avendaño (UNAM-CCA)El Popocatépetl es un volcán activo que emite bióxido de azufre (SO2) y que se encuentra cercano a la Ciudad de México. Las emisiones del volcán tienen un impacto sobre la calidad del aire de forma regional. En este trabajo se evalúa su influencia sobre las concentraciones ambientales en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM).

Durante marzo del 2006 se midieron las emisiones producidas por el volcán utilizando espectrómetros en infrarrojo (Basaldud, 2007). Para calcular la dispersión e interacción de las emisiones del volcán se utilizó el Multiscale Climate Chemistry Model (MCCM) que es un modelo que acopla la meteorología y la química atmosférica (Grell et al., 2000). Con el objeto de realizar una evaluación preliminar las modelaciones comprendieron el mes de abril de 2003, empleándose una estrategia de tres dominios anidados; el más interno con las dimensiones de 51 x 62 celdas de 3 kilómetros de lado. Con el fin de evaluar el impacto del volcán se consideró una emisión constante con un valor de 12,600 kg/hr durante todo el tiempo de modelación, la cual se distribuyó de forma homogénea en una columna de 90 metros sobre el pico del volcán.Los resultados mostraron que durante todo el periodo de modelación (1- 30 abril) solamente en una ocasión, el día 6 por la tarde (13:00 a 16:00 hrs), los vientos llevaron las emisiones del volcán y sus productos hacia la Zona Metropolitana del Valle de México. La Figura 1 muestra como las emisiones pueden llegar al valle de Cuernavaca y a la ZMVM. Considerando una emisión constante durante todo el período de modelación, se observó que durante un día del mes de abril se pudo haber tenido una influencia del volcán en las concentraciones de SO2 y de partículas en la ciudad. Para realizar una evaluación más detallada es necesario considerar que las emisiones del volcán varían con el tiempo y que se introducen a la atmósfera en alturas diferentes, dependiendo de la emisión. Adicionalmente es esencial comparar los resultados del modelo con mediciones para poder usar los resultados de las modelaciones en diferentes estudios de impacto en la región.Referencias.Basaldud, Roberto & Michel Grutter, Personal communications.Grell, G.A. et al., Application of a multiscale, coupled MM5/Chemistry model to the

complex terrain of the VOLTAP valley campaign. Atmospheric Environment 34, 1435-1453, 2000.

Evaluación Preliminar de las Emisiones de SO2 del Popocatépetl en la ZMVM

Fig 1. El impacto de las emisiones del volcán sobre la ZMVM (vista desde arriba). SO2 (azul), sulfatos (amarillo), aerosoles finos (verde) y aerosoles (naranja).Fig 2. Vista desde el sur de las emisiones del volcán (6 de abril, 15:00 hr)

Fig 3. Vista del oeste de las emisiones del volcán

1 2

El jeepney, vehículo altamente contaminante, circulando en la ciudad de Manila (Feb 2007)



La contaminación antropogénica del aire constituye un problema serio y progresivo para la salud de la población, la agricultura, y el clima global. El material orgánico (OM, por sus siglas en inglés) contribuye ~ 20-50% al total de la masa de aerosoles finos en latitudes medias continentales. A pesar de que el OM comprende una fracción significativa de la concentración de PM2.5 a nivel global, ha sido difícil cuantificar las contribuciones de aerosoles orgánicos primarios y secundarios. En este estudio se incluyen nuevos módulos de aerosoles primarios y secundarios (SOA) al modelo tridimensional de transporte químico PMCAMx (Gaydos et al., 2007) para ser utilizado con el mecanismo químico SAPRC99 (Carter, 2000; ENVIRON, 2006) basado en estudios recientes en cámaras de smog (Robinson et al., 2007). El enfoque del nuevo marco de modelación esta basado en el conjunto-base de volatilidad (Lane et al., 2007): ambos componentes orgánicos, primarios y secundarios se consideran como componentes semivolátiles y fotoquímicamente reactivos. Asimismo, se encuentran distribuidos en conjuntos logarítmicos en función de su volatilidad. El inventario de emisiones usado inicialmente fue el inventario oficial MCMA 2004 (CAM, 2006). Este inventario fue modificado para distribuir las emisiones primarias de aerosoles orgánicos (POA) de acuerdo a su volatilidad con base en experimentos de dilución (Robinson et al., 2007). El modelo químico de transporte tridimensional PMCAMx se utilizó para simular las concentraciones de contaminantes en la Zona Metropolitana del Valle de México. El periodo de simulación fue del 12 al 16 de abril del 2003. El dominio de modelación abarcó una región de 156x156x6 con celdas de 3x3 km. Las predicciones del modelo se compararon con las observaciones hechas durante la Campaña MCMA 2003 con un Electrómetro de Masas de Aerosoles (AMS) de Aerodyne.Partición de las emisiones primarias: En este nuevo enfoque el modelo PMCAMx contabiliza la partición de partícula a gas de los POA. El inventario de emisiones se modificó en cuanto a las fuentes de POA para incluir la distribución de volatilidad mostrada en la Fig. 1. Esto se hizo multiplicando las emisiones de POA en el inventario por las fracciones de masa representadas por la altura de las barras en la Fig. 1. Así se obtuvieron las emisiones de las nueve especies condensables para cada una de las celdas del inventario. El modelo PMCAMx modificado particiona las emisiones primarias mediante el mismo módulo utilizado para calcular la partición de cualquier especie orgánica semivolátil. Para la simulación presentada aquí, el modelo asume que las fases de gas y partículas se encuentran en equilibrio.Modelación de los Aerosoles Orgánicos Secundarios: Un nuevo marco de modelación se utilizó en el enfoque conjunto-base de volatilidad para los SOA en lugar del enfoque de dos productos utilizados en los modelos existentes (Lane et al., 2007a). El módulo de SOA en PMCAMx ha sido actualizado para incluir los

campos de probabilidad mayores donde suceden las reacciones en los aerosoles antropogénicos con base en resultados recientes de experimentos en cámaras de smog (Robinson et al., 2007), y de campos de probabilidad de reacción de los SOA para NOX (Lane et al., 2007b).

Envejecimiento de las Reacciones: En este

nuevo enfoque, los POA y SOA son considerados químicamente reactivos. El envejecimiento se modela en base a la reacción en fase gas de OH con una velocidad constante de 4 x10-11 cm3 molec-1 s-1. Se asume que cada reacción reduce la volatilidad del material vaporizado en una orden de magnitud (i.e., cambiando el material de C* de 100 a 10 µg m-3), con un pequeño incremento en la masa (7.5%) para considerar el oxígeno adicionado.Las predicciones de modelo son comparadas con las mediciones del Espectrómetro de Masas de Aerosoles de Aerodyne (AMS) durante la Campaña MCMA 2003. La comparación de los perfiles diurnos de masa orgánica mostró resultados prometedores. Existe una pequeña parte faltante durante las horas de tráfico pico en la mañana y una ligera sobre-predicción durante la tarde. De acuerdo al modelo las relativamente altas concentraciones de fondo indican la importancia de las condiciones de frontera alrededor de la Ciudad de México. Por lo cual se sugiere expandir el dominio de modelación en futuras aplicaciones para eliminar los efectos de las fronteras. El nuevo enfoque indica que la volatilidad de los aerosoles es importante, lo cual sugiere que en vez de medir factores fijos de emisiones de POA, se debería medir la distribución de volatilidad de las emisiones.

Referencias.Carter, W.P.L., 2000. Programs and Files Implementing the SAPRC-99 Mechanism

and its Associates Emissions Processing Procedures for Models-3 and Other Regional Models. January 31, 2000. http://pah.cert.ucr.edu/~carter/SAPRC99.htm.

Gaydos, T.M.; Pinder, R.W.; Koo, B.; Fahey, K.M.; Pandis, S.N., 2007. Development and application of a three-dimensional aerosol chemical transport model, PMCAMx. Atmospheric Environment 41, 2594-2611.

Lane, T.E.; Donahue, N.M.; Pandis, S.N. 2007a. Simulating Secondary Organic Aerosol Formation using the Votality Basis-Set Approach in a Chemical Transport Model, Atmospheric Environment, submitted.

Lane, T.E.; Donahue, N.M; Pandis S.N. 2007b. Effect of NOX on Secondary Organic Aerosol Concentrations, Environmental Science and Technology, submitted.

Robinson, A.L.; Donahue, N.M.; Shrivastava, M.K.; Weitkamp, E.A.; Sage, A.M.; Grieshop, A.P.; Lane, T.E.; Pandis, S.N.; Pierce, J.R., 2007. Rethinking organic aerosols: semivolatile emissions and photochemical aging. Science 315, 1259-1262.

1 Depto. de Ingeniería Química, Universidad de Patras, Grecia2 MCE2 y MIT

Evaluación del Conjunto-Base de Volatilidad para modelar Aerosoles Orgánicos Primarios y Secundarios en la Zona Metropolitana del Valle de México Contribución de Alexandra P. Tsimpidi1, Vlassis A. Karydis1, Miguel Zavala2, Wenfang Lei2, Luisa T. Molina2, Spyros N. Pandis1

Figura 1: Distribución de volatilidad para POA de diesel medido a 300 K. Las barras rojas indican la distribución de volatilidad de emisiones de POA no volátiles definidas de manera tradicional, por lo que suman uno. Las barras con rayas muestran la distribución de volatilidad de emisiones IVOC adicionales, con la suposición de que constituyen 1.5 veces las emisiones de POA (Robinson et al., 2007).

Figura 2: Comparación de los perfiles diurnos de las partículas finas orgánicas modeladas y medidas durante la Campaña MCMA-2003 del 12 al 16 de abril del 2003. También se presentan las contribuciones pronosticadas por tipo de origen de las partículas orgánicas.

Time of day (hr)



En la Ciudad de México los vehículos emiten el 50% de las emisiones totales de formaldehído (HCHO), porcentaje superior al observado en ciudades de Estados Unidos, y asimismo contribuyen fuertemente en las concentraciones ambientales de varias decenas de ppbs. El formaldehído es una fuente importante de radicales, que influye significativamente en la química atmosférica. En este trabajo se examinan los impactos de las emisiones de HCHO en sus concentraciones ambiente y de radicales, en la producción de ozono, y en los procesos de iniciación, propagación y término de los mismos radicales. Para ello se utilizó el modelo químico de transporte CAMx. Las concentraciones modeladas de HCHO fueron comparadas con mediciones de la campaña MCMA-2003 (Fig. 1), mientras que la partición modelada entre las fuentes primarias y secundarias se comparó con resultados de estudios previos. Otras fuentes de radicales, tales como fuentes heterogéneas de HONO en la mañana, fueron cuidadosamente consideradas o restringidas a partir de las mediciones disponibles.

Tabla 1. Contribuciones porcentuales de HCHO primario a diferente radicalesTime 7-9 9-13 13-15 15-19 daily[HO2], % 12 35 25 13 16[OH], % 7 18 8 4 9New_HO2, % 19 28 13 11 19

Los resultados preliminares sugieren que el HCHO primario influye significativamente en las concentraciones y producción de radicales (ver Tabla 1). El efecto más obvio ocurre en la mañana y primeras horas de la tarde (hasta 35% en [HO2] y 18% en [HO]), contribuyendo hasta 20% en el pico de [HO2]. Se ha encontrado también que el HCHO primario modifica significativamente los procesos de inicio, propagación y conclusión de los radicales (Fig 2)

Es de esperarse un impacto significativo del HCHO primario en la producción de ozono a causa del efecto del HCHO en la formación de radicales. La Fig. 3 muestra como el HCHO primario incrementa la concentración de ozono a nivel de superficie entre 4 y 19%. Aún más importante, incrementa el pico de ozono en promedio 8%. Este incremento es más evidente en las estaciones de monitoreo donde se registran los mayores niveles de ozono. En conclusión, el HCHO primario impacta significativamente la fotoquímica que ocurre temprano durante el día, los picos de ozono y los niveles de radicales en las primeras horas de la tarde.

Colaboradores.W.F. Lei, M. Zavala y L.T. Molina (MCE2/MIT), B. de Foy (MCE2/SLU). R. Volkamer (MIT/UC) y M. J. Molina (MIT/UCSD).

Impacto de las Emisiones de Forlmadehído en la Química Atmosférica de la Ciudad de MéxicoContribución de Wenfang Lei (MIT/MCE2)

Fig. 1. Concentraciones de HCHO modeladas (azul) y medidas por DOAS (rojo) en el supersitio del CENICA.

Fig. 2. Diagrama con los cambios porcentuales en los flujos de radicales debidos al HCHO primario en el mecanismo SPARC99. (OLE - Olefinas)

Fig. 3. Efectos del HCHO primario en las concentraciones de O3 a nivel de superficie en la zona urbana de la Ciudad de México. Las líneas rojas corresponden a simulaciones incluyendo las emisiones de HCHO, mientras que las líneas verdes no las incluyen. La línea negra corresponde a las observaciones. El panel de la izquierda presenta las concentraciones de O3 durante la mañana y tarde del episodio analizado El panel de la derecha presenta las series de tiempo de O3.

¿Cuál es el Futuro de las Emisiones de Fuentes Móviles?Contribución de Miguel ZavalaActualmente, la mayoría de los vehículos operan bajo el mismo fundamento desarrollado hace más de 120 años que consiste en un chasis externo propulsado por un motor de combustión interna. Las tecnologías alternativas todavía no han sido introducidas de manera masiva en nuestras sociedades modernas. Sin embargo, durante las últimas décadas las fuerzas del mercado tales como la seguridad, velocidad de manejo, ahorro de combustible y, de manera más reciente, la conciencia de los impactos negativos provenientes de fuentes móviles hacia el ambiente, han moldeado drásticamente el desarrollo de tecnologías vehiculares así como la correspondiente infraestructura requerida para satisfacer nuestras necesidades de transportación.Desde una perspectiva ambiental, existen diversos factores que ejercen una marcada influencia sobre los cambios en los niveles totales de emisiones provenientes de las fuentes móviles en una zona urbana. Los cambios en la tecnología vehicular, la introducción de dispositivos para controlar las emisiones y los cambios en las tasas de motorización y deterioro, son algunos de los factores predominantes que influyen la intensidad y las tendencias de las emisiones en una ciudad. Sin embargo, no todo depende de la tecnología. Existen otros factores indirectos pero importantes tales como la prevalencia del uso del transporte público y los niveles de congestión vehicular (los cuales se encuentran ligados al desarrollo de infraestructura urbana), que contribuyen a los niveles de emisiones. Además, las estrategias de control de emisiones basadas en la adaptación de políticas tales como la planeación del uso de suelo y la introducción de incentivos económicos son algunas veces implementados por los gobiernos preocupados por esta problemática. Hoy en día es claro que tanto la tecnología como las estrategias políticas deben ser implementadas de manera simultánea. Al final, los cambios en las emisiones se reflejan (aunque no necesariamente de manera lineal) en la reducción o incremento de los niveles de contaminación en una zona urbana.En décadas recientes los factores de emisión (definidos como la masa de contaminante emitido por masa de combustible consumido) para vehículos nuevos se han reducido

Time (CDT)



significativamente. Estudios recientes muestran que existe evidencia de reducciones detectables en los niveles de emisiones de algunos contaminantes provenientes de fuentes móviles en ciudades de Estados Unidos (Ban-Weiss et al., 2007; Pokharel et al., 2003). La mejora en las tecnologías de control de emisiones y durabilidad del vehículo también han resultado en una disminución de la tasa de incremento de las emisiones en vehículos conforme van “envejeciendo”. Sin embargo, las emisiones de aquellos vehículos que no tienen dispositivos para controlar las emisiones o que los tienen defectuosos (tales vehículos se denominan “altos emisores”), típicamente contribuyen de manera desproporcionada a la carga total de las emisiones provenientes de la flota vehicular. Para combatir este problema, en muchas zonas urbanas se han implementado programas de inspección y mantenimiento (I/M) con el objeto de identificar y controlar a los vehículos altos emisores. Sin embargo, algunos programas I/M han experimentado dificultades para reducir el número de altos emisores. Por ejemplo, muchos vehículos que no pasan el examen no son examinados nuevamente y otros ni siquiera se presentan para las pruebas iniciales. Además, existen incidentes de soborno, reparaciones temporales de vehículos, alteraciones o manipulaciones y otros métodos para esquivar los requisitos del programa.Debido a que los estándares de control de las emisiones se han vuelto más rigurosos y el precio de la gasolina continua elevándose, es muy probable que la introducción de fuentes alternativas de energía así como mayores avances en la tecnología y equipos de control de emisiones vehiculares, continúen ayudando a reducir los impactos de las emisiones de fuentes móviles. Sin embargo, en muchas regiones del mundo los niveles de urbanización y motorización se encuentran en rápido crecimiento, lo cual no permite sacar provecho de los beneficios de las reducciones obtenidas a través de los avances tecnológicos. La gran mayoría de los países en desarrollo con tasas crecientes de urbanización también se enfrentan a la tremenda presión que existe por mitigar la pobreza, las enfermedades, mejorar las oportunidades educativas de la población, y la disponibilidad limitada de recursos para el manejo adecuado de sus recursos naturales, entre otras cuestiones.Por lo anterior, es necesario preguntarse:¿Qué tan efectivamente se han permeado los conocimientos y las experiencias ganadas de la implementación de estrategias de control, tanto las basadas en tecnología como en aquellas basadas en el desarrollo de políticas, dentro de los países en desarrollo? En tales casos, la implementación de estrategias de desarrollo de políticas (no necesariamente basadas en cambios tecnológicos) tales como la planeación del uso de suelo, los incentivos para diseñar e introducir sistemas de transporte publico más eficientes y más limpios, y el desarrollo de infraestructura urbana, entre otros, pueden tener un impacto positivo mucho mayor para mitigar la contaminación del aire. Las grandes economías emergentes tales como China e India tienen una oportunidad única e histórica para aprender de los errores y de los casos de éxito en lo que se refiere a la lucha contra la contaminación del aire. Finalmente, es preciso llevar a cabo actividades de investigación para cuantificar y comprender los cambios en las emisiones en las zonas urbanas como resultado de la aplicación de estrategias de control. Esto permitiría evaluar e incluso modificar las estrategias de calidad del control de aire. Para lograr esto se necesitan urgentemente campañas continuas de medición enfocadas específicamente a las fuentes de emisores móviles así como el desarrollo (y/o expansión) de redes de monitoreo continuo en zonas urbanas.

Referencias Ban-Weiss, G. A., McLaughlin, J. P., Harley, R. A., Lunden, M. M., Kirchstetter,

T. W., Kean, A. J., Strawa, A. W., Stevenson, E. D., and Kendall, G. R., Long-term changes in emissions of nitrogen oxides and particulate matter from on-road gasoline and diesel vehicles: Atmospheric Environment, 2007.

Pokharel, S. S., Bishop, G. A., Stedman, D. H., and Slott, R., Emissions Reductions as a Result of Automobile Improvement: Environmental Science & Technology, 37, 5097-5101, 2003.

Avances en los Modelos de Formación del OzonoContribución de Jihee Song y Wenfang Lei (MCE2/MIT)La alta producción fotoquímica de ozono (O3) en la Ciudad de México se debe a las grandes emisiones de NOX y COVs que funcionan como fuentes para los radicales, que a su vez son la fuerza motriz detrás de las actividades fotoquímicas en áreas urbanas. Tanto las mediciones de la Campaña MCMA-2003, así como los resultados de los modelos fotoquímicos sugieren que la producción de O3 dentro de la ciudad está limitada por COVs durante los periodos de actividad fotoquímica y que depende en menor escala de las condiciones meteorológicas (Lei et al., 2007; 2008). La tasa de producción de O3 depende de la tasa de producción de radicales, lo cual se atribuye no solo a la fotólisis de O3 y formaldehído, sino también a las reacciones químicas entre alcanos y O3, y a las fuentes heterogéneas de HONO (Volkamer et al., 2007; Sheehy et al., 2008). La sensibilidad en la formación del ozono tiene implicaciones políticas importantes.

Concentraciones de O3 a nivel de superficie para escenarios con diferentes reducciones en las emisiones de la ZMVM bajo diferentes condiciones meteorológicas identificadas durante la Campaña MCMA-2003. 0.5 NOX denota una reducción del 50% en las emisiones de NOX, 0.5 COV denota una reducción del 50% en las emisiones de COV, y 0.5 TOTAL denota el 50% de las reducciones tanto en emisiones de NOX como de COVs (Lei et al., 2008).

Los estudios iniciados durante la Campaña MCMA-2003 sobre la formación de ozono se han continuado con la incorporación de los datos obtenidos durante la Campaña MILAGRO/MCMA-2006 (Song et al., 2007). Los resultados preliminares utilizando el modelo 3-D CAMx indican que durante las horas pico de ozono, la formación de ozono en la ZMVM está limitada por COVs, lo cual es consistente con los resultados de MCMA-2003. Se espera que actualizar tanto el modulo de meteorología del modelo mediante la asimilación de datos meteorológicos medidos, así como el inventario de emisiones (ver artículos relacionados) servirá de complemento para este estudio.Debido a que las fuentes móviles emiten la mayor parte de los contaminantes precursores de ozono en la ZMVM, los inventarios de emisiones anteriores se habían enfocado principalmente en las emisiones antropogénicas dentro del área urbana. Sin embargo, las mejoras en los pronósticos sobre la formación de ozono dependen fuertemente en la estimación correcta de las emisiones de fuentes tanto de origen antropogénico como biogénico. También, las emisiones de la vegetación son importantes al considerar la formación del ozono a nivel regional. Actualmente estamos trabajando en mejorar el inventario de emisiones biogénicas utilizando el Modelo de Emisiones para Gases y Aerosoles de la Naturaleza (MEGAN, por sus siglas en inglés), para fusionarlo posteriormente con el recién publicado inventario de emisiones MCMA-2006 por las autoridades locales, y luego incorporarlo dentro de un dominio a escala regional mayor. Este inventario de emisiones también incluirá emisiones provenientes del polvo y quema de biomasa.

Referencias.Lei, W., et. al. Characterizing ozone production in the Mexico City Metropolitan Area: a case

study using a chemical transport model, Atmos. Chem. Phys., 7, 1347-1366, 2007. Lei, W., et. al. Characterizing ozone production and response and their evolution under different

meteorological conditions in Mexico City, in preparation for the submission to Atmos. Chem. Phys., 2008.

Sheehy, P.et. al. Oxidative capacity of the Mexico City atmosphere - Part 2: A ROx radical cycling perspective. Submitted to Atmos. Chem. Phys. Discuss, 2008.

Song, J. et al., Improving our understanding of the relationships between ozone formation and ozone precursors from the MILAGRO field study, poster presentation at the AGU Fall Meeting, 2007.

Volkamer, R., P. Sheehy, L.T. Molina, M.J. Molina. Oxidative capacity of the Mexico City atmosphere – Part 1: A radical source perspective, Atmos. Chem. Phys. Discuss., 7, 5365-5412, 2007.

Copyright © 2008 Molina Center for Energy and the Environment Página 1�


El laboratorio móvil Aerodyne Research, Inc. (ARI) se utilizó como apoyo a la Campaña MCMA-2006/MAX-Mex/MILAGRO. El equipo de científicos que realizó las mediciones estuvo conformado por Eduardo Deustúa Salazar del Instituto Nacional de Ecologia (INE); Scott Herndon (ARI); Berk Knighton de la Universdidad Estatal de Montana; Chuck Kolb (ARI); Francisco Guardado López (INE); Claudio Mazzoleni de el Laboratorio Nacional de Los Alamos (LANL); Tim Onasch (ARI); Bob Seila de la Agencia de Protección del Ambiente de EE.UU.; Dwight Thornhill del Instituto Politécnico de Virginia (VT) y el Molina Center para Energía y Medio Ambiente (MCE2); Ezra Wood (ARI); Doug Worsnop (ARI); y Miguel Zavala del Instituto Tecnológico de Massachusetts y el MCE2. Los sitios de muestreo donde se colocó el laboratorio móvil fueron seleccionados en base a experiencias de campañas previas contando con el gran apoyo logístico de Rafael Ramos Villegas del SIMAT, (ahora con la Fundación Clinton). Las decisiones específicas de cuando llevar el laboratorio móvil a cada sitio de muestreo se tomaron en consenso con el equipo de modeladores de la campaña, Benjamin de Foy (MCE2) y Jerome Fast del Laboratorio Nacional del Pacifico Noroeste y con la asesoría de Sasha Madronich del Centro Nacional de Investigación Atmosférica, y de Luisa T. Molina (MCE2).

El análisis de los datos colectados con el laboratorio móvil de ARI durante la campaña MCMA-2006/MAX-Mex/MILAGRO ha sido analizado desde diversos puntos, cada uno produciendo resultados preliminares de bastante interés. En nuestro grupo hemos investigado los efectos de los procesos fotoquímicos en la formación de aerosoles finos orgánicos secundarios dentro de la pluma urbana de contaminantes en diversos sitios de la ciudad. Esto ha requerido la evaluación de especies precursoras, tales como los compuestos orgánicos volátiles, y de su relación con las observaciones de productos fotoquímicos en fase gas, tales como O3 (y NO2) y los aerosoles orgánicos oxigenados. Todos los sitios en los que el laboratorio móvil colectó datos están siendo usados para determinar la correlación entre los compuestos precursores y los compuestos secundarios. Se ha elaborado un artículo que detalla el análisis de las observaciones mostradas en la figura.

Un segundo análisis incluye la evolución del hollín emitido por fuentes primarias en la atmósfera de la Ciudad de México. En el supersitio urbano T0, se reconfiguró un sistema de muestreo para permitir que el Espectrómetro de Masas de Tiempo-de-Vuelo (TOFAMS) y el Medidor de Partícula por Escaneo de Movilidad (SMPS) muestrearan de manera alternada la distribución del tamaño de las partículas en la atmósfera antes (polidispersión) y después (monodispersión) de pasar a través de un Analizador de Movilidad Diferencial (DMA). Con la asesoría de Jay Slowik del Colegio de Boston (ahora en la Universidad de Toronto), Tim Onasch (ARI) utilizó este experimento para determinar que las emisiones primarias de hollín (de fuentes como los camiones diesel) están compuestas inicialmente de partículas fractales pero que en el lapso de una hora los procesos atmosféricos de la Ciudad de México las tornan más esféricas. La medición de las partículas recubiertas por hidrocarburos poliaromáticos (PAH) proporcionadas por Linsey Marr (VT) han sido integradas con las otras mediciones, sugiriendo que las emisiones de hollín son rápidamente cubiertas por productos de oxidación fotoquímica, elevando la masa promedio por partícula y haciendo que la superficie de la partícula sea más activa en lo que se refiere a su absorción de agua.

En un tercer análisis las mediciones del laboratorio móvil han sido empleadas para determinar las tasas de emisión de contaminantes provenientes de avenidas y sus alrededores. Tradicionalmente, en campañas anteriores el trabajo realizado sobre fuentes móviles se había enfocado en obtener factores de emisión por tipo de combustible para diferentes condiciones de manejo, determinando el incremento en los niveles CO2 como trazador de la pluma emitida por los escapes de los vehículos. Sin embargo, el largo tiempo de vida que tiene el CO2 en la atmósfera, su alta concentración de fondo, y su participación en los procesos de respiración en la biosfera, limitan su utilidad como trazador de la dilución de la pluma urbana en otras plataformas de medición empleadas en la campaña MILAGRO. Típicamente el CO es un mejor trazador de emisiones urbanas, ya que tiene un tiempo de vida atmosférico más corto y presenta menores niveles de fondo que el CO2. Sin embargo, uno de los retos principales que presenta el CO como trazador de emisiones vehiculares es que la intensidad de las emisiones no está directamente vinculada con el consumo de combustible; es decir, existen otros factores que lo afectan. Por ejemplo, los vehículos de gasolina con convertidores catalíticos en malas condiciones pueden producir emisiones elevadas de CO, mientras que los vehículos con catalizadores en buen estado oxidizan las emisiones de CO proveniente del escape y disminuyen considerablemente la intensidad de las emisiones. Aun cuando los motores diesel tienen una mayor eficiencia térmica que los de gasolina, raramente cuentan con controles de emisión, por lo que producen emisiones intensas de CO. En consecuencia, el CO no es un buen trazador de las plumas de contaminantes emitidas por los escapes de los vehículos, pero si puede ser de gran utilidad para caracterizar la mezcla de emisiones urbanas. Nuestro trabajo actual empleando las mediciones del 2006 (tanto para sitios fijos como en movimiento), se ha enfocado en relacionar las tasas de emisión de vehículos en condiciones de manejo determinadas con CO2 y las tasas de emisión de la pluma urbana determinada con CO como un trazador de procesos de combustión.

Correlación de Aerosoles Orgánicos Secundarios y OX en la Pluma de Contaminantes de una Megaciudad Contribución de Scott Herndon (ARI)

Series de tiempo de las mediciones realizadas en el sitio Pico de Tres Padres. El CO (puntos negros) y los aerosoles orgánicos primarios (gris) están altamente correlacionados. Los aerosoles orgánicos secundarios (morado) se correlacionan con el Ox (azul claro). Las dos fotografías superiores muestran la diferencia en la altura de la capa de mezclado durante la mañana y la tarde.Fuente: Herndon, S., et. al., The correlation of secondary organic aerosol with odd oxygen in a megacity outflow, Geophys. Res. Lett., enviado, 2007.



En la vecindad de la Megaciudad de México, a 60 km al noroeste de la Ciudad de México, se localiza el Valle del Mezquital, importante región industrial y agrícola del país. En esta región se encuentra el corredor industrial Tula-Tepeji-Vito-Apasco (TTVA), complejo industrial donde se han asentado diversas industrias relacionadas con la refinación de petróleo crudo, generación de energía eléctrica, plantas productoras de cemento y minas de extracción de materiales para construcción a cielo abierto, entre otras.

El Valle del Mezquital tiene una historia larga de problemas de contaminación ambiental que se remonta a principios del siglo XX. Desde entonces y hasta la actualidad, el desarrollo económico regional ha incorporado numerosos establecimientos industriales, entre los que destacan las cementeras, las textileras, la industria química y alimenticia, entre otras. A fines de los ‘70s se pusieron en operación la refinería Miguel Hidalgo y la Termoeléctrica Francisco Pérez Ríos que, a pesar de impulsar el desarrollo económico y social de la región, también han generado una carga considerable de emisiones contaminantes a la atmósfera.

Para la caracterización física y química de los procesos de emisión, transformación y dispersión de los contaminantes atmosféricos en el corredor industrial TTVA, se realizó una campaña de monitoreo ambiental del 18 de marzo al 22 de abril de 2006. Para esto, se instrumentaron tres sitios con equipo de monitoreo de los contaminantes atmosféricos, sus especies precursoras y variables meteorológicas. Los sitios seleccionados fueron las instalaciones del Instituto Mexicano del Petróleo en Tula (IMP), ubicadas junto a la refinería Miguel Hidalgo; la Subestación Eléctrica de Jasso localizada a 5 km al Suroeste de la refinería y el Centro de Distribución de Gas LP de PEMEX en Tepeji (PXT), situado a una distancia de 15 km al Sur de la refinería. Ver Figura 1.

En las instalaciones del IMP se colocó un equipo de radiosondeo meteorológico provisto con sensores meteorológicos para la medición del perfil vertical termodinámico de la atmósfera. Con este equipo se realizaron cuatro lanzamientos de sondas diariamente: a las 8, 12, 15 y 18 h. También se instaló una estación meteorológica a nivel de superficie y el IMP utilizó un sistema de medición a distancia (MiniDOAS) para determinar la tasa de emisión de dióxido de azufre (SO2) proveniente de fuentes puntuales y difusas en la región, así como para identificar la trayectoria de la dispersión de este contaminante fuera de la zona de estudio.

Se utilizaron modelos meteorológicos y de dispersión junto con los datos obtenidos para simular los procesos de intercambio de contaminantes entre

los valles del Mezquital y de México. Los modelos utilizados fueron el RAMS y HYPACT. Mayores detalles sobre la campaña de monitoreo en Tula se presentan a continuación.

Medición de la columna de SO2 utilizando el sistema MiniDOAS. Durante el periodo del 26 de marzo al 18 de abril de 2006 se realizaron mediciones de la concentración de SO2 en la zona industrial de Tula utilizando el sistema móvil de detección remota Mini-DOAS.

Estas mediciones se realizaron con dos propósitos; determinar la tasa de emisión total de SO2 (kg/s) en la región de Tula, e identificar las vías por las cuales este contaminante es dispersado fuera de esta región. Para esto, durante el periodo de medición se realizaron cerca de 20 trayectos donde se determinó la concentración de SO2 en la columna atmosférica bajo diferentes condiciones meteorológicas. Posteriormente, esta información fue procesada, junto con las observaciones meteorológicas, para determinar las tasas de emisión correspondientes a las fuentes de la región de estudio.

La dirección de dispersión de la pluma de SO2 presentó variaciones significativas a lo largo del día y durante el transcurso de la campaña de medición, según las condiciones meteorológicas regionales o sinópticas se modificaban. En general, se observó que la mayor frecuencia de dispersión de este contaminante fue hacia el Suroeste del complejo industrial de Tula, principalmente después del medio día cuando el viento sopla predominantemente del NNE. Bajo estas condiciones, la pluma de SO2 fue observada aún por encima de la superficie del piso a distancias superiores a los 25 km viento abajo del punto de emisión (Figura 2). Otros episodios menos frecuentes mostraron que esta pluma también es dispersada hacia el Este, en dirección a la sierra Mesa Grande y, durante las mañanas, hacia el Noreste.

A partir de estas mediciones también se pudo observar que las montañas que circundan esta región impiden que la pluma de SO2 sea transportada fuera de esta región en su totalidad; sin embargo, esta técnica no permite cuantificar la cantidad de SO2 que es transportado fuera de la región de estudio. La tasa de emisión promedio de este contaminante fue de 6.6 kg/s, equivalente a 200,000 T/a.

Análisis de datos de la RAMA. Para identificar las condiciones meteorológicas que promueven la dispersión del SO2 hacia la ZMVM, se analizaron las series de tiempo de la concentración horaria del SO2 y variables meteorológicas registradas en las estaciones de la RAMA, de enero a octubre de 2006. Para

este análisis se utilizaron sólo las estaciones que miden de manera simultánea el SO2 y variables meteorológicas, es decir, Tacuba (TAC), ENEP Acatlán (EAC), San Agustín (SAG), Tlalnepantla (TLA), Xalostoc (XAL), Merced (MER), Pedregal (PED), Cerro de la Estrella (CES), Hangares (HAN), Villa de la Flores (VIF), Tlahuac (TAH) y Plateros (PLA).

Con la base de datos integrada, se determinó el escenario meteorológico para el cual el transporte de SO2 en la ZMVM es importante. Para esto, se

Impactos Locales y Regionales del SO2 del Complejo Industrial Tula-Tepeji-Vito-Apasco en la Calidad del Aire de la Megaciudad de México Contribución de G. Sosa, V. Mora-Perdomo, M. Magdaleno, A. Zambrano, E. Vega, E. González, J. Gasca. (IMP)

Figura 1. (Izq.) Ubicación de los sitios de monitoreo utilizados durante el estudio en el Corredor Industrial TTVA.Figura 2. (Der.) Dispersión de la Pluma de SO2 en dirección Suroeste. Abril 4, 2006 16-17 h. El color de la línea es proporcional a la concentración de SO2, incrementándose hacia el rojo.



determinaron los coeficientes de correlación entre la estación VIF y el resto de las estaciones, para cada una de las 16 direcciones de la rosa de viento registradas en la estación VIF. La estación VIF se seleccionó como referencia por ser el sitio donde se registran las concentraciones de SO2 más altas en la zona metropolitana. El escenario meteorológico buscado es aquel para el cual la correlación de VIF con el resto de estaciones resulta máxima, y que en este caso resultó ser para cuando el viento en VIF proviene del Norte y Nornoreste.

Posteriormente, se refinó este análisis para considerar la correlación entre estaciones, pero con defasamiento en el tiempo, es decir, que dos estaciones distantes pueden estar conectadas causalmente por el transporte de SO2, pero con un retraso en el tiempo (lags). Para esto, se aplicó el análisis de lags a la base de datos, la cual consiste en determinar los coeficientes de correlación cruzada entre VIF y el resto de las estaciones, para diferentes tiempos de retraso.

De estos resultados se concluye que las estaciones SAG, TLA y VIF tienen una correlación sin retraso en el tiempo, es decir, las tres estaciones están afectadas por la misma masa de aire de manera simultánea. Para las estaciones TAC y HAN se requiere un retraso de una hora (lag = 1), las estaciones EAC, MER y TAH requieren un retraso de 2 horas y para PED y PLA de tres horas. Los resultados son consistentes con los reportados por de Foy et al (2007).

Modelación meteorológica y de dispersión de contaminantes. Para entender el comportamiento de la dispersión de la pluma SO2 emitida en Tula se utilizó modelación meteorológica regional, utilizando el modelo Regional Atmospheric Modeling System (RAMS) y el modelo de dispersión HYPACT (HYbrid Particle And Concentration Transport model).

Se simuló la dispersión de SO2 a lo largo de tres días, para tres escenarios meteorológicos con distintas direcciones del viento sinóptico a 500 hPa: A) del Suroeste, B) del Oeste y C) del Noreste. El primer escenario tuvo una presencia durante el periodo de estudio de 45.2%, el segundo 35.4% y el tercero de 13%. Los periodos elegidos fueron: 26, 27 y 28 de marzo para

el caso B, 30, 31 de marzo y 1 de abril para el caso A y para el caso C los días 4, 5 y 6 de abril. Se eligieron periodos de tres días de simulación para considerar la recirculación del SO2; es decir, que el SO2 que es transportado fuera del dominio de cálculo eventualmente es transportado de regreso con el cambio de las condiciones meteorológicas.

Para simular la dispersión del SO2 se consideró que las fuentes emisoras son fuentes puntuales continuas, localizadas dentro del complejo industrial de Tula. En total se incluyeron 18 fuentes que representan las emisiones más importantes de este contaminante y cuyos giros industriales son la refinación y petroquímica, la generación de electricidad y la industria minera y del cemento.

Los vientos locales y regionales tienen influencia sobre la dispersión de la pluma de SO2. La Figura 3 muestra la dispersión de SO2 para el periodo del 30 de marzo al 1 de abril de 2006. A las 8 horas del primer día, la pluma contaminante se desplaza en dirección el N, NNE por influencia de los vientos locales; a medio día (12 h), el viento en superficie es del Oeste, produciendo que la pluma se disperse hacia el Este, este efecto es más pronunciado a las 18h. Para las 24 h, el viento regional se generaliza del Suroeste, por lo que las emisiones son transportadas hacia el NNE. En el segundo día las condiciones de viento del Suroeste persisten hasta las 8h, mostrando un pluma muy compacta dirigiéndose hacia el norte del dominio de simulación. Sin embargo, para las 12 h, el viento cambia de dirección en sentido opuesto, recirculando las emisiones matutinas de regreso a la zona de Tula. Este cambio no es lo suficientemente fuerte, ya que a las 24 h el viento regional nuevamente retoma su componente del sur. El tercer día las condiciones sinópticas se modificaron significativamente, ya que a partir de las 8 am se intensifica el componente norte del viento, permaneciendo así durante todo el día. Esto no solo ocasiona que las emisiones de los días previos regresen al punto de emisión, sino que también impacta de manera considerable la ZMVM, sobre todo antes del medio día. Para las 18 h, el viento del NNE se intensifica, dispersando la pluma de SO2 en dirección Suroeste, sin pasar por la ZMVM. En suma, no solo las condiciones sinópticas, sino también los vientos locales afectaron el transporte de la pluma de contaminantes. La variabilidad de los vientos locales puede causar que la pluma se disperse en diferentes direcciones; asimismo, cuando los vientos cambian dramáticamente puede resultar en una recirculación de contaminantes lo cual puede afectar de manera indirecta la calidad del aire en el área urbana de la Ciudad de México, aún si la pluma no se transporte dentro de esta área.

Conclusiones. En general, en todas las simulaciones la concentración de la pluma se mostró compacta y bien definida. Solo en los casos en que existía recirculación fue más amplia la dispersión del contaminante. En todos los casos, las concentraciones cerca de superficie fueron mayores entre las 6 y 8 de la mañana, típico de contaminación de fuentes elevadas. Debido a que las circulaciones locales alrededor del corredor industrial Tula-Tepeji-Vito-Apasco son diferentes a las observadas durante la Campaña MCMA-2006, la pluma contaminante no afecta a esta última región, sólo se ve afectada de manera indirecta cuando existe recirculación de contaminantes. Referencias. de Foy B., W. Lei, M. Zavala, R. Volkamer, J. Samuelsson, J. Mellqvist, B. Galle, A.-P.

Martíınez, M. Grutter, A. Retama, and L. T. Molina (2007) Modelling constraints on the emission inventory and on vertical diffusion for CO and SO2 in the Mexico City Metropolitan Area using Solar FTIR and zenith sky UV spectroscopy. Atmos. Chem. Phys., 7, 781–801, 2007

de Foy, B., Clappier, A., Molina, L. T., and Molina, M. J. (2006) Distinct wind convergence patterns in the Mexico City basin due to the interaction of the gap winds with the synoptic flow, Atmos. Chem. Phys., 6, 1249–1265.

IMP (2006) Estudio de las emisiones de la zona industrial de Tula y su impacto en la calidad del aire regional. Instituto Mexicano del Petróleo PS-MA-IF-F21393-1, Noviembre.Fig. 3. Isosuperficies de dióxido de azufre a nivel de piso simuladas con RAMS-

HYPACT del 30 de marzo al 1 de abril de 2006.



Las condiciones meteorológicas tienen un papel central en los pronósticos de calidad del aire. Es común que los datos meteorológicos se obtengan de modelos meteorológicos dinámicos con esquemas de asimilación de información en cuatro dimensiones (FDDA, por sus siglas en ingles). Estos modelos intentan determinar las relaciones teoréticas entre las variables meteorológicas y las características topográficas de la región, y en lo posible generar simulaciones congruentes con las observaciones; para lo cual utilizan, aunque sean escasas, mediciones de variables meteorológicas en capas superiores de la atmósfera. Estos esquemas han sido utilizados por Stauffer and Reaman (1990, 1991) y Fast (1995), entre otros. En diversos estudios se ha demostrado que las simulaciones de ozono (O3) mejoran al utilizar estos esquemas de asimilación para determinar los campos meteorológicos (Barna y Lamb, 2000; Davakis et al., 2007; Lee et al., 2007). En este estudio se investiga como mejoran los pronósticos de ozono en la Zona Metropolitana del Valle de México utilizando un sistema de asimilación de datos de variación tridimensional (3DVAR), usando como caso de estudio las simulaciones meteorológicas de la Campaña MCMA-2003. En comparación con el método FDDA, las simulaciones meteorológicas que utilizan el esquema 3DVAR de manera cíclica, son dinámicamente consistentes. En este estudio se asimilaron observaciones meteorológicas convencionales y especiales correspondientes al episodio del 13 al 16 de abril del 2003.

Los campos meteorológicos y concentraciones de ozono obtenidas del modelo meteorológico de mesoescala MM5 de Penn State/NCAR y el modelo fotoquímico exhaustivo de Calidad del Aire con extensiones (CAMx) incluyendo el esquema de asimilación 3DVAR aplicado en periodos de 3 (3DV3h) y 6 horas (3DV6h), así como sin asimilación meteorológica alguna, fueron comparados con las mediciones del episodio seleccionado. Los campos de viento, temperatura, y humedad obtenidos de las simulaciones incluyendo los esquemas de asimilación de datos meteorológicos resultaron ser más consistentes con las observaciones que los obtenidos de la simulación sin asimilación alguna. El modelo CAMx simuló de manera más precisa la posición de la pluma de ozono (ver Figura 1), así como también su magnitud y hora del día cuando sucede (ver Figura 2). Las simulaciones de O3 resultaron ser más significativas el durante el día.Los resultados obtenidos para el 16 de abril sirven de ejemplo para explicar el efecto de los campos meteorológicos en la distribución de ozono. Durante la mañana, el flujo de viento en el paso entre las montañas de Toluca se incrementa,

mientras que el viento cuesta arriba a lo largo de la cuenca sur decrece de acuerdo al esquema de asimilación 3DV3h (Figura 3a, b). Al mismo tiempo, la corriente de chorro a través del paso entre las montañas

en Chalco adquiere más fuerza, aun cuando el mezclado vertical no es tan intenso (Figura 4a), lo cual favorece la acumulación de contaminantes dentro del valle. Durante las primeras horas de la tarde, el viento cuesta arriba a lo largo de la cuenca sur y oeste son más débiles de acuerdo a 3DV3h, pero el intervalo de viento ocurre antes (Figure 3c, d). Las corrientes de chorro en niveles bajos provenientes producen una convergencia más intensa (Figure 4b). Junto con la acumulación de las emisiones locales, la magnitud del pico de O3 es mayor y su área se dispersa más al norte cuando se aplica el esquema de asimilación 3DV3h. Estos resultados muestran claramente la importancia de la asimilación de datos en simulaciones meteorológicas para el estudio y pronóstico de la calidad del aire en el Valle de México.Referencias.Barna, M., and B. Lamb, 2000: Improving ozone modeling in regions of complex terrain

using observational nudging in a prognostic meteorological model, Atmos. Environ., 34, 4889-4906.

Lee S., H. Kim, and H. Lee, 2007: Influence of dense surface meteorological data assimilation on the prediction accuracy of ozone pollution in the Southwestern coastal area of the Korean Peninsula, Atmos. Environ., doi: 10.1016/j.atmosenv.2007.01.050.

Fast, J. D., 1995: Mesoscale modeling and four-dimensional data assimilation in areas of highly complex terrain, J. Appl. Meteor., 34, 2762-2782.

Stauffer, D. R., Seaman, N. L., 1990: Use of four-dimensional data assimilation in a limited-area mesoscale model, Part I : Experiments with synoptic-scale data, Mon. Wea. Rev., 118, 1250-1277.

Stauffer, D. R., Seaman, N. L., 1991: Use of four-dimensional data assimilation in a limited-area mesoscale model, Part II : effects of data assimilation within the planetary boundary layer, Mon. Wea. Rev., 119, 734-754.

Aplicación del Sistema de Asimilación de Datos MM5 3DVAR para mejorar los Pronósticos de Ozono

Contribución de Naifang Bei (MIT/MCE2)

Fig 1: Distribución horizontal de la simulación de concentraciones de ozono (contorno coloreado) en experimentos de pronósticos puros (izquierda) y 3DVAR (derecha) versus las mediciones (cuadrado de color) de RAMA en la ZMVM a las 14 CDT el 16 de abril del 2003.

Fig 2: Evolución temporal de concentraciones observadas y simuladas de O3 en la ZMVM promediadas a lo largo de 15 sitios de la red RAMA.

Fig 3: Vientos simulados de superficie en experimentos de pronósticos puros (FCST) y 3DVAR (3DV3h) en la ZMVM a las 10 y a las 14 CDT el 16 de abril del 2003. Los contornos naranja denotan la elevación del terreno.

Fig 4: Distribución horizontal de vectores de viento y concentraciones de O3 a lo largo de la sección transversal a las 10:00 y a las 14:00 CDT el 16 de abril del 2003, simulado en experimentos de pronóstico puro (FCST) y 3DVAR (3DV3h), respectivamente. La recta negra (AB) en la Figura 3 muestra la ubicación de la sección vertical.



Las mediciones de campo para cuantificar y caracterizar los aerosoles atmosféricos presentan muchos retos. La complejidad y variedad de sus componentes, sus procesos de transporte y reactividad química requieren un enfoque multifacético. El uso de diferentes técnicas genera una gran cantidad de información, pero es necesario conocer y entender hasta que punto pueden ser compatibles y complementarias. Recientemente realizamos intercomparaciones cuantitativas de las mediciones de aerosoles realizadas durante la campaña MCMA-2003 empleando un sistema de Partículas Inducidas por Emisión de Rayos-X (PIXE) y Análisis por Dispersión Elástica de Protones (PESA) realizados en vacío fuera de línea, y empleando un Espectrómetro de Masa de Aerosoles (AMS) a tiempo real.En la campaña MCMA-2003 se colocaron de manera paralela en el supersitio del CENICA un impactor tipo DRUM para las muestras de aerosoles a ser analizadas por PIXE/PESA, y un AMS, lo que permitió realizar intercomparaciones entre ellas. Aunque ambas técnicas emplean enfoques analíticos diferentes, proporcionan información complementaria. PIXE es un método eficiente y altamente sensible para analizar la composición elemental de los aerosoles mediante la irradiación con protones energéticos, que producen la emisión de rayos-X característica de cada elemento presente en la muestra. PESA proporciona concentraciones de masa de hidrógeno por detección simultánea de dispersión frontal de protones. Los análisis por PIXE/PESA se realizan en condiciones de vacío y proporcionan concentraciones individuales de cada elemento con una resolución de de varias horas. En contraste, el AMS proporciona información a tiempo real del tamaño y composición de los aerosoles menores a una micra en orden de minutos a segundos. La sensibilidad de PIXE a los elementos con orden elevado de Z y su inhabilidad para medir compuestos semivolátiles se reflejan de manera inversa por medio de la detección AMS de únicamente aerosoles no-refractarios que se vaporizan a alto vacío a temperaturas < 600 °C. El tamaño de los aerosoles colectados por cada método es una consideración importante. Dado el rango de los aerosoles analizados por PIXE/PESA (a través del muestreo tipo DRUM) de 0.07 µm < dca < 1.15 µm, y por el AMS de < 1.0 µm (PM1), una diferencia sistemática de masa puede ser esperada. Durante la Campaña MCMA-2003 se observó, de manera predominante, azufre en los aerosoles en forma de sulfato de amonio (Salcedo et al., 2006), la cual puede ser medida cuantitativamente por ambas técnicas: el azufre elemental por PIXE, y el de rápida vaporización por AMS. Como se muestra a continuación, durante la mayor parte de la campaña se observó una muy buena relación entre ambas.

Las concentraciones en PIXE fueron un poco más elevadas la mayor parte del tiempo, presentando consistencia con la pequeña diferencia en la tasa de colección de aerosoles. Sin embargo, es evidente una discrepancia entre el 8 al 12 de abril, cuando se midieron aerosoles substancialmente ácidos. Las características de los aerosoles durante este periodo, tal como la presencia de bisulfato de amonio, podrían haber producido la desviación cuantitativa debido a la reducción en presión y/o a las condiciones usadas durante el análisis PIXE. También serían posibles, aunque de manera menor, fallas de muestreo por los diferentes métodos de colección empleados.El hidrógeno medido de PESA es un marcador útil para determinar compuestos orgánicos que de otra manera no serían detectados por PIXE. Debido a que la

presión de vapor de los compuestos orgánicos determina su tendencia relativa a evaporarse o a permanecer en la fase de partícula bajo condiciones de vacío, el método PESA también proporciona información sobre la naturaleza de los compuestos orgánicos. La masa total de H se separó en fracciones de “H sulfato” y “H orgánico” asumiendo que las mayores contribuciones únicamente eran (NH4)2SO4 y compuestos orgánicos (pérdida completa de agua, NH4NO3, y NH4Cl bajo condiciones de vacío). La correlación entre las series de tiempo de “H orgánico” y orgánicos medidos por AMS en validan nuestras suposiciones de distribución de fuentes, e indican que una fracción significativa de masa orgánica de aerosoles (compuestos no-volátiles) permanece al vacío en un análisis PESA.La concentración promedio de compuestos orgánicos no-volátiles puede derivarse de los datos obtenidos de PESA mediante las estimaciones del contenido promedio de H en la masa orgánica total. Usando los resultados de Zhang et al. (2005) para determinar los componentes como-hidrogeno y orgánicos-oxigenados (HOA y OOA) en los aerosoles, encontramos un promedio de 8.6% de H en los aerosoles orgánicos colectados durante la Campaña MCMA-2003. La gráfica a continuación compara los aerosoles orgánicos determinados por AMS y el enfoque de “hidrogeno escalado” junto con los resultados de una aproximación lineal entre H orgánico y compuestos orgánicos del AMS.

La desviación en la cuantificación de los aerosoles, evidente en la gráfica, enfatiza que los aerosoles orgánicos de la ZMVM se encuentran dentro de un rango significativo de presiones de vapor, y que su evaporación bajo condiciones de vacío durante el análisis PESA es significativo. Nuestros resultados sugieren que cerca del 75% de la masa de estas especies se evaporan bajo condiciones de vacío; mientras que el otro 25% de los compuestos orgánicos permanecen, lo cual es posible únicamente con compuestos de baja presión de vapor. Esto sustenta la presencia de compuestos orgánicos de peso molecular grande y/o altamente oxidados, de manera consistente con el envejecimiento atmosférico. Esta es la primera comparación entre PIXE/PESA y AMS, y hasta donde sabemos también es la primera vez que se reportan mediciones de hidrógeno en aerosoles orgánicos urbanos por PESA.

AgradecimientosEste trabajo fue una colaboración de MIT, PNNL y UC Boulder. Agradecemos la contribución de diversos participantes de la Campaña MCMA-2003, incluyendo el apoyo del personal de CENICA y la RAMA. Este análisis fue posible a través del financiamiento de la Comisión Ambiental Metropolitana de México, la Fundación Nacional de la Ciencia y el Departamento de Energía de los Estados Unidos.Referencias.Salcedo, D. et al. Characterization of ambient aerosols in Mexico City during the

MCMA-2003 campaign with Aerosol Mass Spectrometry: Results from the CENICA Supersite, Atmos. Chem. Phys., 6, 925-946. 2006

Zhang, Q.; Worsnop, D.R.; Canagaratna, M.R.; Jimenez, J.L. Hydrocarbon-like and oxygenated organic aerosols in Pittsburgh: Insights into sources and processes of organic aerosols. Atmos. Chem. Phys., 5, 3289-3311. 2005

Comparación del Análisis de Aerosoles con un AMS y PIXE/PESA durante MCMA-2003

Contribución de Kirsten S. Johnson (MIT)



Las megaciudades son grandes centros urbanos y suburbanos que se encuentran en constante y rápido crecimiento, particularmente en las regiones tropicales de Sudamérica y Asia. Generalmente las megaciudades sufren de una mala calidad del aire debido a los efectos acumulativos del crecimiento poblacional, la industrialización, el uso vehicular y el consumo total de energía. La Ciudad de México y otras megaciudades producen cantidades significativas de aerosoles carbonaceos absorbentes. Estos aerosoles conducen a una reducción substancial en el flujo actínico solar, por lo que son importantes para determinar los procesos fotoquímicos y en las determinaciones del balance radiativo en términos del clima regional.Como parte de dos de los componentes de MILAGRO, el Megacity Aerosol Experiment, Mexico City 2006 (MAX-Mex) y la Campaña MCMA-2006, se midió la dispersión y absorción de los aerosoles en el sitio del Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), ubicado al noroeste del centro de la Ciudad de México. Este sitio, nombrado T0 fue seleccionado para representar las emisiones recién emitidas en la ZMVM. Un segundo sitio de medición fue la Universidad Tecnológica de Tecamac, 30 km al noroeste de T0. Este sitio, nombrado T1, se seleccionó para representar la mezcla de contaminantes recién emitidos y de aquellos ya procesados a la salida de la cuenca.Las mediciones en T0 se realizaron del 10 al 29 de marzo del 2006. Los instrumentos para medir aerosoles se colocaron en el techo del edificio número 32 a ~15 m sobre el nivel del suelo. Los cabezales de muestreo se diseñaron para colectar aerosoles en el rango de 0.1 a 2 µm. La dispersión de los aerosoles se midió con un nefelómetro operando a 450, 530 y 660 nm. Aquí se reportan los resultados en 530 nm. La absorción de los aerosoles en T0 se midió con un Fotómetro de Absorción de Ángulos Múltiples (MAAP). Las mediciones ópticas de los aerosoles en T1 se llevaron a cabo del 1 al 29 de marzo del 2006. El cabezal de muestreo se instaló a 10 m de altura y se colectaron partículas con diámetro menor de 2 um con un flujo de 16.7 L/m. La dispersión de los aerosoles se midió con un nefelómetro portátil integrado operando a 530 nm. La absorción de los aerosoles en el sitio T1 se midió con un fotómetro de absorción de partículas de hollín (PSAP).

Resultados. La absorción y dispersión de los aerosoles en la fracción fina en T0 y T1 se muestran en la Figura 1. La absorción en T0 varió de 6 a 93 Mm-1 con un promedio de 31 Mm-1 durante el ciclo diurno, alcanzando valores máximos a

las ~06:30 h (entre las 05:00 y 08:00 h) tiempo estándar local (LST) y mínimos a las 13:00 h (entre las 12:00 y 14:00 h). Las mediciones de la absorción de los aerosoles en el sitio T1 oscilaron entre 2 y 160 Mm-1 con un promedio de 27 Mm-1. Este mismo patrón diurno observado en T0 y se presentó en el sitio T1 (máximo a las 06:30 h y mínimo a las 13:00 h LST). En reportes previos se ha reportado la absorción de aerosoles (promedios de 46 min.) medido con un espectrómetro fotoacústico en el sitio T1. Estos promedios fluctuaron entre 1 y 50 Mm-1 (Doran et al., 2007a). Aunque el máximo diario en T1 reportado aquí excedió el máximo en T0 en la mayoría de los días, los valores altos en T1 tuvieron una duración de 1 a 2 horas, comparado con las 7 a 9 horas en el sitio T0. Esto es indicativo de la existencia de una fuente local de aerosoles con gran capacidad de absorción en el sitio T1. Además, la absorción mínima de los aerosoles en el sitio T1 fue inferior a la observada en el sitio T0 de manera rutinaria. Estos niveles mínimos son indicadores de los niveles regionales de fondo en la ZMVM.La dispersión de aerosoles en el sitio T0 osciló entre 27 y 344 Mm-1 con un promedio de 128 Mm-1. Los valores de dispersión generalmente alcanzaron su máximo a las 10:30 (variando entre las 07:30 – 13:00) LST. Los valores de dispersión de los aerosoles en T1 fueron generalmente mucho más bajos que los encontrados en T0, oscilando entre 6 - 136 Mm-1 con un promedio de 62 Mm-1 con valores máximos a las 08:30 (variando entre las 06:00 y 13:30) LST, más temprano que en T0. En 9 de los 18 días reportados aquí la absorción máxima de los aerosoles sobrepasó los valores de dispersión de los aerosoles en T1.El nivel del albedo de dispersión simple de los aerosoles (SSA) determinado a través de las mediciones de absorción y dispersión en T0 y T1 se muestran en la Figura 2. La dispersión inferior observada en el sitio T1 se traduce en valores más bajos para el SSA de los aerosoles en T1 con un rango de entre 0.35 y 0.87, y un promedio de 0.69 comparado con el SSA encontrado en T0 de 0.57 a 0.93 con un promedio de 0.77.En marzo del 2006 Doran et al. calcularon durante 20 días las trayectorias hacia adelante y en reversa de las masas de aire que circularon a 1000 m de la superficie sobre el sitio T1 entre las 06:00 a 18:00 h LST (Doran et al. 2007a). Las condiciones más favorables de transporte del sitio T0 a T1 se detectaron en los días 69, 70, 77, 78, 79, 81, 83, 86 y 87. En los días 71 – 76 y el día 82 las trayectorias indicaron que el transporte habría sido probablemente del sitio T1 hacia la Ciudad de México y el sitio T0.Las mediciones de absorción y dispersión de los aerosoles presentados aquí se promediaron durante las horas del día correspondientes a las trayectorias en reversa calculadas por Doran et al. para los sitios T0 y T1. Los promedios diarios de absorción resultaron ser similares en ambos sitios, oscilando de 13 a 44 Mm-1 con un promedio de 31 Mm-1 en T0 y un rango de 15 a 40 Mm-1, y un promedio de 28 en el sitio T1. Los promedios diarios de dispersión variaron entre 61 y 197 Mm-

1 con un promedio de 125 Mm-1 en el sitio T0. Los promedios diarios de dispersión de los aerosoles fueron más bajos y más constantes en el sitio T1 con un rango de 38 a 105 Mm-1 y un promedio general de 57 Mm-1. El promedio de SSA en el sitio T0 osciló de 0.74 a 0.85 con un promedio general de 0.8, mientras que el promedio en T1 fue más bajo variando de 0.64 a 0.79 con un promedio general de 0.7. Doran et al. reportaron promedios diarios de SSA en T1 con datos medidos utilizando un Radiómetro Rotativo de Sombra y Filtros Múlitples (MFRSR) durante los días 71, 78 y 86 con valores de 0.84, 0.85 y 0.89, respectivamente (Doran et al. 2007). Los promedios correspondientes de SSA reportados aquí son 0.70, 0.74, y 0.69, determinados a partir de las mediciones de absorción y dispersión de los aerosoles. La disparidad en estos valores se debe a las diferencias en los métodos de medición. Los valores MFRSR representan mediciones de una columna total que incluye todas las partículas presentes en la atmósfera. Mientras que los valores calculados en este trabajo representan únicamente mediciones en la superficie de partículas finas. La fracción fina de los aerosoles es más absorbente que la partículas de polvo mineral que son de mayor tamaño y que son incluidas en las mediciones del MFRSR.

Comparacion de las Propiedades Ópticas de los Aerosoles en T0 y T1 durante la Campaña MILAGRO 2006

Contribución de Nancy A. Marley*, Jeffrey S. Gaffney (UALR), Telma Castro (UNAM), Alejandro Salcido (IIE)

Figura 1. Mediciones de la absorción (Bap) y dispersión (Bsp) de los aerosoles en la fraccion fina (<1 µm) en los sitios T0 (superior) y T1 (inferior) del 10 (día del año 69) al 29 de marzo (día 88) del 2006 durante la campaña MILAGRO.Figura 2. Albedo de dispersión simple de los aerosoles (SSA) determinado en los sitios T0 (superior) y T1 (inferior) del 10 (día 69) al 29 de marzo (día 88) del 2006 durante la campaña MILAGRO. continua en la página 21

Fig 1. Fig 2.



El crecimiento acelerado y desarrollo de la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) a lo largo de los últimos 30 a 40 años ha traído consigo un incremento proporcional de las fuentes contaminantes dentro del sector de los transportes, el cual ha tenido un impacto significativo en la contaminación del aire de la región. Dentro de la ZMVM, el sector de transporte es una de las fuentes principales de contaminación. Las emisiones provenientes de la flota vehicular incluyen contaminantes como el dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOX), compuestos orgánicos volátiles (COV), materia particulada fina (PM2.5), y dióxido de azufre (SO2).Al examinar las emisiones de fuentes móviles es necesario tener en mente que las emisiones de vehículos a gasolina difieren enormemente de las emisiones de vehículos a diesel en términos de contaminantes. El CO y los COV son emitidos principalmente por motores a gasolina, las PM2.5 por motores diesel, y el NOX por ambos. Esto se debe mayormente a las diferentes condiciones de operación entre los ciclos Otto y Diesel, y de las diferencias entre los dos tipos de combustibles. Una segunda razón es que los controles de emisión actuales para vehículos ligeros a gasolina son más rigurosos que para camiones pesados a diesel. Por lo que las estrategias de control enfocadas a reducir las emisiones de fuentes móviles deben distinguir de manera precisa las emisiones asociadas a cada tipo de motor.A la fecha se han realizado pocos estudios donde se separen las emisiones de vehículos a gasolina de los que son propulsados por diesel bajo diversas de condiciones de manejo. El objetivo principal de este estudio de colaboración entre Virginia Tech (VT), Aerodyne Research Inc. (ARI), Los Alamos National Laboratory (LANL) y el Molina Center (MCE2) es cuantificar las emisiones de vehículos propulsados por gasolina y por diesel dentro de la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) utilizando el modelo receptor de Matriz Positiva de Factorización (PMF, por sus siglas en inglés). Durante este estudio se utilizó el modelo receptor EPA PMF 1.1. Los modelos de receptor suponen que las emisiones de una fuente conservan su masa, para poder identificar su contribución en las concentraciones ambientales de contaminantes en algún sitio receptor.

Durante la Campaña MCMA-2006/MILAGRO que se llevó a cabo en el mes de marzo del 2006, investigadores y científicos de VT, ARI, LANL y MCE2 trabajaron abordo del Laboratorio Móvil Aerodyne (AML). El Laboratorio móvil realizó mediciones a lo largo de la ZMVM en condiciones reales de manejo de una gran gama de contaminantes en estado de gas y de partícula, incluyendo dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), óxido nítrico (NO), benceno (C6H6), formaldehído (HCHO), amonio (NH3), materia particulada fina (PM2.5), partículas recubiertas con hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs), y carbono negro (BC). El AML cuenta también con una cámara de video para grabar el tráfico circundante, los tipos de vehículos, y otras posibles fuentes de emisión. Los experimentos de persecución de vehículos se llevaron a cabo del 22 al 25 de marzo del 2006. Las concentraciones de contaminantes observadas se usaron como datos de entrada para el modelo PMF. El control de la calidad de los datos consistió en la calibración de los instrumentos con aire limpio cada cinco minutos, la eliminación de datos que correspondan a condiciones de auto-muestreo, es decir a mediciones provenientes de la parte trasera del AML y la alineación en tiempo de las diferentes mediciones de contaminantes. Los perfiles de emisión derivados por el PMF junto con información de las especies trazadoras para cada tipo de fuente permitieron determinar las emisiones provenientes de gasolina y diesel. Posteriormente se calcularon los factores de emisión por tipo de combustible, así como las emisiones anuales en la Ciudad de México a partir de los perfiles de emisión y los datos disponibles de las ventas de combustible.En la Figura 1 se observan los perfiles de fuentes derivados por PMF. Se establecieron tres factores para la base de datos. El modelo EPA PMF 1.1 permite al usuario especificar cierto número de factores (fuentes) que impactan

un sitio receptor suponiendo que las combinaciones lineales de estos factores resultan en una concentración medida de contaminantes. La documentación del modelo sugiere que se consideren entre 2 y 18 factores. En este estudio, variamos el número de factores de tres a cinco, incluyendo 20 repeticiones en los resultados para cada factor. Las identidades de los factores dependen de sus marcadores y de los perfiles de las fuentes modeladas. En primera instancia el número óptimo de factores es de tres, ya que con cuatro y cinco factores no se observaron diferencias en las series de tiempo, sólo se observó la separación de los contaminantes. Las barras sólidas en la figura indican la cantidad de cada especie contaminante designada para cada factor (eje izquierdo). Las unidades de medición de las concentraciones se muestran en el eje inferior para cada contaminante. Asimismo, el modelo PMF no proporciona información detallada sobre el perfil de la fuente específica generada por una categoría particular de la fuente. Por ende, esta información deberá ser deducida por un investigador con conocimiento de los marcadores para cada factor asumido y de los perfiles de las fuentes modeladas.Con base en los factores de análisis de PMF mostrados en la Figura 1, se desarrolló la hipótesis de que el Factor 1 representa el aire de fondo en los caminos y carreteras. El Factor 2 representa los vehículos a gasolina, y el Factor 3 los vehículos a diesel. Las emisiones de CO y COV están principalmente asociadas con emisiones de vehículos a gasolina, lo cual se manifestó con los mayores factores de contribución de masa asociados con el Factor 2. De las emisiones de gasolina, son de esperarse también contribuciones de NOX. El Factor 1, la masa elevada y los factores de contribución porcentual de CO2 y PM2.5 sugieren como fuente principal de éstos a los vehículos a diesel. Sin embargo, al estudiar de manera más detenida las series de tiempo asociadas con este factor y sus contribuciones (no mostradas aquí), es evidente que la contribución del Factor 1 es relativamente constante en el tiempo, lo cual es indicativo de una fuente de fondo en lugar de plumas transitorias provenientes de vehículos. Con las fuentes móviles, los factores de contribución fluctúan dependiendo de variables tales como el tráfico y los parámetros meteorológicos. El Factor 3 contiene una alta contribución de masa y distribución porcentual de NOX. Es de esperarse una emisión más alta de NOX de los vehículos a diesel que de gasolina, con base en el consumo de combustible únicamente. De los vehículos a diesel se esperarían emisiones relativamente elevadas de PM2.5 y un poco inferiores de NOX. Esta información junto con el factor de contribución de datos (no mostrado) que mostró una gran fluctuación del Factor 3, sugiere que este factor corresponde a los vehículos a diesel. En este estudio hemos concluido que la aplicación de la PMF a datos medidos con un laboratorio móvil en condiciones reales de manejo es capaz de separar las emisiones de vehículos a gasolina de los de a diesel; que los motores diesel son responsables por la mayoría de las emisiones de NOX, PM2.5, BC, y PAH, y que los motores a gasolina son responsables por la mayoría de las emisiones de CO, COV, NH3, y HCHOColaboradores.Linsey Marr (VT), Dwight Thornhill (VT/MCE2), Luisa Molina and Miguel Zavala (MCE2/MIT); Scott Herndon and Tim Onasch (ARI); W. Berk Knighton (MSU); Claudio Mazzoleni (LANL).

Distribución de Fuentes para Estimar las Emisiones de Vehículos Automotores en las Megaciudades

Contribución de Dwight Thornhill (VT/MCE2)

Figura 1- Los factores (perfiles por tipo de fuente) son asignados por magnitud e intensidad relativa.



Durante la Campaña MILAGRO varios filtros colectados en el sitio T1, por medio del colector PQ200 para partículas finas de 2.5 µm, fueron medidos mediante detectores de radiación nuclear en el Centro de Investigación en Materiales Avanzados S.C. con el objetivo de determinar mediante el análisis multivariante, si los contenidos isotópicos de los aerosoles (238U, 232Th y 40K) dependen o no de la pluma proveniente de la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM). Ninguno de los resultados respecto a tal hipótesis fue positivo, por lo que se llegó a la conclusión que el carácter radiactivo del aire es de origen natural y de dependencia local. Introducción:Entre los días 1 y 30 de marzo de 2006 fueron realizadas mediciones con una amplia gama de instrumentos en sitios fijos de superficie, por aeronaves, y por satélites durante la Campaña del grupo Megacities Impact on Regional and Global Environment/Megacity Initiative: Local and Global Research Observations, mejor conocido como MILAGRO. Las actividades de monitoreo se realizaron durante un período de 30 días, 24 horas al día [1, 2]. En el supersitio TI ubicado en la Universidad Tecnológica de Tecamac, fueron montados diferentes tipos de colectores de partículas, torres meteorológicas, equipos móviles, entre otros equipamientos. El Centro de Investigaciones en Materiales Avanzados S.C. de Chihuahua llevó a cabo mediciones de actividad isotópica de aproximadamente 30 filtros de teflón de un colector PQ200 para partículas con un diámetro ≤ 2.5 μm (PM2.5) con el objetivo de determinar si existían dependencias de las actividades específicas de los isótopos de 232Th, 238U y 40K con las variables meteorológicas. En el presente trabajo se exponen los resultados de los análisis multivariantes (componentes principales, análisis de factores y los clusters o dendogramas por variables) utilizados para identificar la correlación de variables. Materiales y métodos empleados: Para este trabajo se usaron los colectores PQ200 (Figura 1), con cabezal para materiales particulados de PM2.5 con un flujo fijo calibrado de 16.7 lmp y filtros de teflón de 47 mm, colocados en el interior de la caja. Los tiempos de colección fueron de 11.8 horas para dar un margen al recambio de los filtros en el corte realizado dentro de las casi 24 horas de colección. En general, los horarios abarcaban los intervalos de las 6:00am a las 5:50pm y de las 6:00pm a las 5:50am. Los equipos de monitoreo se mantuvieron cerca de las torres meteorológicas calibradas de manera adecuada para la posterior correspondencia de los datos. Mayores detalles se encuentran disponibles en la hoja de referencia del PQ 200 [3]. Para la determinación de la emisión gamma de los filtros se utilizó un sistema espectrométrico de la firma CANBERRA con una cabina 2100, un amplificador modelo 2022 y una fuente de poder 31060. El detector es de tipo coaxial con una resolución de 1.9 keV por canal con un volumen de 85 cm3. En la referencia [4] se describen los detalles del equipo espectrométrico empleado (figura 2). Se realizaron las mediciones durante 24 horas para cada filtro. También fue usada una cámara de bajo fondo de la firma mexicana MIYMSA de una Tm de peso de acero y plomo. Los tiempos muertos

fueron muy bajos, todos por debajo del 1 %. Los procesamientos de los espectros fueron realizados mediante el programa Spectrum Analizar. ISCTN, 1995. Se calcularon los resultados de las actividades específicas de los isótopos de 232Th, 238U y 40K. Los valores de los coeficientes variacionales de sus errores relativos oscilaron alrededor de 20, 18 y 17 % respectivamente debido a la baja actividad de los filtros cercana al fondo radiactivo, a pesar de efectuarse 24 horas de medición. La eficiencia del detector se determinó por vía teórica mediante la simulación del método de Monte Carlo usando el programa EGS4 [5]. La idea fundamental de aplicar métodos de análisis multivariante surgió para poder determinar alguna dependencia de las actividades de los isótopos con todas las variables meteorológicas determinadas, y de ese modo poder dictaminar la fuente de la pluma de contaminantes antropogénicos de la ZMVM. Todos estos datos se procesaron mediante el programa MINITAB v14 [Statistical Software 2003].Resultados y análisis: Todos los valores centrales, tanto de las variables meteorológicas medidas por las torres del sitio T1 como los valores de actividad de los isótopos detectados fueron normalizados a sus respectivos valores medios obtenidos de todas las 28 mediciones practicadas durante la campaña, con el objeto de homogenizar las varianzas entre los valores centrales de las correspondientes variables. En el análisis fueron consideradas 11 variables normalizadas.

En la Figura 2 se muestran los resultados de los 5 componentes principales derivados de los contenidos de los autovalores mayores o iguales a la unidad. Se pueden deducir también las dependencias funcionales acorde a los signos de los componentes. Por ejemplo, para el primer componente principal sin rotación ortonormal se deduce una fuerte dependencia entre la temperatura del aire y las horas

de insolación, resultado evidente. En el segundo componente se distingue una fuerte dependencia entre el peso del material particulado colectado y la concentración de las PM2.5, otro resultado evidente. En el tercer componente se nota un incremento positivo de la actividad del 232Th con la velocidad del viento, mientras que decrece con el aumento de la presión atmosférica. En el cuarto componente se puede observar la somera dependencia positiva entre la actividad del 232Th y el 238U. Ambos con la tendencia de aumentar su valor ligeramente cuando el viento sopla de la región Suroeste. En el quinto y último se denota la dependencia negativa de la actividad específica del 40K con la velocidad del viento repitiéndose en el 238U, mas no así con el 232Th, donde todo parece indicar una tendencia creciente con la velocidad del viento. En la Figura 3 se describe el análisis de cluster.

Composición Isotópica de las Partículas PM2.5 Detectadas en el Supersitio T1 durante MILAGRO

Contribución de Eduardo F. Herrera1, Telma Castro2, Ruben Mamani2, Balter Trujillo1, Giovanni Carabalí2, Román P. Balan1, Jorge I. Carrillo1, Elías Ramírez1, Alfredo Campos1, Luis M Rodríguez1, Laura Ortega1 y María E. Montero.1

Fig 1: Colector PQ200

PN Peso de las partículas CN Concentración de partículas ASThN Actividad específica del 232ThASUN Actividad específica del 238UASKN Actividad específica del 40K VVN Velocidad del vientoDVN Dirección del vientoTN Temperatura del aireHRN Humedad relativaSGRN Radiación global del solPAN Presión atmosférica

Fig. 2: Muestra el diagrama de vectores dados por autovectores de los factores principales

Fig. 3:Muestra las correlaciones entre las variables obtenidas mediante autovectores utilizando un análisis de cluster



Los resultados reafirman que no existe una dependencia funcional directa o muy evidente entre las actividades específicas de los isótopos estudiados y las variables meteorológicas. Las únicas evidencias fuertes de estas últimas son obvias como es el caso de la temperatura del aire normalizada y las horas de luz solar en el punto T1, también normalizadas. La otra dependencia fuerte y no precisamente de variables meteorológicas es el peso normalizado del material particulado y sus correspondientes concentraciones de PM2.5. Por suerte, no existe una dependencia palpable de la influencia que pudiesen ocasionar los vientos provenientes de la ZMVM. Podemos concluir que la presencia radiactiva de las partículas en el aire es un fenómeno que proviene netamente de la erosión del suelo.Conclusiones: Se realizó el estudio de la aparición de emisión radiactiva en las partículas PM2.5 colectadas mediante los PQ200. Esta aparición no es casual; en general un pequeño componente siempre se encuentra presente debido a la erosión del suelo en los distintos lugares de la Tierra. La presencia de los isótopos 232Th, 238U y 40K y sus respectivos “isótopos hijos”, para el caso de los dos primeros es un fenómeno común; solo que en algunos lugares es mayor debido a la naturaleza geológica de los lugares estudiados. Para el caso de las zonas aledañas a la ZMVM los contenidos están dentro de los valores normales y no se manifiesta con efectividad que los vientos provenientes de la propia ZMVM incrementen los niveles de radiactividad del aire. Por ende, este fenómeno es netamente local y de origen natural; es decir, no es antropogénico.Referencias.1. Ficha Técnica sobre los experimentos de la Campaña MILAGRO. 23 feb. 2006.2. Mamani-Paco et. al. G. Particle Morphology Related to Size Distribution during

MILAGRO Campaign on T1 Site. 1st MILAGRO Science meeting, Oct. 2006.3. Ambient Fine Particulate Sampler. Copyright © 2006 by BGI / Modified: Wednesday,

January 17, 20074. CANBERRA manuals, 19955. EGS4, Electron Photon Shower Simulation by Monte-Carlo. CCC-0331 EGS4.

(Abstract last modified 29-JUL-1998).

1 Centro de Investigaciones en Materiales Avanzados, S.C. de Chihuahua2 Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM

Contribución de Jose Luis Jimenez (UC-Boulder)Recientemente se desarrolló un nuevo método para cuantificar la razón entre los átomos de oxígeno y carbono (O/C) en los aerosoles orgánicos usando un Espectrómetro de Masas de Aerosoles de Alta Resolución y a Tiempo de Vuelo (HR-ToF-AMS, por sus siglas en inglés) (Aiken et al, Anal. Chem., 2007; ES&T, aceptado, 2008). Esta es la primera vez que este método se aplica a datos colectados durante vuelos de aeronaves instrumentadas para medir aerosoles. Los datos correspondieron a las mediciones del AMS a bordo del avión NSF/NCAR C-130 de la Campaña MILAGRO (DeCarlo et al., ACPD, 2007). Se destacan dos resultados principales: el diagrama de la izquierda muestra un mapa con las trayectorias de varios vuelos del avión C-130 coloreadas en función del valor de la razón O/C de los aerosoles orgánicos. Se observa un claro incremento en los valores al irse alejando de la Ciudad de México alcanzando valores máximos cercanos a 0.9 (lo que significa 0.9 átomos de oxígeno por cada átomo de carbón en aerosoles orgánicos). Aún sobre la ciudad, la razón O/C alcanza valores de ~0.4 y más, lo cual es indicativo de aerosoles altamente oxigenados. Esto podría deberse a los vuelos que cruzan la ciudad durante la tarde, cuando la formación fotoquímica de aerosoles orgánicos secundarios ha estado activa por varias horas (Volkamer et al., GRL, 2006; Kleinman et al., ACPD, 2007), ya que las emisiones primarias provenientes del tráfico vehicular presentan razones de O/C mucho menores, alrededor de 0.06¬0.1. Los aerosoles frescos provenientes de la quema de biomasa presentan razones entre 0.3 y 0.45, que contribuye también a los ya elevados valores sobre la ciudad. La figura de la derecha presenta la correlación entre la razón O/C de los aerosoles orgánicos y la edad fotoquímica calculada mediante la razón NOX/NOY. Existe un aumento claro de este parámetro con la edad, lo cual sugiere que puede ser usado como un indicador de edad fotoquímica con base en aerosoles; en contraste a la mayoría de otros indicadores que están basados en gases traza.

Referencias.Aiken et al., O/C and OM/OC Ratios of Primary, Secondary, and Ambient Organic

Aerosols with High Resolution Time-of-Flight Aerosol Mass Spectrometry Environmental Science and Technology, in press, Feb. 2008.

Aiken et al., Elemental Analysis of Organic Species with Electron Ionization High-Resolution Mass Spectrometry. Analytical Chemistry, 79, 8350-8358, doi:10.1021/ac071150w, 2007.

DeCarlo, et al., Fast Airborne Aerosol Size and Chemistry Measurements with the High Resolution Aerosol Mass Spectrometer during the MILAGRO Campaign. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions, 7, 18269-18317, 2007.

Volkamer et al., Secondary Organic Aerosol Formation from Anthropogenic Air Pollution: Rapid and Higher than Expected. Geophysical Research Letters, 33(17), L17811, 2006.

Kleinman et al., The time evolution of aerosol composition over the Mexico City plateau, Atmos. Chem. Phys. Discuss., 7, 14461-14509, 2007

Aumento Importante en el Contenido de Oxígeno en los Aerosoles Orgánicos debido a la Evolución Fotoquímica

Aumento rápido de Oxigenación en los Aerosoles Orgánicos.Fuente: DeCarlo al., ACPD, 7, 18269–18317, 2007.

Conclusiones. El máximo diario de absorción en T1 excedió a los medidos en T0 en la mayoría de los días. Sin embargo, los niveles altos en T1 fueron de menor duración: de 1 a 2 horas, en comparación con las 7 - 9 horas de niveles pico en el sitio T0. Esto es indicativo de otra fuente local de aerosoles con alta capacidad de absorción en el sitio T1. La dispersión de los aerosoles en el sitio T1 fue, en general, mucho menor que en T0 y los valores de dispersión de los aerosoles fueron en general mucho más bajos que en T0. En 9 días de los 18 reportados aquí, los niveles máximos de absorción de los aerosoles sobrepasaron los valores de dispersión de en T1. El valor inferior de dispersión de los aerosoles observado en el sitio T1 se traduce en valores más bajos de SSA en T1 con un rango de 0.35 a 0.87 y un promedio de 0.69, comparado con el SSA determinado en T0 de 0.57 a 0.93 con un promedio de 0.77 Agradecimientos. Este trabajo de investigación recibió apoyo de la Oficina de Ciencia (BER) del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE), así como del gobierno mexicano a través de SEMARNAT y la Comisión Ambiental Metropolitana. Deseamos extender nuestro agradecimiento al R. Petty y A. Williamson de OBER por su apoyo continuo, así como a los científicos y estudiantes mexicanos del IMP y Cenica por su asistencia. En particular al M.I. Saavedra del CCA-UNAM.Referencias.Doran, J.C et al., Bull. of the Amer. Meteorol. Soc., 79, 2497-2508, 1998.Doran, J.C. et al., Atmos. Chem. Phys. 7, 1585-1598, 2007a.Doran, J.C., Atmos. Chem. Phys. 7, 2197-2198, 2007.Doran, J.C. et al. Atmos. Chem. Phys. Discuss., 7, 14989-15023, 2007b.

viene de la página 18, Propiedades Ópticas de los Aerosoles



TexAQS-2006 fue una importante campaña sobre calidad del aire que se llevó a cabo en agosto y septiembre de 2006 para investigar la calidad del aire en la zona este de Texas, con un enfoque particular en Houston. Las observaciones dirigidas por la NOAA indicaron que, al menos durante un día, al ingresar a Texas corrientes de aire de estados vecinos se excedía el estándar mínimo de 8 horas de la EPA para niveles de ozono (ver Figura). La producción local de ozono y el ozono transportado contribuyen en proporción similar en días con altos niveles de ozono, pero en muchas ocasiones las áreas urbanas de Texas pueden acercarse a niveles fuera de la norma por el O3 transportado dentro del área urbana. Existe evidencia de que las emisiones de etileno (un importante precursor de ozono) han decrecido cerca de 40% desde 2006, pero los inventarios de emisiones oficiales todavía subestiman estas emisiones casi por un orden de magnitud. Las emisiones de NOX de las plantas generadoras de electricidad y otras fuentes puntuales importantes han disminuido substancialmente (aproximadamente por un factor de >3 en algunas plantas) entre 2000 y 2006.

calidad del aire, el gobierno municipal de Beijing realizó un estudio sobre control de tráfico. Durante cuatro días, del 17 al 20 de agosto del 2007, se les prohibió a casi 1.3 millones de vehículos conducir en Beijing. Como se muestra en la Tabla 1, el análisis de los datos obtenidos indicó que la reducción en emisiones vehiculares resultó también en una disminución significativa de contaminación del aire durante el cuarto día. Este es un claro indicador de que la reducción de tráfico es una medida efectiva para reducir la contaminación atmosférica en Beijing.

En marzo de 2006 cientos de científicos mexicanos e internacionales realizaron estudios diversos sobre la calidad del aire de la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) y el impacto de su pluma de contaminantes en escalas regional y continental. El proyecto MCMA-2006 fue parte de un estudio de colaboración internacional llamado Megacity Initiative: Local and Global Research Observations (MILAGRO), que incluyó proyectos apoyados por el Departamento de Energía (DOE), la Fundacion Nacional para la Ciencia (NSF) y la NASA de los Estados Unidos, así como por el gobierno mexicano. Al igual que en muchas áreas urbanas grandes, la atmósfera de la ZMVM contiene niveles muy altos de partículas finas (menores a un micrómetro) así como un amplio rango de gases contaminantes tóxicos. Los niveles de estas especies atmosféricas tóxicas varían considerablemente, pero pueden llegar a niveles alarmantes en sitios en donde se correlacionan con actividades de emisiones altas. Se han utilizado diversas técnicas innovadoras (torre urbana de flujos, laboratorio móvil) para validar el inventario de emisiones de la ZMVM. Los datos observados muestran una reducción en las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV) entre 2003 y 2006. Se ha observado que las partículas finas (PM) de la Ciudad de México, usualmente dominadas por especies orgánicas, crecen rápidamente durante las horas de sol, mucho más rápido de lo que los modelos atmosféricos actuales o experimentos de simulación en el laboratorio pueden explicar. Se utilizaron los datos colectados de un sitio de medición ubicado en una montaña en la zona noreste de la ZMVM para diferenciar los aerosoles orgánicos secundarios (SOA) ricos en oxígeno formados por procesos fotoquímicos a partir de aerosoles orgánicos primarios del tipo “más como hidrocarburos” asociados con las emisiones de PM (hollín) de vehículos, para demostrar una correlación entre aerosoles orgánicos secundarios y oxigeno impar (O3 + NO2). La correlación observada entre OX y SOA puede utilizarse para estimar los niveles de contaminación de SOA en ciertas condiciones climatológicas y escenarios de emisiones, y poder así predecir la necesidad de llevar a cabo alertas de salud por contaminación de aerosoles finos (ver artículo relacionado en este boletín).

Resultados de la campaña TexAQS-2006

a) b)

c) d)

viene de la página 3, Contribuciones Importantes de MILAGRO

Tabla 1: Resultados de la campaña CAREBEIJING en agosto del 2007

Evaluación de NARSTO sobre Contaminantes Múltiples Actualmente NARSTO está realizando un análisis sobre los retos técnicos que conllevan la implementación de responsabilidades dentro de un marco de gestión de la calidad del aire y control de contaminantes múltiples. La responsabilidad es el proceso de evaluar la efectividad de las acciones realizadas hacia el cumplimiento de los objetivos de las labores de gestión de la calidad del aire. NARSTO ha formado un panel de expertos en las áreas de salud y de ecosistemas a fin de que se reúnan con científicos atmosféricos para evaluar el estado de la ciencia con respecto a las cuestiones de responsabilidad y la información requerida para su realización. Se espera que el informe sobre la evaluación quede completado para enero del 2009. El Molina Center (MCE2) en colaboración con el Instituto Nacional de Ecología (INE) está coordinando las actividades en la Ciudad de México para facilitar la participación de expertos científicos mexicanos en la Evaluación de NARSTO sobre Contaminantes Múltiples. Varias docenas de investigadores mexicanos se han reunido en México para contribuir en la elaboración de los diferentes capítulos del informe, incluyendo los referentes a emisiones, impactos en la salud y en los ecosistemas, monitoreo y mediciones, química, modelación, y análisis de riesgos. Asimismo, un grupo de científicos mexicanos tuvo la oportunidad de viajar a Chicago a principios de noviembre para examinar el resultado del trabajo de varios autores de los capítulos, esto gracias al apoyo de NARSTO y la Comisión Norteamericana para la Cooperación Ambiental.El MCE2 también está colaborando con NARSTO y el Instituto Nacional de Ecología de México para organizar un simposio de un día sobre la gestión de la calidad del aire y control de contaminantes múltiples, y conocer perspectivas mexicanas sobre la calidad del aire, el cambio climático y la salud. El simposio se llevará a cabo el 10 de abril del año en curso en la Ciudad de México.



de hacer este programa más significativo para los estudiantes, se decidió premiar a los autores de los mejores trabajos de los diferentes sistemas escolares con su participación en un Encuentro de Jóvenes. La fase final del concurso contó con 217 trabajos; los autores de las mejores propuestas se reunieron el 19 de mayo en la Torre de Ingeniería de la UNAM en el evento educativo “¡Hagamos un MILAGRO por el aire!”. Durante el Encuentro los jóvenes analizaron y discutieron diferentes aspectos del problema de la contaminación del aire de la Ciudad de México y propusieron algunas alternativas prácticas de mejora. Las sesiones de trabajo se organizaron adaptando el Modelo de las Naciones Unidas para Bachillerato a las características y necesidades propias de este evento. De esta forma, los jóvenes tuvieron un foro para participar y una voz para expresar sus percepciones, preocupaciones y propuestas para mejorar la calidad del aire en su comunidad local y en la Ciudad de México.Paralelo al Encuentro, se organizó un Taller para Profesores que tuvo como meta promover la interacción entre profesores y científicos expertos en temas ambientales, así como discutir el estado actual de los problemas a nivel local, regional y global. El taller para profesores también ofreció herramientas que permitan a los profesores transmitir mensajes ambientales eficientemente dentro del salón de clases. Los conferencistas que participaron fueron de primer nivel; entre ellos están la Maestra Julia Carabias, exsecretaria de Medio Ambiente de México y la Dra. Anne Marie Schmoltner, directora del programa de Química Atmosférica de la Fundación Nacional para la Ciencia de Estados Unidos. Finalmente, en la sala de exposiciones de la Torre de Ingeniería, se exhibieron los mejores carteles de los estudiantes. La exposición estuvo abierta al público en general.

Cerca de 2500 personas participaron en el programa “¡Hagamos un MILAGRO por el aire!” 2006-2007. Además de reunir a todas estas personas para discutir sobre el problema de la contaminación del aire, el programa permitió que estudiantes de diferentes sistemas escolares, que provienen de diversos entornos sociales dentro de la Ciudad de México, propusieran alternativas concretas para la mejora de este problema. Así mismo, abrió un espacio para que estudiantes y profesores conocieran a científicos mexicanos e internacionales renombrados. Esto no sólo fue fructífero para la comunidad escolar; los expertos, tuvieron oportunidad de retroalimentarse con las opiniones, percepciones y el entendimiento de diferentes sectores sociales sobre los problemas ambientales y la contaminación del aire. La tercera edición de ”¡Hagamos un MILAGRO por el aire!” está ahora en marcha. Los autores de los trabajos seleccionados se reunirán en el Encuentro de Jóvenes los días 11 y 12 de abril en las instalaciones del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, campus Ciudad de México. El MCE2 espera que su esfuerzo para dar continuidad a este programa y abrir espacios para que los estudiantes mexicanos de nivel medio y sus profesores se comprometan, resulte en la participación y el compromiso de la comunidad escolar y otros sectores sociales en prácticas para el mejoramiento ambiental.

viene de la página 2, Hagamos un MILAGRO por el aire

Estudiantes reunidos para hablar sobre temas ambientales durante el Encuentro Ju-venil (19 de mayo del 2007).

Maestros asistentes al Taller para Profesores (19 de mayo del 2007).

Resoluciones del Encuentro de JóvenesLos estudiantes que participaron presentaron un documento con Resoluciones del Encuentro de Jóvenes 2006-07. A continuación se presentan algunas secciones del documento. SecundariaPara poder lograr que Hagamos un MILAGRO por el Aire primero debemos adquirir mayor conocimiento sobre los problemas causados por la contaminación del aire, los cuales son considerables. Dada nuestra preocupación por la calidad del aire en la Zona Metropolitana del Valle de México, proponemos lo siguiente: •Que la educación ambiental sea obligatoria desde el nivel preescolar.•Fomentar una mayor conciencia y conocimiento ambiental a través de los

medios de comunicación, ayudando a mantener a la población informada sobre los problemas y alternativas existentes para mejorar la calidad del aire. Esto ayudará a reducir los niveles de contaminación generados por falta de información. Los mensajes en los medios de comunicación deberán ser diversos y enfocarse en un amplio rango de sectores sociales.

•Promover mejoras en el transporte público, que se use tecnología limpia, haya mas seguridad y espacio y que se utilicen medios de combustible alternativos.

BachilleratoEn este Encuentro de Jóvenes nos hemos percatado de que el problema común de la sociedad es el poco conocimiento y de conciencia de la población sobre los problemas ambientales. Por lo tanto, proponemos las siguientes recomendaciones:•Educación ambiental obligatoria desde el preescolar hasta la Universidad•Promover la educación informal a través de diversas instituciones •Promover el transporte público que use tecnología limpia. Un ejemplo

específico de esto es el metrobus de Chalco que pretende reemplazar el transporte público que contamina el aire.

•Compilar listas de correo para intercambiar información sobre la contaminación del aire y sus consecuencias.

•Realizar reuniones cada dos meses para comentar el avance de nuestras acciones y lo que nos falta para alcanzar nuestras metas.

•Organizar un concurso de reciclaje entre las escuelas que participaron en este evento. La escuela ganadora deberá recibir un reconocimiento del INE.

En conclusión, estamos concientes de que somos parte de la sociedad y debemos de preocuparnos por tomar acciones para mejorar las condiciones del mundo en que vivimos. “¡Hagamos un MILAGRO por el aire!”.



Próximos Eventos y Actividades

Simposio de NARSTO/MCE2/INE sobre Gestión Conjunta en el Control de Contaminantes Atmosféricos y Gases de Efecto Invernadero en Norteamérica Fecha: Jueves, 10 de abril del 2008 Lugar: SEMARNAT, Ciudad de México

Hagamos un MILAGRO por el Aire Encuentro de Jóvenes y Taller para el Desarrollo Profesional de Profesores Fecha: 11-12 de abril del 2008

Asamblea General de la Unión Europea de Geociencias (EGU) 2008 13 al 18 de abril del 2008 en Viena, Austria Información sobre el registro y hospedaje se encuentra disponible en: http://meetings.copernicus.org/egu2008/

Sesión Especial: AS3.12 Megaciudades: Calidad del Aire e Impactos Climáticos de Escala Local a Global Fecha: Lunes, 14 de abril del 2008

Molina Center for Energy and the Environment 3262 Holiday Ct. Suite 201 La Jolla, CA 92037

B O L E T I NOtoño 2007/Invierno 2008Editor: Luisa T. MolinaDiseño: Jared MoranteTraducción: Claudia Carvajal,

Erik Velasco y Miguel Zavala

http://mce2.org

Estudiantes del Encuentro de Jóvenes con Luisa T. Molina y Cesari Rico (19 de mayo del 2007)

Participantes del Taller de Trabajo en León (17 de noviembre del 2007)

Anne Marie Schmoltner (NSF) escuchando la presentación ofrecida por Julia Carabias (UNAM) durante el Taller para Profesores realizado el 19 de mayo del 2007.

Estudiantes participando en el Encuentro

En caso de querer utilizar las fotos favor de contactar al Molina Center.

b o l e t i n - mce2.org · un total de 46 escuelas del distrito federal tomaron parte en el evento...

Documents