Se presentan las condiciones actuales geográficas, meteorológicas, de emisiones y de concentración de contaminantes de la ciudad de Cartagena, de acuerdo a los resultados reportados por la red de monitoreo de calidad del aire actual, los estudios de inventarios de emisiones y las campañas de monitoreo que se han realizado en la ciudad.
Características geográficas de la ciudad de Cartagena
La ciudad de Cartagena se encuentra localizada al noroccidente de Colombia en el departamento de Bolívar en la zona UTM 18N coordenadas 447 km Este y 11448 km Norte. Cartagena tiene una topografía plana, cuyas elevaciones no son superiores a los 250m sobre el nivel del mar. La ciudad se encuentra rodeada por el Mar Caribe y posee cuerpos de agua tales como la Ciénaga de la Virgen y la Bahía de Cartagena, cuyos datos te elevación fueron tomados del sistema de información geográfica WebGIS (WebGIS, 2015). El uso del suelo de la ciudad es principalmente residencial, con una amplia zona industrial localizada al sur occidente y pocas zonas verdes. La población total de la cabecera es de 1.001.755 habitantes (Icher, 2009), siendo la quinta (5) más poblada del país con una extensión territorial de 609.1 km2.
Topografía de la ciudad de Cartagena.
Usos del suelo en la ciudad de Cartagena (Cartagena, 2001)
Condiciones meteorológicas
La ciudad de Cartagena cuenta con un clima tropical cálido-húmedo. La temperatura, humedad,
radiación, dirección y velocidad del viento se muestra para el año 2014 de acuerdo con la
información reportada por las cinco estaciones meteorológicas
Localización de las estaciones meteorológicas en la ciudad de Cartagena
De acuerdo con la información reportada por las estaciones meteorológicas, la temperatura de la
ciudad es 28.09±0.034 y la humedad es de 73.54 ±0.11 con una confianza del 95%. La temperatura
nunca es inferior a 15°C y humedad relativa toma valores mínimos no inferiores a 40%. La
radiación solar se encuentra en promedio dentro de los 200 W/m2, llegando hasta valores
máximos de 1000 W/m2. En los meses de Julio y agosto, las estaciones de CARDIQUE, la Bocana y
Zona Franca indicaron una reducción en los niveles de radiación por metro cuadrado.
En todas las estaciones, exceptuando la Bocana, la dirección predominante del viento es desde el
nororiente. Para el caso de la Bocana, el viento sopla predominantemente desde el noroccidente.
En las estaciones más cercanas a la orilla de la playa es donde se presentan las mayores
velocidades del viento, las cuales pueden alcanzar los 8 m/s. Esta es una condición favorable para
la dispersión de los contaminantes.
Variabilidad mensual de las variables meteorológicas: temperatura, humedad, radicación en las 5
estaciones de monitoreo de Cartagena para el 2014
Rosa de los vientos de acuerdo con los datos reportados por la red de monitoreo de Cartagena,
2014.
Inventarios de emisiones de fuentes fijas y móviles
La contaminación atmosférica es generada por diversas fuentes de emisión; las cuales pueden ser divididas en fuentes puntuales las cuales son asociadas a emisiones provenientes de chimeneas en los procesos industriales, fuentes móviles tales como vehículos fuera y dentro de las vías (barcos, aviones, vehículos particulares, buses), fuentes de área y fuentes de volumen, tales como los parques o áreas naturales.
En las grandes ciudades las fuentes que usualmente son asociadas a los mayores problemas de contaminación corresponden a las fuentes puntuales y móviles. Por tanto, cuantificar las emisiones provenientes de este tipo de fuentes se convierte en una necesidad para tomar las medidas regulatorias más efectivas para reducir los problemas de contaminación atmosférica. Una de las principales fuentes de emisión en las grandes ciudades son las fuentes vehiculares quienes son responsables de la emisión de NOx, SOx, CO y material particulado, contaminantes que generan daños sobre la salud ((WHO, 2005);(Jimoda, 2012)) y contribuyen en la formación de contaminantes secundarios como el ozono troposférico. Por tanto, se hace indispensable la caracterización y cuantificación de las concentraciones y emisiones de estos contaminantes atmosféricos.
Existen diversos métodos para determinar emisiones, estos son: medir directamente en la fuente de emisión, estimar por medio de factores de emisión, aplicar métodos de balance de masas o hacer uso de modelos especializados que puedan predecir emisiones. En la siguiente tabla presenta los métodos listados indicando sus principales características.
Método para determinación de emisiones
Cartagena cuenta con una de las zonas industriales más importantes del país, que de acuerdo con la base de datos de (Comercio, 2014) se encuentra 516 empresas, de las cuales 95 realizan operaciones que emiten contaminantes a la atmósfera (Stevenson & Huertas, 2015). Estas 95 empresas se encuentran ubicadas principalmente en el sector sur occidental de la ciudad. De acuerdo con los resultados provistos por el Establecimiento Público Ambiental de Cartagena (EPA-Cartagena) en el marco de la Resolución 619 de 1997, 40 de estas empresas deben presentar registro de emisiones. Las principales industrias se encuentran concentradas en las actividades asociadas a la fabricación de artículos de plástico, fabricación de productos de la refinación del petróleo, construcción de barcos y de estructuras flotantes, fabricación de formas plásticas básicas y formas primarias, fabricación de artículos de hormigón cemento y yeso y fabricación de plaguicidas y otros productos químicos de uso agropecuario. El EPA- Cartagena cuenta con un registro de 22 empresas que reportan las emisiones de algunos contaminantes emitidos a la atmósfera, sin embargo, esta información no se encuentra en un formato que contribuya a la construcción de un inventario de emisiones.
Para el año 1999, (Misco, 1999) realiza un trabajo de consultoría en el cual contabiliza las emisiones provenientes de 9 empresas: Abocol, Amocar, Ciba Geigy, Colclinker, Corelca, Ecopetrol, Electribolivar y Sidelcaribe. Este documento reporta información referente a las características físicas de las fuentes de emisión fijas tales como altura, diámetro y temperatura de salida de los siguientes gases: NOx, SO2, CO, PST, COV. De acuerdo con los resultados encontrados en el documento se concluye que Ecopetrol, Cabot, Novartis, Dow Chemical, Amocar y Coclinker son las principales industrias emisoras.
En el 2010 en la ciudad de Cartagena se realizó un inventario de emisiones de fuentes fijas y fuentes móviles (Ingeniería, 2010). Para el caso de las fuentes puntuales, se contó con información de 18 empresas y se aplicaron factores de emisión compilados en la base de datos AP42 (EPA, 2015b) para la cuantificación de las emisiones. Con esta información el estudio indica cuales son las principales actividades industriales que emiten la mayor cantidad de contaminantes.
En términos generales se puede inferir que probablemente la actividad asociada a la generación, captación y distribución de la energía eléctrica es responsable de la mayor emisión de CO y VOC en la ciudad. La refinación del petróleo, por otro lado, emite la mayor cantidad de PST, SO2 y NOx. Sin embargo, vale la pena resaltar que la cantidad de industrias que fueron incluidas en este estudio solo corresponde al 19% del total de las 95 industrias emisoras.
Localización de las empresas con fuentes fijas en la ciudad de Cartagena
Inventario de emisiones para fuentes fijas de la ciudad de Cartagena 2010. Datos obtenidos de (Ingeniería, 2010)
Para la elaboración de un inventario de fuentes fijas se hace necesario la construcción de una metodología que incluya todas las empresas emisoras de contaminantes criterio, independientemente de que por norma deban reportar sus emisiones. Adicionalmente, se debe diseñar un formato único donde se identifique con claridad los tipos de fuentes, sistemas de control de emisiones y los monitoreos de emisiones con los que cuenta cada una de las industrias para cada uno de los contaminantes criterios. Se deberán realizar campañas periódicas de recolección de la información, de tal manera que permita la actualización continua del inventario de emisiones de fuentes fijas. Estas actividades se sugieren sean acompañadas por capacitaciones en cada una de las industrias al personal correspondiente, a quien se le asigné la labor de diligenciamiento del formato único y entrega del mismo periódicamente al EPA.
Por otro lado, en términos de inventario de emisiones de fuentes móviles realizado en la ciudad de Cartagena, en el documento (Ingeniería, 2010) se ejecutó el modelo IVE para la determinación de los factores de emisión y emisiones de fuentes móviles. De acuerdo con los resultados entregados en este documento, se identifica que el contaminante mayormente emitido por las fuentes móviles es el CO, cuyas emisiones se estiman asciende a los 2266 ton anuales.
Tipo de vehículos de la ciudad de Cartagena que emite en mayor proporción contaminantes criterio y VOC.
Emisiones de fuentes fijas y fuentes móviles de la ciudad de Cartagena. Datos tomados de (Ingeniería, 2010).
Herazo & Arciniegas (2015), realizaron un análisis de la emisiones de fuentes móviles de Cartagena partiendo de la información reportada en el 2014 por los centro de diagnóstico automotriz (CDAs) con los que cuenta la ciudad. En estos centros se llevan a cabo pruebas estáticas de las fuentes móviles, tal como lo reglamenta la Norma Técnica Colombiana NTC 5375. Los gases que son reportados por los CDA son: CO, CO2 y HC (Hidrocarburos), cuyas concentraciones son evaluadas en la salida del tubo de escape de los vehículos bajo dos condiciones de operación del vehículo; marcha mínima (ralentí) y velocidad crucero. En ese estudio fueron analizados 37222 tipos de vehículos.
a) Variación de las concentraciones de contaminantes en vehículos a gasolina en condiciones de marcha mínima. b) Variación de las concentraciones de contaminantes en vehículos a gasolina en condiciones crucero. c) Variación de las concentraciones de contaminantes en moto en motos a condiciones de marcha mínima. d) Variación en la opacidad en vehículos a diésel.(Herazo et al., 2015).
Los resultados muestran que las concentraciones de CO y HC en vehículos a gasolina, tanto en marcha mínima como velocidad crucero, disminuyen en vehículos cuyo año modelo es superior a 1998, como es de esperarse, debido principalmente a la presencia de catalizadores en los vehículos, razón que también explica el aumento en las concentraciones de CO2. Vale la pena indicar que las concentraciones de CO2 no son normadas, simplemente son utilizadas como referente para identificar si hay dilución de los gases de combustión. Para caso de las motos se
observa que las concentraciones de CO se mantienen, independientemente del año modelo y hay una relativa disminución en las concentraciones de HC, vale la pena resaltar que de acuerdo con los vehículos analizados en este estudio, las motos representan el 37.5% de toda la flota vehicular analizada, representado la mayor cantidad del total de vehículos. Finalmente, para los vehículos a diésel se observa una reducción significativa en la opacidad reportada. Esto puede ser debido a la presencia de filtros de material particulado en los vehículos más nuevos.
Al comparar los resultados con La Resolución 910 de 2008, la cual establece los límites máximos permisibles, el estudio concluye que los CDA reportan un cumplimento superior al 98%, exceptuando en uno el CDA la Candelaria.
La información reportada en (Herazo et al., 2015) no constituye un inventario de emisiones, sin embargo evidencia la necesidad, al igual que el trabajo presentado por (Ingeniería, 2010) de tomar medidas de carácter tecnológico y normativo para las motos, las cuales constituyen la mayor proporcionan del parque automotor de la ciudad.
La elaboración de un inventario de fuentes móviles requiere de información precisa en cuanto a ciclos de conducción, tecnologías de control de emisiones y tipos de vehículos.
Campañas de monitoreo
Las campañas de monitoreo son fundamentales para conocer el estado de la calidad del aire en las ciudades. En la siguiente tabla se presenta un resumen de la campañas de monitoreo que se encuentran documentadas en Cartagena, indicando sus principales hallazgos y métodos de medición. Se observa que se han realizado diversas campañas de monitoreo donde se han evaluado principalmente contaminantes criterio en diferentes puntos de la ciudad. Muchas de las campañas se han realizado en tiempos cortos, menores a un mes, lo cual estima parcialmente la información de la calidad del aire en la ciudad.
Campañas de monitoreo realizadas en la ciudad de Cartagena
Como se puede observar existe una diversidad de puntos en donde se han realizados muestreos de contaminantes en la ciudad y no en todos los casos se han realizado repeticiones en los mismos puntos, por tanto no es posible identificar con claridad lugares en donde se observen concentraciones de contaminantes que puedan exceder la norma en diversos periodos del año. Sin embargo, se observa que las mayores concentraciones de contaminantes se encuentran localizadas en sectores de alto tráfico vehicular, como por ejemplo el Peaje Ceballos y la Bomba del Amparo, siendo el material particulado el contaminante que presenta mayores excedencias de la norma, seguido por SO2 y CO.
Las fuentes fijas de la ciudad de Cartagena se encuentran localizadas principalmente en la zona de Mamonal como se indicó previamente, han sido pocas las campañas de monitoreo documentadas que se han llevado a cabo cerca de la zona de Mamonal, que permitan identificar la calidad del aire en este sector industrial de la ciudad.
Es bien conocido que la contaminación atmosférica se encuentra asociada a problemas respiratorios y cardiovasculares. En el caso de Cartagena los casos de mortalidad infantil por Infecciones Respiratorias Agudas (IRA) ha venido en aumento desde el 2012 en donde fallecieron 16.58 de cada 100 nacidos vivos y para el 2014 esta cifra aumento a 24.11 (Como vamos, 2014). En la actualidad la ciudad no cuenta con estudios documentados que relacionen los niveles de concentración de contaminantes en la atmósfera con las enfermedades respiratorias.
Índice de la calidad del aire
El Índice de Calidad del Aire – ICA corresponde a un valor adimensional, cuyo rango se encuentra 0 y 500 puntos. El mismo es un indicativo que permite de manera cualitativa identificar la calidad del aire de la ciudad y su efecto en la salud humana.
Para la campaña de monitoreo realizada en este trabajo (Alvarez et al., 2015), en donde se monitoreo PM2.5 y CO en tres puntos de la ciudad: Bomba del Amparo, María Auxiliadora y Peaje Ceballos (en el capítulo 4 se presenta con detalle la realización de esta campaña), fue calculado el ICA.
Índice de calidad del aire de la campaña de monitoreo en los sectores: Bomba del Amparo, María Auxiliadora y Peaje Ceballos.
El sector de la Bomba del Amparo fue el único que presentó un valor de ICA superior a los 301 puntos, lo que corresponde a una clasificación más peligrosa para la salud. De todos los días monitoreados en este punto el 41% se encuentran dentro de esta clasificación. Para el caso del sector de María Auxiliadora se presentan ICA desde 100 hasta 200 puntos, lo que indica que las concentraciones de contaminantes pueden tener efectos dañinos en la salud. El 51% de los días el ICA se encontró entre 151 y 200 puntos. Por último, para el sector del Peaje Ceballos, es donde se encuentra la mejor calidad del aire (comparado con los otros sectores), el 61% de los días se obtuvieron ICA entre los 101 y 150 puntos. No obstante, esta sigue siendo una calidad del aire dañina para la salud de grupos sensibles como adultos mayores, niños y personas con enfermedades cardiopulmonares.