Manual 1 Principios de
Medición de la Calidad del Aire
Introducción
Este
documento es el primero de una serie de manuales, tiene como objetivo
fortalecer las capacidades de la medición de la calidad del aire en el país,
con la finalidad de contar con información confiable, comparable y oportuna,
que sirva para la formulación de políticas públicas que protejan la salud de la
población y al medio ambiente.
La
serie de manuales de prácticas en el monitoreo de la calidad del aire es el
resultado de grandes esfuerzo, tiempo y energía de varios participantes de
Japón, Estados Unidos y México.
FIGURA.1 DEFINICIONES DE LA NORMA DEL AIRE
Contaminantes
Pueden ser emitidos de manera natural, mediante los procesos de erosión,
descomposición de materia orgánica, incendios forestales y procesos volcánicos
entre otros.
Los contaminantes del aire
Se define
como compuesto o compuestos que alteran nociva mente la concentración normal del
aire del ambiente y la calidad del aire como
el estado de la concentración de los diferentes contaminantes atmosféricos en
un periodo de tiempo y lugar determinados.
Algunos de los contaminantes del aire, por sus efectos en la salud de la
población, han sido normados y se han establecido límites máximos de
concentración en el aire ambiente.
Los contaminantes antropogénicos
Son contaminantes emitidos por causa de las actividades del hombre, en
su mayoría son resultado de la quema de combustibles fósiles. En el grupo de
contaminantes están los que están producidos por: fuentes fijas
(estacionamientos industriales estacionarios), fuentes de área (conjunto de
pequeños establecimientos industriales o comerciales) y fuentes móviles,
vehículos automotores, también incluyen aquellos que no circulan por carretera.
FIGURA 2.CONTAMINANTES
Los contaminantes criterios incluyen:
·
Muestreo.
Es seleccionar un subconjunto de casos o individuos de una población. Una muestra estadística se obtiene con la intención de inferir las propiedades de la totalidad de la población, por lo que la muestra debe ser representativa.
En la calidad del aire, el
muestreo se define como la medición de la contaminación del aire por medio de
la toma de muestras, de forma discontinua. El muestreo se utiliza
principalmente para determinar la concentración de partículas suspendidas, en
sus diferentes fracciones: totales (PST), partículas menores de 10 micrómetros
de diámetro aerodinámico (PM10) y partículas menores de 2.5 micrómetros de
diámetro aerodinámico (PM2.5).
Métodos de medición de la calidad del aire.
La medición de contaminantes atmosféricos se puede lograr a través de diversos métodos que se agrupan de acuerdo a sus principios de medición en:
FIGRA.3 MÉTODOS QUE SE AGRUPAN A SUS PRINCIPIOS DE MEDICIÓN
Principios de medición de
la calidad del aire
FIGURA 4.PRINCIPIOS DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE
Normatividad ambiental
En México, la normatividad ambiental encuentra su base en la
Constitución Política. De ésta se derivan las diversas leyes, reglamentos y
normas que rigen el país. Las Normas Oficiales Mexicanas, NOMs, son el
instrumento jurídico que obliga a cumplir las especificaciones que determina la
autoridad federal.
En materia de calidad del aire, la normatividad está determinada
particularmente por la Secretaría de Salud, y por la Secretaría de Medio
Ambiente y Recursos Naturales, SEMARNAT. Ambas Secretarías han desarrollado
NOMS enfocadas a la protección de la salud de la población y a la medición de
los contaminantes, estas NOMS son:
Secretaría de Salud. Los criterios para evaluar la calidad del
aire respecto a los contaminantes criterios; los valores normados para las
concentraciones de contaminantes criterio en el aire ambiente.
SEMARNAT. Los métodos de medición para determinar la
concentración de contaminantes criterio en el aire ambiente y los
procedimientos de calibración de los equipos de medición.
Para apoyar el
establecimiento de sistemas de medición de la calidad del aire, la SEMARNAT, en
conjunto con otras dependencias, desarrolló el proyecto de Norma Oficial
Mexicana PROY-NOM-156-SEMARNAT-2008 que tiene como objetivo especificar las
condiciones mínimas que deben ser observadas para el establecimiento y
operación de sistemas de: monitoreo de la calidad del aire y de muestreo de
contaminantes atmosféricos.
La gestión de la calidad es el conjunto de actividades a través de las
cuales se determina e implanta la política de calidad, que incluye a su vez:
·
El
establecimiento de los objetivos de calidad.
·
La
identificación de los procesos necesarios para el sistema de gestión de la
calidad.
·
La
determinación e interacción de estos procesos.
·
La determinación de los criterios y métodos
para el control eficiente de dichos procesos.
·
La
asignación de recursos.
·
El
compromiso de la mejora continúa de estos procesos.La gestión de la calidad es responsabilidad de todo el personal que
labora en el SMCA, incluyendo las partes administrativa y técnica, y la
Dirección General de la organización.
Para los SMCA se recomienda que al menos se observen los siguientes
elementos fundamentales:
• Aseguramiento de la calidad
• Control de la calidad
• Evaluación de la calidad
Gestión de la calidad en los sistemas de
medición de la calidad del aire, SMCA.
La gestión de la calidad: es el conjunto de actividades a
través de las cuales se determina e implanta la política de calidad, que
incluye a su vez: el establecimiento de los objetivos de calidad, la
identificación de los procesos necesarios para el sistema de gestión de la
calidad, la determinación e interacción de estos procesos, la determinación de
los criterios y métodos para el control eficiente de dichos procesos, la
asignación de recursos, y el compromiso de la mejora continua de estos
procesos. Es responsabilidad de todo el personal que labora en el SMCA,
incluyendo las partes administrativa y técnica, y la Dirección General de la
organización.
Para los SMCA se
recomienda que al menos se observen los siguientes elementos fundamentales:
• Aseguramiento de la
calidad
Es el conjunto de actividades sistemáticas planeadas que
lleva a cabo una organización, con el objeto de brindar la confianza apropiada
para que un producto o servicio cumpla con los requisitos de calidad especificados.
El aseguramiento de
la calidad se define como el conjunto de documentos que se desarrollan para
establecer las directrices organizacionales y operativas del SMCA.
Manual de
calidad: es un documento que contiene la política de calidad, los objetivos
de calidad y una síntesis o referencia de todos los procedimientos técnicos y
de operación estándar del SMCA.
Ejemplos de objetivos generales que pueden ser establecidos en un
Manual de Calidad
·
Control
de la calidad: Es donde se establecen las líneas de autoridad, las áreas de
trabajo con sus respectivas divisiones, y los canales y medios de información. En
el manual de organización se debe presentar en forma ordenada y sistemática la
información referente al SMCA: sus antecedentes, su marco jurídico, sus
atribuciones, la estructura orgánica, el organigrama y la descripción del
objetivo y de las funciones de cada una de las áreas y puestos que conforman el
SMCA.
Recursos necesarios:
• Instalar, operar y mantener los componentes del SMCA;
• Contratar, capacitar y supervisar al personal necesario
para el correcto funcionamiento del SMCA;
• Adquirir los
suministros y contratar los servicios técnicos que requieran los equipos del
SMCA;
• Adquirir los equipos para instalar nuevas estaciones de
monitoreo en donde se requieran o para reemplazar los obsoletos.
·
Manual de
procedimientos: Deben contener la descripción de cada actividad que se
realice en el SMCA, así como las responsabilidades del personal adscrito a cada
una de las actividades. Los procedimientos descritos deben ser claros y
secuenciales, es decir, escritos en forma de paso a paso de tal manera que sean
fácilmente entendidos por todo el personal del SMCA.
·
Procedimientos
de operación estándar : Un procedimiento de operación estándar (PO)
es un documento detallado y bien estructurado, en el que se describen paso a
paso las actividades relativas a los métodos de prueba y de calibración, u
otras actividades del SMCA como la revisión de datos y el informe de
resultados. Un PO bien elaborado representa una herramienta de suma utilidad en
las prácticas de monitoreo o en las de laboratorio, toda vez 30 que reduce la
recurrencia de errores, facilita las tareas de operación, mantenimiento y
calibración y, ya que es escrito con la finalidad de que una actividad
específica sea desempeñada consistentemente por cualquier persona de la
organización, adscrita a esa actividad, y en cualquier momento, sirve incluso
para fines de capacitación y entrenamiento para el personal de nuevo ingreso.
·
Elaboración
de un PO:
Ejemplo de la estructura de un PO.
Procedimientos de
gestión de la calidad: Si el SMCA tiene implementado un procedimiento de
control de documentos, éste debe ser considerado para la elaboración del resto
de los procedimientos del SMCA.
Métodos de prueba.
Algunos de los métodos de prueba que se aplican en los SMCA corresponden a
Normas Oficiales Mexicanas, Normas Mexicanas, Métodos de la USEPA, que deben
utilizarse para aplicar los aspectos técnicos más relevantes e integrarse en
forma estructurada al procedimiento operativo.
Manual del equipo. En la
medición de la calidad del aire, los manuales o instructivos de operación y
mantenimiento de los equipos representan la fuente primordial de información
técnica para la elaboración de los PO, ya que éstos contienen las instrucciones
específicas para su instalación, operación, mantenimiento y detección de
fallas.
Prácticas
del SMCA y recursos. Los procedimientos de operación deben
contener una descripción detallada de la forma en que se realizan las
actividades de muestreo, monitoreo, calibración o mantenimiento, aplicables
según las prácticas operativas de la organización.
·
Procedimientos
administrativos: Los procedimientos administrativos son aquellos que
establecen y describen las actividades de carácter técnico-administrativo que
no están relacionadas directamente con las actividades específicas de operación
del SMCA.
·
Procedimiento
de control de documentos: Un documento se define como un escrito que contiene
información relacionada con las actividades del SMCA.
·
Procedimiento de control de registros: Los registros
son la información que provee evidencia objetiva de las actividades efectuadas
y/o de los resultados obtenidos. Los registros pueden utilizarse para
documentar la trazabilidad y proporcionar evidencia de verificaciones, acciones
preventivas y acciones correctivas. Los
registros técnicos que se generan en la operación del SMCA son de vital
importancia para analizar los datos de calidad del aire.
·
Procedimiento
de adquisiciones: El SMCA debe establecer un procedimiento para la compra,
recepción y almacenamiento de reactivos, materiales, consumibles y equipos. En
este procedimiento se deben establecer los métodos de programación de compras y
de contratación de servicios, así como los métodos de evaluación de los
proveedores. En el funcionamiento del SMCA es indispensable que el
abastecimiento de suministros y refacciones no se vea interrumpido de modo que
se afecte la generación de los datos y/o la calidad de los mismos.
·
Procedimiento
de administración de personal: El SMCA debe establecer un
procedimiento para la selección, contratación, evaluación, formación y
supervisión del personal. También debe especificar las
directrices para desarrollar un programa de capacitación anual, enfocado al
fortalecimiento profesional y actualización de su personal en los diversos
temas relacionados con la medición de la calidad del aire y los
correspondientes a la gestión de la calidad.
La
capacitación para cada puesto debe programarse con base en la identificación de
necesidades del personal y con metas previamente definidas, indicando la
frecuencia de capacitación deseable.
Los principales temas de capacitación recomendados para el
personal técnico operativo del SMCA son: • Conocimiento general de la
normatividad en la materia;
• Conocimientos generales sobre contaminación atmosférica y
meteorología;
• Unidades y conversiones usadas en Contaminación del Aire;
• Principios y
prácticas de control de la contaminación del aire;
• Aseguramiento y control de calidad para sistemas de
medición de la calidad del aire;
• Muestreo y monitoreo de la calidad del aire;
• Métodos analíticos
para estándares de la calidad del aire;
• Metrología básica
(trazabilidad, estadística, incertidumbre, entre otros.);
• Manejo de los datos. • Evaluación de la calidad de los
datos.
·
Procedimiento
de manejo de equipos: El SMCA debe establecer un procedimiento que
especifique los aspectos relacionados con el manejo de los equipos, es decir,
con la codificación de equipos para su inventario, la revisión y aceptación en
caso de adquisición de nuevos equipos, las características que deben reunir los
expedientes de los equipos (marca, modelo, número de serie, entre otros) y las
directrices para el desarrollo de programas de mantenimiento y calibración de
equipos.
·
Control de
la calidad: El control de la calidad se define como el conjunto de
métodos y actividades de carácter operativo que se utilizan para satisfacer el
cumplimiento de los requisitos de calidad establecidos. En un SMCA,
el control de la calidad establece las actividades para prevenir la generación
de datos inaceptables y la estrategia para la toma de acciones correctivas.
El control de calidad en los SMCA debe incluir los
siguientes elementos:
• Selección de equipos de medición de la calidad del
aire;
• Selección y ubicación de sitios para la medición de la
calidad del aire;
• Instalación de estaciones de medición y de toma de
muestra;
• Operación de las estaciones de medición, mantenimiento
y calibración de los equipos;
• Verificación y validación de los datos.
Selección
de equipos de medición de la calidad del aire: El proceso de
selección y compra de los equipos como: analizadores, monitores y
muestreadores, entre otros, es determinante para la calidad de los datos que se
generen
Selección y
ubicación de sitios para medir la calidad del aire: La selección y
ubicación de sitios para la medición de la calidad del aire dependerá de los
objetivos y alcances del mismo SMCA. Esta actividad puede ser apoyada por un
manual de procedimientos para el diseño o ampliación de redes de medición y
asesorada por el Gobierno Federal. Los sitios en el SMCA son seleccionados con
base en los requisitos de distribución, ubicación y escala espacial de
representatividad de los lugares donde la población realiza sus actividades
cotidianas.
Instalación de
estaciones de monitoreo y de toma de muestra: Para la instalación de una
estación de monitoreo se deben identificar los parámetros que pueden afectar su
operación. Algunos de estos parámetros son: • Estabilidad de la temperatura en
la caseta; • Ubicación de la toma de muestra, diseño del múltiple; largo y
composición de las líneas de muestreo; • Composición de los filtros.
Operación,mantenimiento
y calibración de los equipos del SMCA: Para llevar a cabo la operación,
mantenimiento y calibración de las estaciones se debe elaborar y ejecutar un
programa de visitas al sitio para realizar verificaciones cero-span,
calibraciones, mantenimiento preventivo, y documentación de las actividades.
Visitas a las
estaciones de monitoreo: Uno de los principales propósitos de las visitas a
las estaciones de monitoreo es verificar la adecuada operación de los
analizadores y del sistema de adquisición de datos, así como asegurar que éstos
estén completos y sean confiables.
Verificación del cero
y del span de los analizadores:Las verificaciones del cero y del span se
usan para la observación del desempeño de los analizadores y la validez de la
calibración.
Calibración
multipunto de analizadores automáticos: La calibración de un analizador
consiste en establecer la relación cuantitativa entre la concentración real del
contaminante (ppm, ppb, g/m3, entre otros.) y la respuesta del analizador
(lectura en la carta de registro, salida en volts o salida digital).
Mantenimiento
preventivo y correctivo: El mantenimiento preventivo a los equipos del SMCA
se debe proporcionar como se indica en los manuales de operación y
mantenimiento del fabricante. El mantenimiento preventivo aumenta la captura de
datos, mejora la confianza del sistema y asiste en la identificación de algún
problema potencial que puede solucionarse antes de que ocurra una falla.
Verificación y
validación de los datos: Este proceso de verificación es 38 importante para
garantizar la confiabilidad de los datos. La verificación puede hacerse en
forma manual o por medio de sistemas de análisis de datos. Cualquiera que sea
el proceso de verificación, se requiere de un alto grado de juicio para aceptar
o rechazar algún dato poco usual.
Algunos de los factores a considerar en este proceso son:
• Variación del cero y del span;
• Resultados de calibraciones y ajustes realizados a los
parámetros de operación;
• Historial del funcionamiento y servicios realizados al
equipo;
• Cambios inusuales de las condiciones climáticas;
• Cambios debido a las condiciones estacionales; y
• Niveles de otros contaminantes durante el mismo periodo.
Después de la verificación de los datos, se debe llevar a
cabo la validación aplicando los criterios de calidad.
- · Evaluación de la calidad: Evaluación de calidad es el grupo de actividades de carácter externo que dan la certeza de que el funcionamiento del aseguramiento y control de calidad es satisfactorio. Estas actividades son realizadas fuera de los esquemas rutinarios y se llevan a cabo en forma de auditorías e intercomparaciones. La evaluación de la calidad en el desarrollo de cualquier actividad, es una herramienta fundamental de la mejora continua.
- · Auditorías técnicas al SMCA: El SMCA debe cumplir con el Procedimiento Federal para la Auditoría a los Sistemas de Medición de la Calidad del Aire.
Las auditorías pueden realizarse de la siguiente forma:
• Auditoría técnica del sistema. Es una revisión de los
aspectos técnicos del SMCA: sistemas de medición, recolección, manejo y
análisis de muestras, procesamiento de datos, elaboración de reportes, entre
otros. Incluye entrevistas de orden técnico con el personal responsable,
revisión de los PO’s, instalaciones y documentación para el aseguramiento de la
calidad.
• Auditoria técnica de funcionamiento. Se verifica la
respuesta u otros parámetros críticos de operación de los muestreadores,
monitores, analizadores y sensores contra patrones de referencia del SMCA.
Incluye la revisión del sistema de muestreo de las estaciones.
• Auditoria de datos. Se evalúan exhaustivamente los
procedimientos que utiliza el SMCA para recolectar, interpretar y reportar los
datos de calidad del aire.
- · Intercomparación de laboratorios: Es una parte esencial para el aseguramiento de calidad. Para asegurar la calidad de los productos del laboratorio es necesario comparar su desempeño con otros laboratorios que realicen los mismos métodos de ensayo o calibración.
El Índice Metropolitano de la Calidad del Aire (IMECA) es una herramienta analítica desarrollada para informar sobre los niveles de contaminación de manera fácil y oportuna a la población, de tal forma que funcione como un indicador de las medidas precautorias que debe tomar la población ante una contingencia atmosférica.
El cálculo del IMECA implica transformar e integrar los datos de concentraciones de un grupo de contaminantes, conocidos como contaminantes criterio, en valores independientes de las unidades de los contaminantes considerados (valores adimensionales), mismos que, por construcción, indican los valores de las normas de calidad del aire para un contaminante determinado cuando el IMECA toma el valor de 100 puntos. El cuadro siguiente presenta los valores límite de las normas consideradas.
Cuando el IMECA de cualquier contaminante criterio rebasa los 100 puntos, significa que sus niveles son perjudiciales para salud.
SEMARNAP / INE / CENICA. Primer informe sobre la calidad del aire en ciudades mexicanas 1996, 1ª ed., México, INE, 1997.
Instituto Nacional de Ecología, Semarnap / Centro Nacional de Investigación y Capacitación Ambiental / Agencia de Cooperación Internacional del Japón, Segundo Informe Sobre la Calidad del Aire en Ciudades Mexicanas 1997, 1ª ed., México, INE- Cenica- JICA, 1998.
Una manera de proteger la salud de la población es a través del monitoreo y la difusión continuos del estado de la calidad del aire. En la Ciudad de México, el Sistema de Monitoreo Atmosférico (SIMAT) es el responsable de la medición permanente de los principales contaminantes del aire. El objetivo del monitoreo de la calidad del aire es generar información para:
Dentro de SEMARNAT, el área a cargo de la Investigación sobre la Contaminación Urbana y Regional (DGICUR), perteneciente al actual Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático, durante algún tiempo se ocupó de recopilar las concentraciones de los contaminantes criterio a partir de los sistemas de monitoreo del país, lo mismo que de calcular el Índice Metropolitano de la Calidad de la Aire.
Programa de Contingencias Ambientales Atmosféricas
Es motivo de alerta ambiental toda situación eventual y transitoria declarada por las autoridades competentes cuando, con base en análisis objetivos y/o en el monitoreo de la contaminación ambiental, se prevé o se presenta una concentración de contaminantes o un riesgo ecológico derivados de actividades humanas o fenómenos naturales que puedan afectar la salud de la población o al medio ambiente.
El Sistema de Monitoreo Atmosférico (SIMAT) realiza el seguimiento en tiempo real de las concentraciones de los principales contaminantes atmosféricos en la Ciudad de México y la zona conurbada. Cuando los niveles de contaminación del aire representan un riesgo para la salud de la población, se informa a las instancias responsables de la vigilancia y control para que, en el ámbito de su competencia, apliquen de manera inmediata las acciones necesarias para controlar y reducir las emisiones contaminantes.
El Programa de Contingencias Ambientales Atmosféricas reúne un conjunto de medidas que se aplican cuando se presenta un episodio de contaminación severa por ozono (O3) o partículas menores a 10 micrómetros (PM10), que pone en riesgo la salud de la población en general y principalmente de los grupos sensibles.
El ozono troposférico (O3) es un contaminante gaseoso que se forma en presencia de radicación solar, mediante las
reacciones fotoquímicas de los compuestos orgánicos volátiles (COV) y los óxidos de nitrógeno (NOx). Como se aprecia en
la figura 1, su concentración presenta una variabilidad horaria y su máximo se registra después del mediodía, cuando la
radiación solar tiene una mayor intensidad. Este contaminante causa afectaciones a nariz, garganta, bronquios y pulmones,
provocando irritación e inflamación.
MEDIDAS APLICABLES EN CASO DE CONTINGENCIA POR OZONO
La información de esta norma esta en la siguiente pagina para mas información consultarla:
DISPONIBLE EN
