COMPRENDAMOS

Introducción. Los niveles de contaminación en cualquier zona de un país, dependen de las actividades que se realizan y el cuidado necesario para permitir la emisión de agentes contaminantes atmosféricos. Existen diversos tipos de monitoreo ambiental, cuyo costo depende de la complejidad de sus dispositivos para elaborar la recolección de las partículas contaminantes del aire. Los países desarrollados son los principales evaluadores del monitoreo ambiental, y han considerado de gran interés, a las fuentes de emisión generadas en las fronteras por los países colindantes. Por la importancia de percibir contaminantes atmosféricos provenientes de fuentes ajenas, los países industrializados solicitan autorización para instalar sistemas de monitoreo ambiental en las posibles zonas donde se presentan altos índices de contaminantes que pueden tener un efecto negativo en la salud de los seres vivos. Los análisis de las causas y consecuencias por la generación de contaminación del aire, agua y suelo; ha tenido gran relevancia desde la mitad del siglo XX, y uno de los países que desde esa época ha evaluado y tomado las medidas pertinentes continuamente, ha sido Estados Unidos. Este país, que colinda con México, ha mostrado preocupación no solo por las fuentes de emisión que se generan en su territorio, sino por las que perciben en su zona fronteriza con nuestro país, y ha solicitado la autorización de instalar sistemas de monitoreo ambiental automáticos, con las características para detectar agentes contaminantes como el CO, SO2, NO2, NO, O3 y partículas suspendidas que podemos percibir y otras que solo los instrumentos de monitoreo las “detectan”. En algunas ciudades de la la zona fronteriza entre México y Estados Unidos, se han instalado Estaciones de Monitoreo Ambiental (EMA), que son evaluados y validados en laboratorios especializados de la Environmental Protection Agency (EPA-USA, por sus siglas en inglés), siendo la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. El monitoreo ambiental es realizado para correlacionar los datos de los contaminantes antes mencionados, con factores climáticos y la generación de enfermedades, principalmente de tipo respitarorio, pulmonares y del corazón.

Justificación. Para conocer los niveles de las concentraciones de contaminantes del aire, se han instalado EMA en lugares estratégicos de las zonas donde se considera que pueden sobrepasar las normas estándares de concentración. La zona geográfica y los factores climáticos son factores que influyen en la dispersión de los agentes contaminantes que son inhalados por la población. Con la realización del proyecto Frontera 2012 , se han instalado EMA en algunas ciudades de la zona fronteriza de México y Estados Unidos, para conocer los índices de contaminación atmosférica. La información generada en las EMA y proporcionada por la EPA a instituciones de investigación mexicanas, para elaborar proyectos de la correlación de agentes contaminantes del aire como el CO, SO2, NO2, NO, O3 y partículas suspendidas detectables e indetectables por el ojo humano; requiere de largos periodos de evaluación y validación, en ocasiones de hasta un año. Si se requiere saber después de un periodo menor a lo mencionado anteriormente, de los niveles de concentración de los contaminantes atmosféricos, en las ciudades fronterizas de México con Estados Unidos por medio de las EMA, es necesario esperar a la información proporcionada por la EPA. Otro aspecto de importancia, que se considera es la comunicación que existe en Estados Unidos, entre las EMA y los centros de atención medica y medios de comunicación social (radio, televisión y periódicos), para prevenir a sus habitantes. Para la obtención de los datos, la EPA coloca filtros que captan las partículas de los contaminantes antes mencionados, en base a métodos y técnicas de peso y conteo de las partículas que se adhieren al filtro. Debido a que esto, se considera como una situación problemática, para la realización de proyectos por parte de instituciones de investigacion mexicanas, de la relación de factores climáticos y ambientales con la presencia de enfermedades, posiblemente generadas por la exposición a contaminantes del aire, se elabora la propuesta de lo que puede ser el inicio de una metodología para el monitoreo ambiental en la ciudad de Mexicali, B.C. Dicha metodología, consiste en obtener información ambiental en base a la cantidad de adhesión del contaminante a un componente electrónico que estará expuesto al ambiente. Este componente forma parte de un circuito electrónico que proporcionará a un medidor de voltaje, un valor para conocer los incrementos o decrementos de la señal eléctrica (corriente y voltaje) que circula por el dispositivo y saber en base a una tabla realizada por experimentaciones, los índices de contaminación en una zona. Otro aspecto que se desea analizar, es realizar una comunicación del sistema de monitoreo con instituciones públicas y privadas de atención médica.

Planteamiento del problema. Según algunos analistas de la EPA, los instrumentos de monitoreo requieren de apoyos en recursos económicos elevados principalmente para su mantenimiento anual, cambio de refacciones y personal especializado que realiza la captura, evaluación y validación de los datos de los contaminantes atmosféricos. Una vez validada la información, ciertas instituciones de investigación, la solicitan para desarrollo de proyectos de investigación que relacionan los factores ambientales y climáticos con la generación y proliferación de enfermedades, que pueden ocasionar la muerte. Los gobiernos de cualquier país, se han interesado por reducir los agentes patológicos que generan las enfermedades por substancias contaminantes del aire, por los altos costos que se requieren para conservar la buena salud de sus habitantes. La prevención en la generación de enfermedades, es uno de los aspectos de interés de cualquier país, que pueden ser provocadas al exponernos a substancias contaminantes del aire. Los altos índices de la presencia de pacientes por éste tipo de causas, en instituciones principalmente públicas, y los costos elevados por recibir asistencia médica en clínicas particulares, ha sido tomado con gran importancia por los gobiernos y la sociedad. Esto ha propiciado gastos extras, que podrían reducirse si se puede evitar la generación de contaminación atmosférica y la exposición a éstos agentes contaminantes. En base a ésto, se indica que el conservar la buena salud de sus habitantes, puede tener un alto costo a los gobiernos que aportan recursos financieros y humanos a las instituciones públicas y a la población que acude a clínicas particulares. Para conocer si se sobrepasa los estándares de contaminación en el caso particular de la zona fronteriza entre México y Estados Unidos, se solicita la informacion a la EPA, que en ocasiones se recibe un año después del monitoreo. Debido a esto, se propone la nueva metodología, que puede ser el principio de un sistema de monitoreo ambiental, en base a experimentaciones de la exposición de substancias como polvo, bicarbonato de sodio y sal común, que pueden simular el comportamiento de agentes atmosféricos, aunado a la presencia de los niveles de humedad y temperatura en la ciudad de Mexicali, B.C.

Objetivo General.

Evaluar una metodología para desarrollar un sistema de monitoreo de información ambiental de contaminantes atmosféricos que pueda proporcionar datos instantáneos y analizar la comunicación del sistema de monitoreo con instituciones de salud pública y privadas.

Objetivos específicos.

- Evaluar la información bibliográfica correspondiente a los sistemas de monitoreo ambiental y desarrollo de equipos de instrumentación electrónicos.

- Analizar métodos y técnicas de recolección de datos de contaminantes atmosféricos.

- Evaluar las experimentaciones de la exposición de dispositivos electrónicos a simuladores de agentes contaminantes atmosféricos y el nivel de la señal eléctrica en el periodo de exposición.

- Determinar la propuesta metodológica para el sistema de monitoreo ambiental.

Metodología. El desarrollo del proyecto contempla el diseño de una propuesta metodológica de monitoreo ambiental, en base a experimentaciones con circuitos electrónicos, que pueden presentar pequeñas variaciones de señales eléctricas, cuando se exponen a ciertos factores ambientales y climáticos (humedad y temperatura interiores y exteriores). El proyecto contempla etapas en donde se realiza el factor de conversión del monitoreo ambiental:

a). Etapa 1. Se diseñaron circuitos electrónicos como prototipos, que se expusieron a variaciones de temperatura y con un recipiente con agua en una caja metálica cerrada, se generó vapor, para producir humedad. Aunado a los factores climáticos, se le agregó polvo, bicarbonato de sodio y sal común. La exposición se realizó a ciertos componentes electrónicos para observar los cambios de voltaje (en milivots) y corriente en (microamperes). Aun cuando se realizaron las simulaciones en interior y en cajas selladas, se tomó en cuenta el clima exterior, porque los prototipos permanecieron durante algunos días en su proceso de experimentación. Esto debido a que al aumentar la humedad en invierno provoca un decremento en la temperatura, y en verano, es un factor para que los aparatos de refrigeración no funcionen adecuadamente y puede generar un efecto corrosivo en interiores. El proceso de experimentación consistió en diseñar y realizar 12 circuitos electrónicos, simulando las condiciones de contaminación con humedad y temperatura con un periodo de exposición fue de 2 semanas para cada circuito electrónico. El primer prototipo inició la exposición fue del 7 al 21 de enero del 2004, permaneciendo hasta el último día del mes de diciembre del mismo año. El segundo y los posteriores se instalaron en ciertos días de los meses contiguos, hasta colocar el último al final del 2004. En el periodo de análisis de cada circuito, se le suministraban cada día los compuestos que simulaban los factores ambientales y se le aplicaban los metodos adecuados para generar variaciones de humedad y temperatura. Cuando finalizó el proceso de experimentación en el mes de enero, al primer prototipo se le dejó de aplicar los factores de contaminación y clima y se dejó expuesto hasta el fin del año. Al iniciar los análisis para el prototipo del mes de febrero, se le aplicó el mismo método al segundo circuito electrónico que al primero.

b). Etapa 2. Se realizó el paso anterior, exponiendo los circuitos electrónicos a variaciones de temperatura y humedad en exteriores, además de partículas de polvo y ciertos contaminantes atmosféricos. Se monitorearon las variaciones de corriente en microamperes y la señal de voltaje en volts.

c). Etapa 3. Se repitió la etapa 2, colocando sistemas electrónicos en diferentes lugares a ambientes de exterior en la ciudad de Mexicali, monitoreando la corriente eléctrica en miliamperes y la señal de voltaje en volts.

d). Etapa 4. Se recolectaron datos en instituciones de salud públicas y privadas de muertes del cerebro y factores climáticos y ambientales del 2004. Se siguen recolectando instantáneamente del 2005, para correlacionarlos en el seguimiento del estudio.

e) Etapa 5. Se está diseñando una metodología y un instrumento de monitoreo, para aplicarlo en la detección de niveles altos de contaminantes atmosféricos como O3, CO, SO2 y polvo, y que los sistemas de monitoreo estén intercomunicados con algunos centros de salud, para prevenir a la población de la exposición de éstos contaminantes.

Resultados. Los análisis de las etapas metodológicas indican que puede existir alguna correlación entre las variaciones de las señales eléctricas con los índices de los reportes de salud de instituciones médicas. Las evaluaciones de las diversas etapas se presentan a continuación:

a) Etapa 1. Los circuitos electrónicos se diseñaron con componentes sencillos (bobinas, capacitores, circuitos integrados, diodos, fuente de poder, osciladores, reguladores de voltaje, resistencias, sensores, transformadores) que se utilizan en prácticas de electrónica en instituciones educativas. A continuación se muestra un diagrama esquemático de un circuito electrónico utilizado en los procesos experimentales (figura 1):

Figura 1. Circuito electrónico de experimentación.

b) Etapa 2. El informe de las variaciones de corriente y voltaje de los prototipos electrónicos con las experimentaciones en interior, se organizó de la siguiente manera (tabla 1):

Tabla 1. Relación de las variaciones de voltaje y corriente en los periodos de exposición de los prototipos en Mexicali.

En la tabla se observa que los periodos donde se presenta un mayor porcentaje de humedad, aun siendo en invierno, el voltaje disminuye y la corriente aumenta, pudieron generarse un cortocircuito y una falla eléctrica muy peligrosa y mortal.

c) Etapa 3. El informe de las variaciones de corriente y voltaje de los sistemas electrónicos con las exposiciones en exterior, de algunos periodos horarios, diarios y mensuales del estudio, se organizó de la siguiente manera (tabla 2). Los sistemas electrónicos se instalaron en diferentes edificios de la ciudad de Mexicali (figura 2). La fecha de exposición fue del 7 de junio al 17 de dicembre del 2004. Los sistemas electrónicos siguen en proceso de exposición y se documentarán posteriormente los resultados en un informe y artículo de publicación. En la figura 2, se muestran los diversos lugares donde se ubicaron los sistemas electrónicos, tratando de cubrir la mayor de zonas de al ciudad de Mexicali.

Tabla 2. Relación de las variaciones de voltaje y corriente en los periodos de exposición al ambiente exterior de sistemas electrónicos en la ciudad de Mexicali.

Figura 2. Localización de equipos electrónicos expuestos al ambiente en Mexicali, para monitorear la adhesión de agentes corrosivos.

EQ1.Colonia Baja California / COBACH BC. EQ6. Colonia Hidalgo / Casa Particular.

EQ2.Colonia San Marcos / CONALEP II. EQ7. Colonia Rivera / CETYS.

EQ3.Colonia Industrial / ISESALUD. EQ8. Colonia Tecnológico/ ITM.

EQ4.Colonia Jardines del Lago / Casa Particular. EQ9. Colonia Glez. Ortega / Casa Particular

EQ5.Fraccionamiento Hípico / Casa Particular. EQ10. Ejido Puebla / CONALEP I.

El estudio se realiza de manera simultánea en la ciudad de Santa Ana1, Sonora, en México; instalado un sistema electrónico en un casa particular. El lugar donde está instalado se representa a continuación (figura 3):

Figura 3. Localización de un equipo electrónico expuestos al ambiente en Santa Ana, Sonora, para monitorear la adhesión de agentes corrosivos.

1Ciudad natal de M.C. Gustavo López

d) Etapa 4. En ésta sección, se evalúa el monitoreo de datos estadísticos de algunos contaminantes (O3, CO y SO2), temperatura, humedad relativa y muertes del cerebros en el año del 2004 (figura 4). En ésta gráfica, se representa el comportamiento de las variables antes mencionadas, dónde se observa que a medida que en los periodos en los cuales la temperatura disminuye, los contaminantes elevan sus niveles emitidos por las fuentes antropogenicas y naturales. Conforme aumenta la humedad relativa, el nivel de la contaminación se incrementa y en los periodos en los cuales ocurre una mayor cantidad de muertes del cerebro de un muestreo realizado.

Figura 4. Relación del monitoreo ambiental y climático con las muertes del cerebro presentadas en la ciudad de Mexicali (2004) .

Se realizaron análisis estadísticos de las correlaciones de los factores ambientales y climáticos con las muertes del cerebro en la ciudad de Mexicali, indicando valores arriba del 0.7, con los cual nos presentan relaciones mayores al 70% en cada mes del año 2004 (tabla 3). La prueba estadística aplicada es la de Kolgoromov-Smirnov con la validación de l técnica ANOVA.

Tabla 3. Correlaciones por mes de los factores ambientales y climáticos con las muertes del cerebro en la ciudad de Mexicali en el 2004.

e) Etapa 5. El proceso de la metodología continúa en proceso y se publicarán los resultados en un informe y una publicación posteriormente.

Conclusiones. La exposición a los factores climáticos y ambientales, puede ser un aspecto de importancia en la generación de enfermedades y muertes del cerebro, como se indican en los análisis realizados. Los índices de correlación representan valores mayores del 70%, considerando que en ciertos periodos del año, es donde se presentan una mejor correlación. Este estudio sigue en proceso y se elabora un reporte a las autoridades respectivas para informar a la población de las consecuencias de la exposición a los contaminantes y los cambios de clima en la ciudad de Mexicali. El clima en Mexicali es extremoso y en ocasiones en invierno en el periodo matutino y nocturno, las temperaturas son bajas, pero en el horario vespertino puede aumentar hasta los 25 ºC. En la época de verano las temperaturas pueden alcanzar cerca de los 50 ºC, en ciertos días y en el periodo vespertino.