Identificación de procesos meteorológicos y climáticos que favorecen las concentraciones altas de ozono en la ZMVM y emisiones de COV’s y NOx asociadas: diagnóstico y propuestas.

SECTEI/168/2022

En la CDMX nos enfrentamos a un desafío ambiental: mejorar la calidad de nuestro aire. Por esta razón el ICAyCC en colaboración con la SECTEI de la CDMX trabajan en conjunto en un proyecto cuyo objetivo es clarificar y mejorar el entendimiento ya adquirido de la influencia de las condiciones conducentes que llevan a la ocurrencia de las contingencias de ozono y por qué éstas no han disminuido en los últimos años en la CDMX y su área conurbada, a pesar de los esfuerzos para reducirlo.

En este proyecto se obtuvieron resultados que nos ayudan a explicar de manera clara las condiciones y factores que provocan este problema. Para lograr esto, trabajamos de la mano con especialistas de diferentes disciplinas, combinando conocimientos y perspectivas para encontrar soluciones más efectivas para mejorar la calidad del aire que respiramos en nuestra ciudad.

ANTECEDENTES

A nivel mundial el ozono (O3) troposférico (o también conocido como ozono a nivel del suelo) es uno de los contaminantes principales del aire, tiene efectos perjudiciales para la salud humana y el ambiente, es un gas de efecto invernadero por lo que su regulación tiene un papel importante en la mitigación del cambio climático, y ha sido identificado como uno de los principales factores desencadenantes de contingencias por contaminación (IPCC, 2013, Silva-Quiroz, 2019). El O3 se forma cuando en presencia de luz solar, los óxidos de nitrógeno (NOx) y compuestos orgánicos volátiles (COVs) reaccionan, siendo el control de estas emisiones de gran importancia para reducir y controlar las concentraciones de ozono (Nguyen et al., 2022).

La Ciudad de México (CDMX) fue una vez una de las megaciudades más contaminadas del mundo, por lo cual durante más de tres décadas se han implementado una serie de programas con el objetivo de disminuir la emisión de contaminantes en la ciudad y en su área conurbada; aunque se han logrado mejoras en la calidad del aire con la implementación de esos programas, los niveles de algunos contaminantes con frecuencia superan los estándares establecidos en las normas mexicanas (Silva-Quiroz et al., 2019; Secretaría de Medio Ambiente de la Ciudad de México (SEDEMA), 2020; Vega et al., 2021), siendo el ozono (O3) uno de los principales contaminantes responsables de la mala  calidad del aire en la CDMX y en sus áreas conurbadas, y el compuesto que con mayor frecuencia rebasa las normas de salud ambiental actual, presentando valores máximos en un periodo del año conocido como temporada de ozono, la cual comprende del 15 de febrero al 15 de junio (SEDEMA, 2020).

En la CDMX y en su área conurbada la problemática asociada al ozono ha sido ampliamente estudiada debido a que la región presenta condiciones favorables, geográficas y meteorológicas, para que el ozono alcance concentraciones altas en la temporada de ozono. Diversos estudios señalan que existe un intercambio de masas de aire contaminado entre la cuenca atmosférica del Valle de México y las cuencas adyacentes a esta, lo que ocasiona un transporte de masas de aire que produce a su vez, un transporte de ozono entre las cuencas y a su vez un aumento en la concentración de este compuesto (Barrera-Huertas, 2019).

Actualmente, uno de los objetivos más importantes de las autoridades en la CDMX es la mejora de la calidad del aire en la región y por lo tanto la reducción de las concentraciones de ozono. Para lo anterior es necesario entender mejor la influencia de las condiciones meteorológicas sobre los niveles de ozono en la zona con el fin de comprender las variaciones en la concentración de este compuesto, conocer COVs y realizar un diagnóstico de las políticas públicas que se encuentran vigentes en la actualidad. Debido a lo anterior, se presentó la actual propuesta de proyecto cuyo objetivo principal es entender por qué el ozono no ha disminuido en los últimos años en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) y realizar una propuesta de medidas de mitigación y prevención, analizando esta problemática de manera interdisciplinaria. El proyecto se divide en cinco componentes, las cuales se seleccionaron acorde a los elementos que se necesitan examinar para poder generar un diagnóstico y propuestas que sean de apoyo para mejorar la calidad del aire en la zona.

A lo largo del periodo del proyecto, se llevaron a cabo entregas trimestrales que comprenden la presentación de informes con resultados parciales, así como la organización de reuniones para la presentación de tales resultados. Para el cierre del proyecto se presentan los informes finales, así como otros archivos comprometidos donde se muestran parte de los resultados obtenidos de las actividades desarrolladas. Con lo anterior, se logró alcanzar los objetivos y metas establecidas al inicio del proyecto. 

OBJETIVOS

Objetivo General:

Mejorar el entendimiento de las condiciones que llevan a la ocurrencia de las contingencias de ozono y por qué éstas no han disminuido en los últimos años en la CDMX y su área conurbada

Objetivos específicos:

1. Contribuir a la comprensión de las condiciones que llevan a la ocurrencia de las contingencias de ozono en la Ciudad de México y su área conurbada, y el por qué estas no han disminuido en los últimos años. 
2. Determinar y cuantificar las especies de compuestos orgánicos volátiles (COV´s), y su contribución a la formación de ozono en la Ciudad de México. 
3. Determinar las especies NOy y su contribución y acumulación en la formación de ozono en la Ciudad de México.
4. Determinar los factores de emisión de los COV´s generados por los productos de mayor consumo doméstico y comercial en la Ciudad de México. 
5. Realizar una propuesta preliminar de algunas medidas y propuestas de gestión de calidad del aire. 
6. Conocer mejor las condiciones climatológicas y meteorológicas de la ZMVM asociadas a altas concentraciones de ozono. 
7. Analizar medidas para mitigar la isla de calor de la ZMVM, evaluación de posibles medidas (techos blancos, techos verdes, áreas verdes). 
8. Entender mejor la relación entre el cambio de temperatura y el aumento en la concentración de ozono en la ZMVM. 
9. Difundir y divulgar hacia diferentes sectores sociales la problemática del ozono y su gestión.
   
   

METAS

1. Generar un diagnóstico inicial de la variabilidad de la climatología y meteorología de la ZMVM. 
2. Análisis de resultados de concentraciones del periodo de medición de especies de COVs, NOx y NOy en el sitio receptor. 
3. Determinación de factores de emisión de COVs y datos de actividad de los productos de limpieza evaluados. 
4. Recomendaciones para las temporadas de ozono 2024 en la CDMX y su área conurbada.

IMPACTOS DEL PROYECTO

A continuación se presenta una lista de los problemas relacionados con las altas concentraciones de ozono en la ZMVM abordados en el proyecto, así como algunos impactos positivos resultantes de los resultados finales del proyecto son:

• Análisis de la variabilidad de la temperatura del aire: Se conoció con alta resolución espacial y temporal (diaria) cómo ha evolucionado la temperatura en la zona centro de México, incluyendo tendencias, percentiles, días cálidos, fríos y heladas. También se analizó la relación entre la concentración de ozono y la temperatura del aire en el centro de México, lo cual explica, parcialmente, porque no ha continuado disminuyendo la concentración de ozono.
• Trayectorias de parcelas de aire: Se estudiaron y conocieron con mucho mayor detalle las trayectorias y los tiempos de traslado de las parcelas de aire que llegan a la CDMX. Esto permite analizar las fuentes de contaminantes por regiones e incluso, eventualmente, tomar medidas de mitigación regionales.
• Módulo de trayectoria de humos: Este módulo permite conocer el pronóstico en tiempo casi real de la trayectoria de humo, u otros contaminantes, conociendo la localización de sus fuentes, las cuales pueden variar de acuerdo con la información que proporcione el usuario. 
• Gestión de la calidad del aire: Proporcionó herramientas y datos que facilitan la gestión efectiva de la calidad del aire, especialmente durante la temporada de ozono. Esto incluye la identificación de fuentes de contaminación y la evaluación de su impacto en las concentraciones de ozono, lo que permite tomar decisiones informadas para reducir la contaminación y mejorar la calidad del aire.
• Mediciones de COVs y NOx: Estos análisis ayudarán a formar una base sólida para comprender mejor la sensibilidad química en la formación de ozono y la influencia de los COVs y los NOx. Con estos resultados las autoridades pueden priorizar acciones dirigidas a reducir los contaminantes específicos que tienen un mayor impacto en la calidad del aire. 
• Determinación de COVs en productos domésticos y comerciales: Los resultados establecen un punto de partida para desarrollar una base sólida para la regulación y la selección informada de productos domésticos y comerciales en la Ciudad de México y su zona conurbada. Al conocer las concentraciones de COVs más reactivos y tóxicos en estos productos, las autoridades y los consumidores pueden tomar decisiones más conscientes y orientadas hacia productos que sean menos perjudiciales para la salud humana y el medio ambiente. Esto puede contribuir a reducir la exposición a sustancias nocivas y mejorar la calidad del aire en los entornos interiores, promoviendo así la salud pública y el bienestar general.
• Investigación y desarrollo: Al investigar el efecto de diferentes tipos de cobertura del suelo en la formación de ozono y la temperatura urbana, el proyecto contribuyó al avance del conocimiento en el campo de la calidad del aire y proporcionó información útil para el desarrollo de soluciones innovadoras y sostenibles para abordar la contaminación atmosférica en la ZMVM.
• Mejorar los pronósticos y alertas tempranas: Al integrar los hallazgos de este proyecto en los modelos de pronóstico atmosférico, se puede mejorar la precisión de los pronósticos meteorológicos, de temperatura de la superficie y del aire y de altas concentraciones de ozono. Esto permitiría a las autoridades emitir alertas tempranas y recomendar acciones preventivas a la población para reducir la exposición a niveles peligrosos de ozono.
• Optimizar estrategias de gestión del aire: Con una comprensión más detallada de la sensibilidad del sistema a los cambios en la temperatura de la superficie y del aire, se pueden desarrollar estrategias de gestión del aire más efectivas y adaptativas. Esto incluye la implementación de medidas de control de emisiones más eficientes y la planificación urbana que tenga en cuenta los efectos de la temperatura en la formación de ozono.
• Educación y concienciación pública: A través de la generación de materiales de divulgación y la creación de plataformas web para consultar la información relacionada con la calidad del aire, el proyecto contribuyó a educar y sensibilizar a la población, los medios de comunicación y las autoridades sobre la problemática del ozono y la importancia de tomar medidas para mitigar sus efectos.

A partir de los resultados obtenidos, es posible delinear los impactos a corto, mediano y largo plazo del proyecto. No obstante, es esencial considerar que, para mantener y ampliar estos impactos de manera beneficiosa, se requiere continuar realizando análisis y mediciones periódicas, actualizar bases de datos, continuar con los pronósticos generados y, mejorar y actualizar la información generada en el proyecto. 

Corto Plazo (periodo del proyecto):

1. Implementación de plataformas web para la consulta de productos generados en el proyecto, incluyendo pronósticos, monitoreo de COVs, informes y productos de divulgación.
2. Mejora de la comprensión de la población, medios de comunicación y autoridades sobre la problemática del ozono y la interpretación de la información generada en el proyecto. Actualmente, se han llevado a cabo múltiples conferencias de prensa y presentaciones preliminares en reuniones gubernamentales y académicas. 
3. Establecimiento de sitios de medición de temperatura del aire y superficies cubiertas por azoteas verdes y convencionales para comprender los efectos de diferentes tipos de cobertura del suelo en el clima térmico urbano.
4. Monitoreo continuo y determinación de COVs y NOx en el sitio receptor instalado para las mediciones de estos compuestos.
5. Caracterización y determinación de emisiones de COVS provenientes de fuentes domésticas e industriales.

Mediano Plazo:

1. Utilización de la información recopilada para mejorar la gestión de la calidad del aire durante la temporada de ozono, con énfasis en la toma de decisiones durante episodios de contingencia.
2. Generación de información para el posible desarrollo e implementación de políticas públicas basadas en los resultados obtenidos, con el objetivo de reducir los niveles de contaminación y limitar la exposición a los contaminantes atmosféricos.
3. Continuación de la educación y sensibilización de la población, medios de comunicación y autoridades sobre la problemática del ozono y la importancia de tomar decisiones informadas para mitigar sus efectos.
4. Continuación de la caracterización de las interacciones químicas y físicas en la formación de ozono en la ZMVM.

Largo Plazo:

1. Apoyo en la consolidación de políticas públicas efectivas para la gestión de la calidad del aire, basadas en evidencia científica y en los resultados obtenidos del proyecto.
2. Monitoreo continuo de la calidad del aire y evaluación de su impacto en la salud pública y el medio ambiente, con el objetivo de mantener y mejorar la calidad del aire en la ZMVM a largo plazo.
3. Fomento de la investigación y la innovación en el campo de la calidad del aire y la mitigación de la contaminación atmosférica, con el fin de desarrollar soluciones sostenibles y efectivas para abordar la problemática del ozono y otros contaminantes.

Durante el desarrollo del proyecto se colaboró con distintas dependencias de gobierno y  con diversas instituciones académicas y gubernamentales, incluidos el Instituto de Geofísica de la UNAM, Universidad del Estado de Florida, la Facultad de Ingeniería de la UNAM, SEDEMA y SECTEI del Gobierno de la Ciudad de México.

Los principales beneficiarios del proyecto son las autoridades de la CDMX, los medios de comunicación también podrán utilizar la información para informar a la población sobre la calidad del aire y la salud pública. La población en general se beneficiará indirectamente al poder tomar decisiones para limitar su exposición a los contaminantes y contribuir a la reducción de emisiones, gracias a la información generada por el proyecto y las actividades de difusión y divulgación.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (2013). Climate Change 2013: The Physical Science Basis, Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge

Nguyen Duy-Hieu , Chitsan Lin, Chi-Thanh Vu, Nicholas Kiprotich Cheruiyot, Minh Ky Nguyen, Thi Hieu Le, Wisanukorn Lukkhasorn, Thi-Dieu-Hien Vo, Xuan-Thanh Bui (2022). Tropospheric ozone and NOx: A review of worldwide variation and meteorological influences. Environmental Technology & Innovation, 28, 102809. https://doi.org/10.1016/j.eti.2022.102809

SEDEMA (2020). Secretaría del Medio Ambiente de la Ciudad de México. Calidad del Aire en la Ciudad de México, Informe 2018, Dirección General de Calidad del Aire, Dirección de Monitoreo. 

SEDEMA (2021a). Secretaría del Medio Ambiente de la Ciudad de México. Inventario de Emisiones de la Zona Metropolitana del Valle de México 2018. Dirección General de Calidad del Aire, Dirección de Proyectos de Calidad del Aire. Ciudad de México. Agosto, 2021.

SEDEMA (2021b) Secretaría del Medio Ambiente de la Ciudad de México. Programa de Gestión para Mejorar la Calidad del Aire de la Zona Metropolitana del Valle de México (ProAire ZMVM 2021- 2030). SEDEMA, SMAGEM, SEMARNAT y SEMARNAT. Ciudad de México. Diciembre, 2021.

Silva-Quiroz R. et al., (2019). Atmospheric blockages as trigger of environmental contingencies in Mexico City, Heliyon, Vol. 5, Num., 7. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02099

Vega E. , A. Namdeo, L. Bramwell, Y. Miquelajauregui, C.G. Resendiz-Martinez, M. Jaimes-Palomera, F. Luna-Falfan, A. Terrazas-Ahumada, K.J. Maji, J. Entwistle, J.C. Núñez Enríquez, J.M. Mejia, A. Portas, L. Hayes, R. McNally (2021). Changes in air quality in Mexico City, London and Delhi in response to various stages and levels of lockdowns and easing of restrictions during COVID-19 pandemic, Environmental Pollution, 285, 117664.

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117664