Download nitro-HAP - Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM

Miércoles de divulgación
Los riesgos de la contaminación atmosférica en zonas
urbanas
Laboratorio de Especiación Química de Aerosoles Orgánicos Atmosféricos y
Desarrollo de Métodos Analíticos
Grupo de Mutagénesis Ambiental, CCA-UNAM
Dr. Omar Amador Muñoz
[email protected], Tel UNAM 0155 5622 4077
Marzo 13, 2013
http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/1ESO/atmosfera/index.htm
•He
•-4
•5.24x10 •%
•Ne•-3
•1.8x10 •%
•Xe•-6
•8.7x10 •%
•CO2 •0.036%
•Kr •-4
•1.14x10 •%
•0.0028%
•Ar•0.93%
•O2
•0.972%
•20.95%
•N2 •78.08%
NH4+1
SO2
NO2
NO
SO4-2
OH.
Metales
Ar
H2O
COVs
O2
COSVs
He
N2O5
CO2
O3
PAN
Partículas
CO
NO3-1
N2
Fuentes de emisión
Tomado de Amador-Muñoz et al. (2013). Atmos. Res.
122, 199-212.
Densidad poblacional urbana y rural
http://www.inegi.org.mx/geo/contenidos/
geoestadistica/catorcen.aspx
definido
por
Aerosol atmosférico
Contaminantes criterio
Fase gaseosa
Compuestos orgánicos
volátiles
Fase particulada
Inorgánica
Orgánica
Material biológico
Carbono elemental
HAP
Pólenes
Metales
nitro-HAP
Bacterias
Iones
n-alcanos
Virus, etc.
Proaire 2011-2020. Programa
para mejorar la calidad del aire de
la Zona Metropolitana del Valle de
México 2011-2020.
Indice Metropolitano de la Calidad del
Aire (IMECA)
IMECA
CONDICION
EFECTOS EN SALUD
0-50
Buena
Ninguno
51-100
Regular
Molestias en ojos, nariz y garganta en
personas sensibles
101-150
Mala
Evitar actividades al aire libre. Posibles
problemas respiratorios
151-200
Muy mala
Se agudizan los síntomas anteriores en
personas sensibles y quienes fuman o
padecen enfermedades crónicas
>201
Extremadamente Serios problemas a la salud
mala
http://en.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndice_Metropolitano_de_la_Calidad_del_Aire
Efectos ante la exposición aguda y
crónica a la contaminación del aire en la ZMVM
Incremento de la mortalidad y la morbilidad debido a problemas
cardiovasculares y respiratorios (Samet y Krewski 2007, Romieu et al. 2008).
Efectos reproductivos y neurológicos, algunos tipos de cáncer (Curtis et al.
2006).
Nacimientos prematuros, retraso en el crecimiento intrauterino, bajo peso al
nacer, síndrome de muerte temprana y mortalidad infantil (Maisonet et al. 2004,
Lacasana et al. 2005, Curtis et al. 2006, Wigle et al. 2007, Kampa y Castanas
2008)
Efectos en la salud de grupos vulnerables como niños asmáticos (Barraza et al.
2008, Romieu et al. 2008, Hernández-Cadena 2009, Rojas-Martínez et al.
2007, Escamilla et al. 2008).
Barraza-Villarreal et al. (2008). Environ Health Perspect 116, 832-838. Escamilla-Nuñez et al. (2008). Respir. Res. 9, 74. Curtis L. et al.
(2006). Environ. Int. 32, 815-830. Hernández-Cadena L.M.M. (2009). Chest 136, 1529–1536. Kampa M. y Castanas E. (2008). Environ. Pollut.
151, 362-367. Lacasana et al. (2005). Eur. J. Epidemiol. 20, 183-199. Maisonet et al. (2004). Environ. Res. 95, 106-115. Rojas-Martinez et al.
(2007). Am. J. Respir. Crit. Care Med. 176, 377-384. Epub 2007 Apr 19. Romieu I. et al. (2008). Eur. Respir. J. 31, 179-197. Samet J. y
Krewski D. (2007) J. Toxicol. Environ. Health A 70, 227-242. Wigle et al. (2007). J. Toxicol. Environ. Health B Crit. Rev. 10,3-39.
Aerosol atmosférico
Contaminantes criterio
Fase gaseosa
Compuestos orgánicos
volátiles
Fase particulada
Inorgánica
Orgánica
Material biológico
Carbono elemental
HAP
Pólenes
Metales
nitro-HAP
Bacterias
Iones
n-alcanos
Virus, etc.
Gases
Vía aérea sana
Vía aérea inflamada
O3
Irritante
Reduce la función pulmonar
Inflama las células
Agrava enfermedades pulmonares
http://www.cleanairtrust.org/ozone.html
http://mdvegetables.umd.edu/images/Air%20Pollution%20and%20Vegetables.pdf
Gases
CO
- Baja concentración y reflejos, síntomas de confusión
(Kampa y Castanas 2008).
- Dolores de cabeza y mareos hasta etapa de coma y
muerte (COHb).
NO2
- Irritación de nariz y garganta, bronco-constricción y
disnea. Disminuye las defensas contra infecciones
respiratorias (Kampa y Castanas 2008).
SO2
- Tos, irritación de nariz y garganta, seguidos de
bronco-constricción y disnea (Kampa y Castanas
2008).
- Lluvia ácida
Kampa M. y Castanas E. (2008). Environ. Pollut. 151, 362-367
Lluvia
ácida
Proaire 2011-2020. Programa para mejorar la calidad del aire de la Zona Metropolitana del Valle de México 2011-2020, SMA (2011). Secretaria de Medio
Ambiente, Informe 2011 sobre la Calidad del Aire en la Ciudad de México. 25 años de monitore atmosférico 1986-2011.
Tendencias
-68 % (2000-2010)
- 4% (2010-2011)
-61 % (2000-2010)
-15 % (2010-2011)
SMA (2011). Secretaria de Medio Ambiente, Informe 2011 sobre la Calidad del Aire en la Ciudad de México. 25 años de monitore atmosférico 1986-2011.
Tendencias
-15 % (2000-2010)
-11 % (2010-2011)
-20 % (2000-2010)
+ 8% (2010-2011 )
SMA (2011). Secretaria de Medio Ambiente, Informe 2011 sobre la Calidad del Aire en la Ciudad de México. 25 años de monitore atmosférico 1986-2011.
Comportamiento semanal y mensual
AMCM 2011
SMA (2011). Secretaria de Medio Ambiente, Informe 2011 sobre la Calidad del Aire en la Ciudad de México. 25 años de monitore atmosférico 1986-2011.
Total de días para cada categoría del índice. Nivel máximo de contaminación registrado para
cada día del año. Información de todas las estaciones de monitoreo y todos los contaminantes
criterio del DF y EdoMex para 2011.
SMA (2011). Secretaria de Medio Ambiente, Informe 2011 sobre la Calidad del Aire en la Ciudad de México. 25 años de monitore atmosférico 1986-2011.
Compuestos Orgánicos Volátiles
http://www.calidadaire.df.gob.mx/calidadaire/index.php?opcion=2&opcioninfoproductos=46
Aerosol atmosférico
Contaminantes criterio
Fase gaseosa
Compuestos orgánicos
volátiles
Fase particulada
Inorgánica
Orgánica
Material biológico
Carbono elemental
HAP
Pólenes
Metales
nitro-HAP
Bacterias
Iones
n-alcanos
Virus, etc.
Partículas
atmosféricas
 Efectos en el clima :
 Influyen en el albedo de las nubes, en la formación de los núcleos de
condensación y en la generación de la lluvia1-3.
 Afectan la dispersión y la absorción de la energía proveniente del sol 4,5.
Día limpio
1 Facchini
Poco contaminado
Contaminado
et al. (1999). J. Geophys. Res., Atmos. 104, 26821-26832, 2 Feingold y Chuang (2002). J. Atmos. Sci. 59, 2006-2018, 3 Prenni
et al. (2001). J. Phys. Chem. A 105, 11240-11248, 4 Jacobson et al. (2000). Rev. Geophys. 38, 267-294, 5 Jacobson (2001). Nature 409,
695-697, 6 Thomas et al. (1999).
2. Efectos en organismos de prueba y en clima
Efectos en salud humana:
 Morbilidad y mortalidad1,2
 Formación de aductos con el ADN3
 Ateroesclerosis4
 Fibrosis cística4
 Enfermedades respiratorias4
 Enfermedades cardiovasculares4
 Cáncer pulmonar5,6
1 de
Kok et al. (2006). Mutat. Res., 613, 103-122, 2 Pope y Dockery (2006). JAWMA. 56, 709–742, 3 Kadiiska et al. (2005). Chem. Res. Toxicol. 10,
1104-1108, 4 National Center for Environmental Assessment (2006), 5 Pope et al. (2002). JAMA, 287, 1132-1141, 6 Okona-Mensah et al. (2005).
Food Chem. Toxicol., 43, 1103-116.
NAAQS (2006)
Lee et al. (1994)
Cortesía: Dr. Javier Miranda, Instituto de Física, UNAM
NAAQS (2006). http://www.epa.gov/airscience/quick-finder/particulate-matter.htm
Lee MM, et al. (1994). VDI Reihe 17, Nr. 107, VDI Verlag, 133–140.
Lee et al. (1994)
Tendencias
+3 % (2000-2010)
+9 % (2010-2011)
+ 14 % (2010-2011 )
SMA (2011). Secretaria de Medio Ambiente, Informe 2011 sobre la Calidad del Aire en la Ciudad de México. 25 años de monitoreo atmosférico 1986-2011.
Comparación con otras ciudades del mundo
Ozono
Air Quality in Ontario 2008, Report. Ontario (2009), Canada.
Comparación con otras ciudades del mundo
PM10
Han et al. (2009). Environmental Health Perspectives, 117, 5, A187. Pandey et al. (2006). The World Bank Development Economics Research Group
and the Environment Department Working Paper, The World Bank, Washington DC. World Bank Report (2010), Cost effective air pollution control in
Ulaanbaatar city of Mongolia, Pre-released copy.
http://cires.colorado.edu/blogs/mongolia/2011/03/15/comparing-air-pollution-in-ub-to-other-cities-around-the-world/
Aerosol atmosférico
Contaminantes criterio
Fase gaseosa
Compuestos orgánicos
volátiles
Fase particulada
Inorgánica
Orgánica
Material biológico
Carbono elemental
HAP
Pólenes
Metales
nitro-HAP
Bacterias
Iones
n-alcanos
Virus, etc.
www.atmosfera.unam.mx
Material
biológico
Calidad biológica del aire
http://www.atmosfera.unam.mx/rema/p
olen.html
Dra. Maria del Carmen Calderón Ezquerro
Aerosol atmosférico
Contaminantes criterio
Fase gaseosa
Compuestos orgánicos
volátiles
Fase particulada
Inorgánica
Orgánica
Material biológico
Carbono elemental
HAP
Pólenes
Metales
nitro-HAP
Bacterias
Iones
n-alcanos
Virus, etc.
2003-2004, PM10, SO, AMCM
Iones inorgánicos
Metales
Inorgánica
2011, PM2.5, 5 sitios AMCM
Inorgánica
Dra. Ofelia Morton, MC Elizabeth Álvarez, ICP-MS/Geofísica-UNAM
Aerosol atmosférico
Contaminantes criterio
Fase gaseosa
Compuestos orgánicos
volátiles
Fase particulada
Inorgánica
Orgánica
Material biológico
Carbono elemental
HAP
Pólenes
Metales
nitro-HAP
Bacterias
Iones
n-alcanos
Virus, etc.
2. Efectos en organismos de prueba y en clima
Aerosol orgánico (AO) atmosférico: Efectos en clima
Fuente: IPCC (2007)
2. Efectos en organismos de prueba y en clima
Aerosol orgánico (AO) atmosférico: Efectos biológicos
• Induce
micronúcleos
en
el
epitelio
alveolar
humano1.
• Altera los cromosomas2.
• Forma “ROS” y metabolitos reactivos3,
produciendo inflamación y muerte celular4.
• Tiene efectos genotóxicos y antigenotóxicos5.
1
Roubisek et al. (2007). Mutat. Res. 631, 9-15, 2 Calderón-Segura et al. (2004). Mutat. Res. 558, 7-17, 3 Cho et al. (2005). Environ. Res.
99, 40-47, 4 Schwarze et al. (2010). En: Air pollution, (Villanyi (Ed.), Scyo, 47-73, 5 Villalobos-Pietrini et al. (2007). Mutat. Res. 634, 192204.
2. Efectos en organismos de prueba y en clima
Salmonella typhimurium
Prueba de Ames
2. Efectos en organismos de prueba y en clima
Ensayo cometa con linfocitos humanos
2. Efectos en organismos de prueba y en clima
Drosophila melanogaster
2. Efectos en organismos de prueba y en clima
Compuestos de interés en el AO
HAP.
22
1
Naftaleno
Contaminantes
primarios,
combustión incompleta de materia
orgánica.
Cancerígenos1 y mutagénicos2.
Benzo(ghi)perileno
2
O
N
2
O
N
nitro-HAP. Contaminantes primarios o
secundarios3 - NO3 y OH – (Atkinson et
al. 1990 .
Cancerígenos4
(IARC
1989)
y
mutagénicos2.
n-alcanos.
Compuestos
primarios
marcadores de fuentes antrópicas y
biogénicas5.
1
IARC (2010). Monographs on the evaluation of the carcinogenic risks to humans, WHO, 868 p., 2 Villalobos-Pietrini
et al. (2007). Mutat. Res. 634, 192-204, 3 Atkinson et al. (1990). Int. J. Chem. Kinet. 22, 999-1014, 4 IARC (1989)
WHO Vol. 46. Lyon, Francia, 5 Azevedo et al. (1999). Atmos. Environ. 33, 4987–5001.
3. Muestreo, tratamiento de la muestra y análisis instrumental
Muestreos de partículas (≤ 2.5 µm) primarias y secundarias
2006, AMCM
Querétaro
Pachuca
COY
Cuernavaca
Puebla
Amador-Muñoz O., et al. (2011). Sci. Tot. Environ. 409, 1453-1465
SAG
TLA
MER
UAM-I
Filtros para gravimetría:
• horneados a 280 °C/24 h
• RAMA
Filtros para análisis químico:
• horneados a 280 °C/24 h
• ~52 colectas en promedio de 24 h, cada
6 días en cada sitio, más blancos.
• Flujo de 1.13 m3/min  10 %
5. Observaciones
Medianas anuales (10-90 percentiles) de PM2.5 (µg m-3),
MOE (µg m-3) y MOE/PM2.5 (%) durante 2006 en la ZMVM
Sitio
PM2.5
SEOM
SEOM/PM2.5
TLAa
23 (10-31)
5.0 (2.7-8.1)
24.4 (13.6-40.1)
SAGb
20 (8-31)
4.3 (2.6-7.8)
25.3 (13.4-45.5)
MERc
24 (10-39)
5.9 (2.4-10.1)
25.6 (14.0-44.7)
COYd
20 (10-34)
4.4 (2.2-7.8)
27.4 (11.6-43.2)
UAM-Ie
21 (8-35)
4.6 (2.1-8.6)
26.3 (11.4-39.8)
MZMVf
21 (9-32)
4.7 (2.3-8.6)
25.6 (12.8-43.0)
N=49; b N=50; c N=47; d N=43; e N=48; f N=237; Medianas de PM2.5 y de MOE entre MER vs.
SAG fueron diferentes a p=0.083 y p=0.053, respectivamente, entre MER vs. COY p=0.063 y
p=0.076, respectivamente. Promedios anuales (± desviación estándar) de PM2.5 (µg m-3): TLA
23±8, SAG 20±8, MER, 24±10, COY 21±10, UAM-I 22±11 y ZMVM 22±10.
a
Amador-Muñoz O., et al. (2011). Sci. Tot. Environ. 409, 1453-1465
3. Muestreo, tratamiento de la muestra y análisis instrumental
Análisis instrumental, CG-EM/IE/IQP/IQN
HAP
3. Muestreo, tratamiento de la muestra y análisis instrumental
a. Cromatograma iónico de HAP ≥228 g mol-1 y de sus deuterados en la MOE de las PM2.5 colectada el 17 de
enero de 2006 en la Zona Centro del AMCM. 1. Benzo[a]antraceno-d12 (240 m/z), 2. Benzo[a]antraceno (228 m/z),
3. Criseno-d12 (240 m/z), 4+5. Criseno+trifenileno (228 m/z), 6. Benzo[b]fluoranteno-d12 (264 m/z), 7.
Benzo[b]fluoranteno (252 m/z), 8. Benzo[k]fluoranteno-d12 (264 m/z), 9+10. Benzo[j]fluoranteno +
Benzo[k]fluoranteno (252 m/z), 11. Benzo[e]pireno-d12 (264 m/z), 12. Benzo[e]pireno (252 m/z), 13. Benzo[a]pirenod12 (264 m/z), 14. Benzo[a]pireno (252 m/z), 15. Perileno-d12 (264 m/z), 16. Perileno (252 m/z), 17. Indeno[1,2,3cd]pireno (276 m/z), 18. Dibenzo[a,h]antraceno (278 m/z) y 19. Benzo[ghi]perileno (276 m/z).
3. Muestreo, tratamiento de la muestra y análisis instrumental
a. n-alcanos, b. ésteres metílicos, c. ftalatos, d. oxi-HAP, e. nitro-HAP, f. metilHAP, g. HAP <228 g mol-1, h. HAP228 g mol-1, i. mezcla de familias orgánicas
Marisol Romero Martínez. Tesis de licenciatura:. Fac. de Química, UNAM, en proceso
Variación estacional de HAP
a
30
NO
25
NE
Centro
SO
SE
70
Lluvias
Secas 1
Secas 2
50
20
40
ng m -3
ng m-3
Suma <228 g mol-1
60
15
30
10
20
5
May 14
Ene 29
Jun 16
1/8
1/18
12/29
12/9
12/19
11/29
11/9
11/19
10/30
10/20
9/30
10/10
9/20
9/10
8/31
8/21
8/1
8/11
7/22
7/2
7/12
6/22
6/2
6/12
5/23
5/3
5/13
4/23
4/3
4/13
3/24
3/4
3/14
2/22
2/2
2/12
1/23
1/3
1/13
NO1 NO2 NO3 NE1 NE2 NE3
Dic 25
Jun 16
Dic 25
70
NO
NE
Centro
SO
SE
Dic 25
60
Secas 1
C2
C3
SO1 SO2 SO3 SE1
SE2
SE3
70
60
50
C1
Sitio-Temporada
Día de muestreo
b
Oct 14
Ene 29
Dic 25
0
12/24
0
10
Jun 10
Secas 2
Lluvias
Suma 228 g mol-1
50
Dic 25
ng m -3
40
30
30
20
Dic 25
Ene 23
20
Ene 11
Día de muestreo
1/18
1/8
12/29
12/19
12/9
11/29
11/19
11/9
10/30
10/20
10/10
9/30
9/20
9/10
8/31
8/21
8/11
8/1
7/22
7/12
7/2
6/22
6/12
6/2
5/23
5/13
5/3
4/23
4/13
4/3
3/24
3/14
3/4
2/22
2/12
2/2
0
1/23
0
1/13
10
1/3
10
12/24
ng m-3
Dic 25
40
Ene 11
Oct 14
NO1 NO2 NO3 NE1 NE2 NE3
C1
C2
C3
Sitio-Temporada
SO1 SO2 SO3 SE1
SE2
SE3
Medianas estacionales de HAP
Noroeste
Secas 1
Lluvias
Secas 2
Secas 1
Noreste
3200
2400
2000
-3
2000
1600
pg m
1200
800
400
DBahA
BghiP
DBahA
BghiP
I123cdP
Per
BaP
BeP
BbF
Cris+Trif
Bk+fF
Lluvias
DBacA
3200
2800
2400
2000
1600
1200
800
BaA
Flt
Pir
Ant
Fno
Fen
Secas 1
Suroeste
DBacA
Secas 2
Acno
Naf
BghiP
DBahA
DBacA
I123cdP
Per
BaP
BeP
Bk+fF
BbF
BaA
Flt
Cris+Trif
Lluvias
Secas 2
Secas 1
Sureste
Lluvias
I123cdP
Per
BaP
BeP
Bk+fF
BbF
Cris+Trif
BaA
Flt
Pir
Ant
Fen
Fno
Naf
BghiP
DBahA
DBacA
I123cdP
Per
BaP
BeP
Bk+fF
BbF
Cris+Trif
BaA
Flt
Pir
Ant
Fen
Fno
Acno
Naf
Actil
400
0
2400
2000
1600
1200
800
400
0
Acno
-3
3200
2800
pg m
-3
Pir
Fen
Fno
Acno
Naf
Actil
Ant
Secas 1
Centro
Actil
400
0
0
pg m
1600
1200
800
Actil
pg m
-3
2400
HAP - ROS
Secas 2
> Denver, EUA1, < Nanjing, China2
~ Roma, Italia3 y norte de Ciudad de México4
(MILAGRO)
3200
2800
2400
2000
1600
1200
800
400
0
1
Dutton et al. (2009). Atmos. Environ. 43, 2018.
2
Wang et al. (2006). Atmos. Res. 81, 54.
BghiP
DBahA
DBacA
I123cdP
Per
BaP
BeP
Bk+fF
BbF
Cris+Trif
Pir
BaA
Flt
Ant
Fen
Fno
Acno
Naf
3 Cecinato
Actil
-3
Secas 2
3200
2800
2800
pg m
Lluvias
4
et al. (2008). Polycycl. Arom. Comp. 28, 500.
Stone et al. (2008). Atmos. Chem. Phys. 8, 1249.
Amador-Muñoz O., et al. (2011). Sci. Tot. Environ. 409, 1453-1465
Probable impacto en salud
2.26-17.96 ng m-3 de 7 HAP-Canc. Reducción de 3.8 a 4.67 puntos en el QI
(Perera et al. 2009, Edwards et al. 2010)
16
14
12
ng m -3
10
8
6
4
2
0
TLA
SAG
MER
COY
UAMI
Median
25%-75%
10%-90%
Outliers
Extremes
Sitio
Amador-Muñoz et al. (2011). Sci. Tot. Environ. 409, 1453.
Perera et al. (2009). Pediatrics 124, e195. Edwards et al. (2010). Environ. Health Perspect. 118, 1326
PM10
Benzo[a]pireno
5. Observaciones
Miércoles de divulgación
Los riesgos de la contaminación atmosférica en zonas
urbanas
Laboratorio de Especiación Química de Aerosoles Orgánicos Atmosféricos y
Desarrollo de Métodos Analíticos
Grupo de Mutagénesis Ambiental, CCA-UNAM
Dr. Omar Amador Muñoz
[email protected], Tel UNAM 0155 5622 4077
Marzo 13, 2013