Variación temporal y espacial de las emisiones del proceso de la caña de azúcar en las zonas de Zacatepec y Jojutla, en Morelos, México

Abstract

En la presente investigación se cuantificó la concentración de partículas atmosféricas PM2.5 y PM10 en los municipios de Zacatepec de Hidalgo, Jojutla y la Localidad de Galena en el estado de Morelos, durante tres campañas durante los meses de febrero a junio del año 2014 que incluían actividad agroindustrial, con actividad industrial y sin actividad. La proporción de partículas PM2.5 con actividad agroindustrial respecto a solo actividad industrial es de 1.37 veces más alta, mientras que al comparar la actividad industrial con la época sin actividad es 3.7 veces más alta y hasta 5.1 veces mayor en actividad agroindustrial respecto a en ausencia de actividad. Galeana presentó el mayor aumento en la concentración de PM10 durante la actividad industrial y Jojutla una mayor concentración de PM2.5 en actividad agroindustrial. Con base en los resultados obtenidos se concluyó que la quema de caña como parte de su proceso agrícola afecta la calidad del aire, lo que implica un mayor riesgo para la salud de los habitantes de la región, debido a que durante la actividad agroindustrial más del 90% de las concentraciones sobrepasan los límites permisibles de la NOM-025-SSA1-2014. Se realizó la cuantificación de carbono elemental por el método termo-óptico (OC/EC Laboratory), en Zacatepec y Jojutla. Se determinó que la concentración de carbono elemental es mayor durante la actividad agroindustrial comparada con la actividad industrial y en ausencia de actividad y estos datos fueron estadísticamente significativos. Para conocer el impacto de las emisiones de partículas en la población cercana, se aplicaron modelos de dispersión capaces de identificar las zonas que presentarán concentraciones más altas de PM10 y PM2.5, dependiendo de las características de la fuente de emisión y de los parámetros meteorológicos como: velocidad y dirección del viento, a través de la ecuación de Gauss, donde las concentraciones máximas del modelado en PM10 son de 107 μg m-3 y de PM2.5 57 μg m-3. Para el modelado de la dispersión de partículas provenientes de la quema de la caña, se utilizaron algunas ecuaciones del Modelo de V Smoke, basado en modelos Gaussianos, para conocer las zonas con mayores concentraciones de partículas PM10 y PM2.5, se observó que en el día 3 de Diciembre de 2013 se quemaron 114 ha afectando las localidades de Jojutla, Pedro Amaro y Tlatenchi por concentraciones de partículas PM10 que pueden ir de 4 412 a 44 120 μg m-3 y de partículas PM2.5 que pueden ir de 3 117 a 31 178 μg m-3, afectando cerca de 51 604 habitantes.

During the agricultural process of sugarcane two high-impact activities are made, operation of Ingenious and biomass burning are carried out; First to facilitate harvesting and the second to eliminate the agricultural waste. Due to the incomplete combustion of sugarcane atmospheric particles are emitted, aerosols of Black Carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO2), volatile organic compounds and traces of elements are emitted. Mexico lacks the Study to determine what is the Impact to air quality when there is burning of sugarcane as part of its agricultural process; in the current investigation it was quantified the concentration of atmospheric particles PM2.5 and PM10 in Zacatepec, Jojutla and Galena in the state of Morelos, during three campaigns which are with agro-industrial activity, industrial activity and without activity. The proportion of particles PM2.5 in agroindustrial activity with respect to single industrial activity is 1.37 times higher, while industrial activity comparing with the time without activity is 3.7 times higher and up to 5.1 times higher in agroindustrial activity in respect absence of activity. Galeana had the highest increase in the concentration of PM10 during the Industrial Activity and Jojutla with higher concentrations of PM2.5 in agro-industrial activity. With the basis of the results obtained it was concluded that the burning of cane as part of its agricultural process affects the quality of air, which implies a major risk for health of the Inhabitants of the region because during the agro-industrial activity over 90% of the concentrations exceed the permitted limit of the NOM-025-SSA1-2014. Black Carbon quantification was performed by thermo-optical (OC / EC Laboratory) method. In urban areas Zacatepec and Jojutla. It was determined that the concentration of black carbon is significantly major during the agro-industrial activity in comparison to industrial activity and that in the absence of activity. To understand the impact of particulate emissions in the nearby town, dispersion models can identify areas that present higher concentrations of PM10 and PM2.5, depending on the characteristics of the emission source and meteorological parameters were applied as wind speed and direction, through the Gauss equation where the maximum concentrations of modeling PM10 are 107 μg m-3 and PM2.5 57 μg m-3. For modeling the dispersion of particles from burning cane, some equations V Model Smoke, based on Gaussian models, to find areas with higher concentrations of PM10 and PM2.5 particles, it was observed that used in on December 3, 2013 burned 114 has affected the towns of Jojutla, Pedro Amaro and Tlatenchi by concentrations of PM10 particles can range from 4 412 to 44 120 μg m-3 and PM2.5 particles that can go of 3 117 to 31 178 μg m-3, affecting about 51 604 habitants.