Efecto de la cuarentena interpuesta producto del covid-19 en las concentraciones de material particulado en Calama, Santiago y Temuco durante el 2020

Abstract

Actualmente se está viviendo la pandemia del COVID-19 a nivel mundial y, para evitar el aumento en los contagios, se han tomado medidas estrictas de movilidad poblacional a nivel mundial. Estas medidas han causado grandes efectos ambientales, como la reaparición de especies de animales silvestres en zonas urbanas, la disminución en la contaminación de ríos y lagos transitados, y la disminución en la concentración de contaminantes atmosféricos en grandes ciudades. Es por esto que se han publicado estudios que analizan el efecto del confinamiento en contaminantes atmosféricos, encontrando diferencias en las concentraciones previas a la cuarentena y durante la cuarentena. Sin embargo, han sido limitados a cortos tiempos de estudios y muchos han sufrido la falta de análisis de las variables meteorológicas asociadas. Este proyecto busca determinar el efecto de la cuarentena en la concentración del material particulado atmosférico fino y total respirable en tres ciudades de Chile: Calama, Santiago y Temuco. Las tres ciudades presentan concentraciones y comportamientos distintos debido a sus características geográficas, tipos de fuentes de emisión y estilo de vida de los habitantes. El análisis se realizó día a día (promediando concentraciones horarias), luego se promediaron los mismos días de cada año (año juliano modificado) durante el periodo 2015-2019 para ser comparado con 2020. Por medio de pruebas estadísticas se determinaron los días que presentaron concentraciones significativamente distintas del promedio histórico. Adicionalmente se agregaron variables de precipitaciones y velocidad del viento; para este último se aplicó una prueba de correlación para determinar la relación entre la concentración de material particulado (MP) y la velocidad del viento. Del análisis se obtuvo el número de días por estación de monitoreo en los que se observó un cambio significativo en la concentración de material particulado registrada, posiblemente producto del confinamiento. La ciudad de Calama estuvo en confinamiento 105 días del 2020 de los cuales menos del 20% de estos días presentaron una disminución significativa y la mayor cantidad de episodios de aumento significativo se presentó durante la cuarentena. El estudio determinó que no existe correlación entre la concentración de MP con la velocidad de viento. Para la comuna de Santiago la concentración de 𝑀������𝑃������2.5 disminuyo el año 2020, esto se asocia a la disminución en la movilidad, pero para 𝑀������𝑃������10 esto no ocurrió. Ambos MP muestran un comportamiento similar a lo que se presenta desde el 2015, disminución para 𝑀������𝑃������2.5 y estabilidad de la concentración de 𝑀������𝑃������10. Se determino una correlación fuerte entre la velocidad del viento y 𝑀������𝑃������2.5 y moderada para 𝑀������𝑃������10. Finalmente, Temuco estuvo un total de 39 días en confinamiento y en general la concentración de MP diario se muestra menor al promedio histórico, esto se puede asociar principalmente al cumplimiento del plan de descontaminación de la zona, sin embargo, el periodo que presenta las mayores concentraciones de MP muestra para el 2020 una alta cantidad de datos inválidos. Para ambas fracciones de MP se determinó una correlación entre concentración y velocidad del viento. Para 𝑀������𝑃������2.5 fue de tipo fuerte y para 𝑀������𝑃������10 moderada. Con respecto al efecto global de las cuarentenas interpuestas por el COVID-19 no es posible indicar que tuvo un efecto significativo en las concentraciones de MP de las tres ciudades estudiadas. Además, tampoco es posible determinar que las cuarentenas causaron el mismo efecto en las concentraciones de MP en todas las ciudades estudiadas, esto debido a que poseen fuentes de emisión distintas dependiendo de la región.

The COVID-19 pandemic is currently active worldwide, and to avoid the spreading of infections, strict population mobility measures have taken place worldwide. These measures have caused environmental effects, such as the reappearance of animal wild species in urban areas, a decrease in the pollution of rivers, lakes with relatively high traffic, and a decrease in the concentration of atmospheric pollutants in large cities. Furthermore, studies have been published to analyze the effect of the confinement on air pollutants, finding differences in concentrations before the quarantines and during quarantines. However, they have been limited to short time periods and there is sometimes a lack of analysis of the associated meteorological variables. This project seeks to determine the effect of the quarantines on the concentration of atmospheric particulate matter (PM) 10 and 2.5 in three cities of Chile: Calama Santiago, and Temuco. The cities showed different atmospheric particulate matter concentration patterns and behaviors due to their distinct geographic characteristics, types of emission sources, and the general lifestyle of their inhabitants. The analysis was carried out day by day, using one-hour averaged concentrations. The daily concentrations were again averaged for the 2015-2019 period (using a modified Julian calendar format), which was compared to 2020. The results were evaluated to determine if the differences observed were statistically different to the historical average. Additionally, precipitation and wind speed variables were also considered. A correlation test was applied to determine the relationship between PM concentration and wind speed. The number of days that were significantly to the PM historical average concentration was obtained for each monitoring station. The city of Calama was in confinement for 105 days in 2020. Less than 20% of these days showed a significant decrease, and significant increases occurred during the quarantine. The study determined that there was no correlation between PM concentration and wind speed. For the municipality of Santiago, the concentration of 𝑃��������𝑀��������2.5 decreased in 2020, which was associated with the decrease in mobility, but this was not observed for 𝑃��������𝑀��������10. Both PM fractions showed a similar behavior to what has been observed since 2015: a decrease for 𝑃��������𝑀��������2.5 and stability of 𝑃��������𝑀��������10 concentration. A strong correlation was determined between wind speed and 𝑃��������𝑀��������2.5 and a moderate correlation for 𝑃��������𝑀��������10. Finally, Temuco spent a total of 39 days in confinement, and in general, the daily PM concentrations were lower than the historical average. This can be mainly associated with compliance with the decontamination plan of the area. However, the period that presented the highest PM concentrations showed many days with invalid data for 2020. For both PM fractions, a correlation between concentration and wind speed was determined, which was strong for 𝑃��������𝑀��������2.5, and moderate for 𝑃��������𝑀��������10. Regarding the global effect of the quarantines due to the COVID-19, a significant effect on the concentrations of MP in the three cities studied was not observed. Furthermore, it was not possible to determine that quarantines caused the same effect on MP concentrations in all the cities studied, this since they had different emission sources depending on the region.