Análisis de la calidad del aire en la ciudad más contaminada de Chile por material particulado fino: Coyhaique, Chile.

Abstract

En Chile llama la atención la ciudad de Coyhaique ubicada en la región de Aysén, ya que en el año 2016 esta fue ubicada en las bases de datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS), como la ciudad que presenta los niveles de concentración de MP2.5 más altos de toda América (incluyendo América del Sur, América Central y Norte América). Entre los años 2017 – 2018 en Coyhaique se registraron 120 días sobre los estándares nacionales de la calidad del aire (50 μg m-3 - 24h), lo que corresponde a un 30% de los días; y observándose concentraciones máximas de más de 405 μg m-3 - 24h y 304 μg m-3 - 24h para los años 2017 y 2018 respectivamente (Molina C. et al., 2017). Estas altas concentraciones de partículas estarían estrechamente asociadas a las emisiones que se dan producto de la quema de biomasa (leña), las cuales aumentan durante periodos de bajas temperaturas y llegan a representar el 99.7% del total de las emisiones del material particulado (Pérez P. et al., 2020). Así, la ciudad de Coyhaique se configura como un laboratorio abierto para el estudio del material particulado con fuente de emisión principal la quema de biomasa. De esta manera el estudio se centra en el análisis y las tendencias históricas de la calidad del aire de la ciudad de Coyhaique en términos del material particulado total respirable (MP10) y el material particulado fino (MP2.5). Para esto, se analizaron las bases de datos de la red del Sistema Nacional de Calidad del Aire (SINCA) de dos estaciones (Coyhaique 1 y Coyhaique 2) en un periodo comprendido entre los años 2013 y 2020, mediante el uso de programas como Microsoft 365® Excel® y R (lenguaje de programación), junto a paquetes complementarios de código abierto tales como, openair y ggplot2. La calidad del aire fue evaluada comparando las concentraciones anuales y los máximos diarios de MP10 y MP2.5 respecto a las guías de la OMS y los estándares de la Agencia de Protección Ambiental de ix Estados Unidos (US EPA). Se evidenció una notable estacionalidad en las concentraciones del MP, con periodos críticos en los meses de otoño e invierno, así como un comportamiento diario característico en donde los horarios con mayores concentraciones se dieron durante las mañanas y los anocheceres, también se ratificó que la fracción de MP10 está constituida principalmente por MP2.5. Adicionalmente se encontró que las concentraciones de material particulado fino tienen una tendencia negativa, las cuales estarían disminuyendo -2.75 μg m-3 por año en la estación Coyhaique 1 y -2.17 μg m-3 por año en la estación Coyhaique 2. A la Luz de los resultados obtenidos se podría alcanzar el cumplimiento de las normas de calidad del aire chilenas para el año 2030, sin embargo, esta aseveración se encuentra condicionada a que se mantengan las predicciones estimadas, medidas de prevención y descontaminación de la ciudad.

In Chile, the city of Coyhaique, located in the Aysén region, is of interest to scientists and public health officials, since in 2016 it was in the databases of the World Health Organization (WHO), as the city that presents the concentrations levels of PM2.5 highest in all of America (including South America, Central America, and North America). Between the years 2017 – 2018 in Coyhaique 120 days were registered over the national ambient air quality standards (50 μg m-3 - 24h), which corresponds to 30% of the days; and observing maximum concentrations of more than 405 μg m-3 - 24h and 304 μg m-3 - 24h for the years 2017 and 2018 respectively (Molina C. et al., 2017). These high concentrations of particulate matter are closely associated with the emissions that occur because of the burning of biomass (firewood), which increase during periods of low temperatures and come to represent 99.7% of the total emissions of particulate matter (Pérez P. et al., 2020). Thus, the city of Coyhaique is configured as an open laboratory for the study of PM with the main source of emission being the burning of biomass. In this way, this study focuses on the analysis and historical trends of the air quality of the city of Coyhaique in terms of total breathable particulate matter (PM10) and fine particulate matter (PM2.5). For this, the database of the National Air Quality Information System (SINCA in Spanish) network of two stations (Coyhaique 1 and Coyhaique 2) were analyzed in a period between 2013 and 2020, using programs such as Microsoft 365® Excel® and R (language of programming), along with open source add-on packages such as openair and ggplot2. The air quality was evaluated by comparing the annual concentrations and daily maximums of PM10 and PM2.5 with the WHO guidelines and the standards of the United States Environmental Protection Agency (US EPA). A notable seasonality was evidenced in PM concentrations, with critical periods in the xi autumn and winter months, as well as a characteristic daily behavior where the hours with the highest concentrations are during the mornings and evenings, it was also confirmed that the fraction of PM10 is mainly made up of PM2.5. Additionally, it was found that the concentrations of fine particle material have a negative trend, which would be decreasing -2.17 μg m-3 per year in the Coyhaique 1 station and -2.17 μg m-3 per year in the Coyhaique 2 station. Considering the results obtained, compliance with the Chilean air quality standards could be achieved by 2030, however, this assertion is conditioned to maintaining the estimated predictions, preventions measures and decontaminations of the city.