METALES EN PM₁₀ Y SU DISPERSIÓN EN UNA ZONA DE ALTO TRÁFICO VEHICULAR

Analí Machado, Harvi Velázquez, Neyma García, Cézar García, Lorena Acosta, Albertocórdova y María Linares

Analí Machado Pineda. Ingeniera Mecánica, Maestría en Ingeniería de Gas, Doctora en Ingeniería Ambiental, La Universidad del Zulia (LUZ), Venezuela. Profesora, LUZ, Venezuela y Directora, Centro de Combustibles Gaseosos para Vehículos Automotores (CEDEGAS-LUZ), Venezuela. Dirección: CEDEGAS, LUZ. Apartado Postal 526 Maracaibo 4001-A, Venezuela. e-mail: amachadop@luz.edu.ve

Harvi Velásquez. Licenciado en Química y Maestría en Ciencias del Ambiente, LUZ, Venezuela. Profesor, LUZ, Venezuela.

Neyma García de Rossell. Ingeniera Química, LUZ, Venezuela. M.Sc. en Ingeniería de Salud Ambiental, University of Texas, Austin, EEUU. Profesora, LUZ, Venezuela.

Cézar García. Ingeniero Químico, LUZ, Venezuela. M.Sc. en Ingeniería Química, Washington University, Seattle, EEUU. Profesor, LUZ, Venezuela.

Lorena Acosta. Licenciada en Química, LUZ, Venezuela. Asistente de investigación, CEDEGAS-LUZ, Venezuela.

Alberto Córdova. Ingeniero Químico y Estudiante de Maestría en Ingeniería Ambiental, LUZ, Venezuela. Asistente de investigación, CEDEGAS-LUZ, Venezuela.

María Teodora Linares. Licenciada en Química, Maestría en Ciencias del Ambiente, LUZ, Venezuela. Asistente de investigación, CEDEGAS-LUZ, Venezuela.

RESUMEN

Debido a la importancia del efecto de las partículas inhalables PM₁₀ sobre la salud, se evaluaron los niveles de ocho metales traza (Pb, Al, Ni, Zn, Cu, Cr, V, Cd) en dichas partículas, en una zona de alta densidad vehicular. Las muestras fueron recolectadas en los sitios de muestreo (considerados como de emisión y dispersión) durante las épocas de sequía y lluvia, empleando un muestreador de bajo volumen con filtros de fibra de cuarzo, sometidas a un proceso de digestión y analizadas por espectrometría de absorción atómica. Las concentraciones de PM₁₀ fueron el doble en la zona de emisión que en la zona de dispersión en ambas épocas, presentando una mejor correlación entre las zonas en época de sequía. A excepción de V y Cu, todos los metales analizados mostraron diferencias estadísticamente significativas entre las zonas de muestreo. Por otra parte, para el periodo total existen diferencias significativas entre las zonas y las épocas climatológicas tanto para PM₁₀ como para la totalidad de los metales. El Pb no excedió el estándar de calidad del aire establecido para Venezuela, pero presentó una concentración promedio en la zona de emisión de 1,l3µg/m³, cercano al límite diario permisible para Venezuela y USEPA; mientras que tanto el Pb como el Ni sobrepasaron el límite permisible de la OMS en ambas zonas durante todo el periodo de muestreo. El análisis estadístico demostró la adecuada selección de la zona de monitoreo, confirmando que la principal fuente de emisión de los poluentes es el parque automotor.

PM₁₀ METALS AND THEIR ATMOSPHERIC DISPERSION IN A ZONE OF HIGH VEHICULAR TRAFFIC DENSITY

SUMMÁRY

Due to the increased interest in health effects of inhalable particles (PM₁₀), the levels of eight trace metals (Pb, Al, Ni, Zn, Cu, Cr, V, Cd) in such particles were evaluated in atmospheric samples of a high traffic density area. Samples were collected at two different sites (considered as emission and dispersion areas) during dry and wet season periods, using a low volume air sampler equipped with quartz fiber filters. The samples were analyzed by atomic absorption spectrometry after acid extraction. PM₁₀ concentrations were twice as high in the emission area than in the dispersion area for both climatic regimes, but exhibited a better correlation between sites during the dry season. All the metals except V and Cu showed statistically significant differences between monitoring sites. Considering the total sampling period for PM₁₀ as well as for all the metals, there are significant differences between sites and between seasons. The Venezuelan air quality standard for Pb was not exceeded, but a mean concentration of 1.13μg/m³, very close to Venezuelan and USEPA standards was obtained at the emission site. Meanwhile, Pb and Ni levels for both locations were above the limit allowed by WHO during the whole sampling period. The statistical analysis demonstrated an adequate selection of the monitoring areas, confirming that the main emission source of these atmospheric pollutants are motor vehicles.

METAIS EM PM₁₀ E SUA DISPERSÁO EM UMA ZONA DE ALTO TRÁFICO VEICULAR

RESUMO

Devido à importância do efeito das partículas inaláveis PM₁₀ sobre a saúde, se avaliaram os níveis de oito metais traço (Pb, Al, Ni, Zn, Cu, Cr, V, Cd) em ditas partículas, em uma zona de alta densidade veicular. As amostras foram coletadas nos locais de amostragem (considerados como de emissão e dispersão) durante as épocas de seca e chuva, empregando um muestreador coletor de baixo volume com filtros de fibra de quartzo, submetidas a um processo de digestão e analisadas por espectrometria de absorção atômica. As concentrações de PM₁₀ resultaram o dobro na zona de emissão que na zona de dispersão em ambas as épocas, apresentando uma melhor correlação entre as zonas na época de seca. Com exceção de V e Cu, todos os metais analisados mostraram diferenças estatisticamente significativas entre as zonas de amostragem. Por outra parte, para o período total existem diferenças significativas entre as zonas e as épocas climatológicas tanto para PM₁₀ como para a totalidade dos metais. O Pb não excedeu o padrão de qualidade do ar estabelecido para Venezuela, mas apresentou uma concentração media na zona de emissão de 1,13μg/m³, próximo do limite diário permissível para Venezuela e USEPA; enquanto que tanto o Pb como o Ni sobrepassaram o limite permissível da OMS em ambas zonas durante todo o período de amostragem. A análise estatística demonstrou a adequada seleção da zona de monitoração, confirmando que a principal fonte de emissão dos poluentes é o parque automotor.

PALABRAS CLAVE / Absorción Atómica / Contaminación / Emisiones Vehiculares / Metales / PM₁₀ /

Recibido: 15/10/2006. Modificado: 21/02/2007. Aceptado: 28/03/2007

Introducción

La contaminación del aire en áreas urbanas es causada principalmente por diferentes fuentes de combustión y procesos industriales. Entre los contaminantes de mayor interés están las partículas, el dióxido de nitrógeno y el monóxido de carbono, que constituyen un problema ambiental, resultante de las actividades del hombre o contaminación antrópica (ICLAM, 2004).

La actividad industrial y el tráfico automotor cumplen un rol importante en la formación de partículas y participan directa e indirectamente en la formación de aerosoles secundarios, y en consecuencia la concentración de partículas en áreas urbanas es alta comparada con áreas no urbanas (Saskia et al., 1998).

A partir de estudios epidemiológicos llevados a cabo en las décadas de 1980 y 90 se han obtenido datos que permiten afirmar que existe una correlación significativa entre la exposición al material particulado atmosférico y diversos efectos adversos sobre la salud (Künzli et al., 1992; Bascom et al., 1996; Brunekreef et al., 1997). En estos estudios los niveles de material particulado han sido caracterizados de diferentes formas, incluyendo (Schwartz, 1994; Dockery y Pope, 1996) la concentración en masa total (partículas en suspensión totales, PST), PM₁₀ (partículas  £l0µm) y PM_2,5 (partículas  £2,5µm).

Investigaciones realizadas por Wjst et al. (1993) y por Weiland et al. (1994) establecieron una asociación entre el tráfico automotor y la disminución de la función pulmonar así como un incremento en problemas respiratorios en niños, principalmente en ciudades que se encuentran en desarrollo.

Al margen del tamaño de las partículas, los efectos del material particulado atmosférico en la salud dependen de su composición química. A pesar de que en la actualidad existe todavía incertidumbre acerca de los efectos provocados por las diferentes especies químicas, la mayoría de los estudios apuntan que el mayor impacto sobre la salud es causado por las partículas de carbono elemental (CE), compuestos orgánicos (CO), concretamente hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs), sulfatos y nitratos, partículas <0,lµm y determinados metales como As, Cd, Fe, Zn, Cr, Cu, Al, V, Ni y Pb (Wichmann y Peters, 2000; WHO, 2003).

En el estado Zulia, Venezuela, el municipio Maracaibo es una localidad urbana con elevada densidad poblacional y alto índice de mortalidad por cáncer de pulmón y enfermedades del sistema respiratorio, tales como bronquitis, asma, laringitis y neumonía, entre otras.

El principal metal presente en las emisiones vehiculares hasta agosto 2005 en Venezuela es el Pb, debido a que hasta esa fecha fue usada la gasolina con plomo. El uso de la gasolina con plomo ha sido restringido desde 1995 en los EEUU y otros países de Europa, y en Japón desde 1975. Como consecuencia de estas acciones las concentraciones de ese elemento han decrecido drásticamente en zonas urbanas (Hung, 1994).

En esta investigación se evalúan las concentraciones de Pb, Al, Ni, Zn, Cu, Cr, V y Cd presentes en el material particulado inhalable (PM₁₀) en una zona específica de la ciudad de Maracaibo caracterizada por una alta densidad vehicular y en otra cercana, a fin de evaluar la dispersión atmosférica de tales partículas.

Parte Experimental

Ubicación de los emplazamientos de muestreo

La selección de tres sitios de muestreo para la recolección del material particulado inhalable (PM₁₀) se realizó tomando en cuenta lo establecido en la norma COVENIN (1995) y lo acotado por Machado et al. (2003). Se consideraron diversos factores, tales como dirección del viento, desarrollo de zonificación predominante, actividad comercial e industrial, tráfico automotor y densidad demográfica.

Adicionalmente, se presentan algunos criterios para el establecimiento de cada una de las zonas de muestreo, a saber:

Zona de emisión. Es un área con alta densidad vehicular y problemas de congestionamiento en horas pico, con la posibilidad
de que la zona o área de estudio pueda estar incluida dentro de un plan de desarrollo de la ciudad; es decir, que en la planificación urbana se contemple una solución futura a problemas de masificación vehicular. La zona deberá estar alejada de fuentes fijas, en virtud de que su cercanía pudiera interferir con las emisiones debidas a fuentes de naturaleza móvil.

Zona de dispersión. Se seleccionó una zona localizada en un área cercana (micro escala de 100-500m) a aquella donde transitan las fuentes móviles, siguiendo la dirección preferencial de los vientos.

Zona de referencia. Es un área sin una notoria influencia directa de emisiones vehiculares, la cual permitiría determinar las concentraciones de fondo regional de los contaminantes estudiados, ya sean tanto de origen natural como antrópico (Machado et al., 2003).

En la Figura 1 se muestra un mapa del Estado Zulia, con la ubicación general de las tres zonas de muestreo, abarcando dos municipios. Como resultado de las consideraciones hechas, la zona de referencia se estableció en el municipio Mara, en el Planetario "Simón Bolívar". El municipio Maracaibo albergó las zonas de emisión y dispersión, con una distancia de separación de 200m (en el emplazamiento denominado "La Curva de Molina").

Muestreo

El muestreo se realizó durante dos períodos, abarcando tanto la época húmeda (noviembre 2004) como la época seca (enero-febrero 2005), recolectándose en total 12 en lluvia y 14 en sequía, respectivamente. El tiempo de recolección de cada muestra fue de 24h, con un captador de PM₁₀ de bajo volumen (flujo de muestreo de 16,71/mm), y una frecuencia interdiaria, de acuerdo a lo establecido en el Decreto 638 (COVENIN, 1995).

Para la recolección de las partículas se emplearon filtros de fibra de cuarzo de 47mm de diámetro, realizando una estabilización ambiental durante 24h. antes y después del muestreo, en una sala a condiciones controladas de temperatura (25°C) y humedad (<50%).

Análisis de las muestras

Después de colectadas las muestras y de ser acondicionados los filtros, se procedió a la digestión. Los filtros fueron colocados en vasos de precipitado de vidrio de 150m1, se adicionaron lOml de agua regia (64,6m1 HNO₃ + 182m1 HC1; Lodge, 1989) y 3m1 de HC1O₄ (Sadiq y Mian, 1993), y se dejaron en contacto toda la noche. Al día siguiente el contenido de cada vaso fue calentado a 60°C por ~3h, hasta casi sequedad. Luego se adicionaron 20m1 de agua caliente para facilitar la filtración, se dejaron enfriar, el contenido fue filtrado y, finalmente, se enrasó a 50m1 usando agua desionizada y se guardaron en envases de polipropileno para su posterior análisis (COVENIN, 1987) en el equipo de espectrometría de absorción atómica.

Previa a la medición de las concentraciones de los metales (Pb, Al, Ni, Zn, Cu, Cr, y y Cd), en las muestras se construyeron curvas de calibración, partiendo de patrones concentrados de l000mg/l y a partir de estos se prepararon disoluciones de acuerdo a los requerimientos de cada uno de los metales. Se aplicó el mismo tratamiento a tres blancos y la lectura obtenida de estos fue restada de las lecturas de las muestras, para obtener la concentración real.

Para el análisis estadístico se aplicaron varios criterios, tales como media o promedio (Miller y Miller, 1993), desviación estándar (Montgomery, 1991; García, 1999), prueba de rechazo de Chauvenet (García, 1999), pruebas de medias normales, con varianza y medias desconocidas t-Student, coeficiente de correlación lineal (Miller y Miller, 1993), distribución de frecuencias acumuladas log-normal (SAS, 1990).

Resultados y discusión

Condiciones meteorológicas durante el período de muestreo

En la Tabla 1 se presentan los datos meteorológicos recopilados durante las épocas de medición en dos emplazamientos de muestreo. Puede observarse que en ambas épocas climatológicas la humedad fue >70%. La humedad en la atmósfera origina un problema de dispersión de la luz, reduciendo la visibilidad. Así mismo, en condiciones de elevada humedad relativa (si ésta excede a 70%), determinados tipos de partículas higroscópicas se convierten en núcleos de condensación originando nieblas, lo cual disminuye marcadamente la visibilidad (ICLAM, 2004); además favorece la formación de contaminantes secundarios particulados a partir de contaminantes gaseosos peligrosos, tales como las sustancias responsables de la lluvia ácida.

La dirección y velocidad del viento juegan un papel importante en el proceso de dispersión de los contaminantes. La dirección del viento (ENE, E y SE) exhibió una tendencia preferencial hacia los sitios de muestreo, evidenciando la correcta selección de las zonas estudiadas. Por otra parte, no existen variaciones significativas de la temperatura y la humedad durante los dos períodos de muestreo, mientras que en la velocidad del viento sí se observan diferencias significativas, con registros de hasta el doble durante el período de lluvia.

Niveles de las partículas inhalables PM₁₀

Los niveles de PM₁₀ observados durante las dos épocas climatológicas, tanto en la zona de emisión como en la de la zona de dispersión para el periodo total, se muestran en la Tabla II. Como era de esperarse, durante la totalidad del monitoreo las concentraciones en la zona de emisión resultaron mayores entre 50% (época de lluvia) y 90% (época de sequía) que las de la zona de dispersión, existiendo diferencias significativas (p<0,05) entre ellas, lo que confirma la apropiada selección de los sitios de acuerdo al propósito establecido.

Al mismo tiempo, el análisis de cada localización revela que ambos sitios exhiben un comportamiento homogéneo (niveles de concentración similares) independientemente del periodo de toma de muestras involucrado, evidenciando que durante todo el año dominan patrones uniformes tanto de emisión como de dispersión. Las mayores concentraciones se observaron en la zona de emisión en la época de sequía, representando casi el doble (1,8 veces) de las reportadas en la zona de dispersión. Lo anterior permite inferir que en esta zona de la ciudad tienen mayor predominio las emisiones del parque automotor que el lavado atmosférico.

Igualmente en la Tabla II se observa la semejanza entre los niveles de concentración de la zona de dispersión y la de referencia, que es poco poblada y alejada de fuentes antropogénicas de contaminación, ratificando la ocurrencia del proceso de dispersión y la apropiada selección de las zonas de muestreo. Cabe destacar que la zona de referencia se encuentra ubicada de forma tal que puede recibir partículas provenientes de fuentes situadas a gran distancia, como las de la península de Paraguaná.

Niveles de metales en partículas inhalables PM₁₀

Las concentraciones promedio de todos los metales en las zonas bajo estudio, son presentadas en la Tabla III, evidenciándose que el Pb, como era de esperarse, es el principal marcador de las emisiones vehiculares. El Pb amerita ser estudiado con detenimiento por el hecho de que se detecta principalmente en partículas atmosféricas finas, por estar asociado con procesos donde se utilizan temperaturas muy elevadas y por los efectos adversos conocidos (Sánchez, 2000). El Pb al igual que V, Ni y Cu, puede ser generado tanto por fuentes móviles como por plantas de generación de potencia, y aunque en las zonas cercanas no se encuentra una planta generadora, las partículas de PM₁₀ pueden viajar grandes distancias (Nriagu y Pacyan, 1998).

Como se presenta en la Tabla III para el lapso total de muestreo, las mayores concentraciones para todos los metales se encontraron en la zona de emisión, exhibiendo diferencias significativas del 95% de confiabilidad. Esto evidencia que los poluentes de esta zona son dispersados en dirección a la zona seleccionada como de dispersión, debe destacarse que la zona fue fijada bajo el criterio de micro escala (100- 500m), a una distancia de 200m del foco emisor. Los elementos con las diferencias más pronunciadas entre las zonas bajo estudio son Pb, Al, y, Cu y Ni, en contraste con Zn, Cr y Cd.

Al comparar la variación de los resultados obtenidos en las tres zonas de estudio, tanto para PM₁₀ como para todos los metales, a excepción del Zn, la zona de referencia exhibe concentraciones por debajo de las encontradas en las zonas de emisión y de dispersión, evidenciándose la inexistencia en la zona de otra fuente primaria antrópica de partículas que pudiera considerarse de importancia. La diferencia significativa en los niveles atmosféricos encontrados entre las diversas zonas comprueba la fuerte influencia del parque automotor en esta zona de la ciudad. La mayor concentración de Zn encontrada en la zona de referencia es de interés, ya que la concentración de fondo es 60 y 85,7 veces mayor que la de la zona de emisión y dispersión, respectivamente. Esto puede deberse a la existencia de otro tipo de fuente emisora, cuya dispersión hacia la zona de referencia se ve influenciada por la dirección del viento, ya que al encontrarse en partículas pequeñas pueden viajar grandes distancias. Adicionalmente, la zona de referencia puede encontrarse influenciada por el fenómeno de resuspensión.

En cuanto al Al es sabido que constituye un elemento común en las emisiones vebiculares, cuyo origen esta vinculado al moderno empleo del convertidor catalftico, puesto que utiliza como sustrato g-A1₂O₃. Sin embargo, es de hacer notar que no es sino hasta el 2000 que aparecen en Venezuela vehículos con este tipo de dispositivos y que, en general, el parque automotor de transporte público no posee esta caracterísúca (Hung et al., 1994). Es posible la existencia de otra de fuente antropogénica de este elemento que tenga un menor impacto.

Se han determinado concentraciones de Ni mayores en zonas residenciales y céntricas, en comparación con zonas industriales, con lo que se puede establecer la relación entre el parque automotor y el Ni (Gerdol et al., 1999). Otro metal relacionado con este tipo de fuentes es el V, por lo que las concentraciones de Ni y V pueden deberse al tipo de combustible y la composición de los escapes de los vehículos, en especial los de transporte público que emplean combustible diesel (ICLAM, 1998) y transitan continuamente en esta zona de la ciudad, debido a que es un punto de enlace de muchas líneas de transporte público.

Cu, Zn y Cr están principalmente relacionados con las emisiones de las actividades antropogénicas con altas temperaturas (industria y transporte) y biogénicas (Morales et al., 1995). El Zn es encontrado frecuentemente en partículas finas, debido a la razón concentración-frecuencia (C/F) >1. Esto es esperado puesto que las emisiones vehiculares son el resultado de un proceso de combustión a altas temperaturas, relacionado principalmente con partículas finas. Adicionalmente, los aceites de motor son una fuente importante de Cr (Hung et al., 1994). Los niveles de Zn también se encuentran estrechamente relacionados con el empleo y desgaste de cauchos y frenos de vehículos (Largerwerff y Specht, 1970; Friedlander, 1993).

Por otra parte, el que las concentraciones de Cd, y, y Cu no presenten variaciones importantes entre las estaciones de medición para un metal dado, podría indicar una concentración de fondo que puede elevarse porque ambos sitios estén bajo la influencia de una fuente lejana que genera emisiones capaces de viajar grandes distancias y por la ausencia de fuentes locales de emisión. Estos elementos son mayormente producidos por desechos de incineración, plantas de generación eléctrica y fuentes industriales (Barratt, 1980).

Las emisiones de metales relacionadas con el tráfico se aprecian tanto en las fracciones finas como en las gruesas (emisiones de motores, resuspensión de partículas sedimentadas, abrasión del firme, frenos y ruedas), por lo que en la zona de emisión para las dos épocas climatológicas existen niveles mayores tanto para PM₁₀ como para casi todos los metales estudiados.

Calidad del aire

En cuanto a la calidad del aire, solo se tiene referencia de límites permisibles par PM₁₀, Pb, Ni, V y Cd, establecidos por diversos organismos y países, que se presentan en la Tabla IV. Sobre una base comparativa con el estándar primario anual estadounidense de 5µg/m³ (USEPA, 1996), la estación ubicada en la zona de emisión superó ampliamente dicha norma, concebida como nivel máximo admisible de PM₁₀ para proteger la salud pública con un buen margen de seguridad. Igualmente, las concentraciones obtenidas en la zona de dispersión presentan un promedio anual cercano, aunque inferior, al establecido por dicho organismo. En Europa la directriz de calidad de aire 1999/30/CE fija el valor límite anual de PM₁₀ en 40µg/m³. Por otra parte, cabe destacar que no existe ningún nivel seguro para este tipo de contaminante, debido a que pueden afectar la salud de todas las personas y en especial la de los niños
(WHO, 2003).

Al analizar los valores obtenidos se evidencia que los niveles de PM₁₀, y V no sobrepasan las regulaciones diarias, aunque en el caso de V la concentración promedio obtenida alcanzó la norma diaria establecida por la WHO. Debido a que este elemento es emitido por la generación eléctrica a partir de fuel oil, coque de petróleo y orimulsión, además de combustible diesel, es aconsejable mantener un adecuado seguimiento de los niveles, en virtud de que puede presumirse que a medida que pase el tiempo estas concentraciones pueden elevarse y exceder el estándar, ocasionando un problema para la salud pública en la localidad.

Los niveles de Cd no exceden las regulaciones; mientras que el Pb y el Ni exceden el estándar establecido por la WHO, apreciándose que este grupo de metales representa un potencial peligro a la salud, en especial la de los niños. Esta investigación puede ser de utilidad para que los organismos en Venezuela consideren la necesidad de establecer normas para el Ni, y para el Pb en PM₁₀. El Pb también excede el estándar de Croacia, evidenciándose nuevamente la influencia de las fuentes móviles en esta zona.

Origen de las especies

En virtud de que los niveles reportados de partículas inhalables PM₁₀ y de su contenido metálico pueden ser diversos, se aplicaron varios criterios con el fin de determinar las principales contribuciones a los niveles reportados por parte de las fuentes más relevantes.

Para establecer la existencia de una o varias fuentes emisoras de partículas inhalables PM₁₀ en el presente estudio, se empleó la distribución de frecuencias para las concentraciones en base anual (las dos épocas climatológicas), con una confiabilidad estadística del 95% (p<0,05). El comportamiento de la población muestral de las zonas bajo estudio se observan en las Figuras 2 y 3, exhibiendo una distribución de frecuencia ajustada al modelo log-normal, apreciándose solo una línea recta, lo que permite predecir que existe una fuente principal de emisión de partículas inhalables PM₁₀ y que estas son provenientes de los vehículos automotores, debido a las condiciones escogidas para la realización de esta investigación.

Se realizó un análisis de la asociación lineal simple a través de datos bivariantes, para descubrir el grado de relación entre cada par de variables, empleando un intervalo de confianza de 95%. Se determinaron correlaciones significativas en ambas épocas climatológicas en la zona de emisión para cada una de las especies metálicas entre Pb-Ni (r=0,58), Pb-V (r=0,57), Pb-Cr (r=0,54), Zn-Cu (r=0,73), Al-Ni (r=0,53), Al-Pb (r=0,50), Al-Cu (r=0,54), Ni-Zn (r=0,67), Cu-V (r=0,69) y Cr-Ni (r=0,65), y relaciones altamente significativas para Pb-Zn (r=0,88), Pb-Cu (r=0,81), Zn-Cr (r=0,71), y Zn- Cu (r=0,73).

Al mismo tiempo se obtuvieron las correlaciones para ambas épocas climatológicas, entre las zonas de emisión y dispersión, tanto para PM₁₀ como para cada metal, presentando correlaciones altamente significativas Cu (r= 0,61), Cr (r= 0,71), Pb (r= 0,89) y y (r= 0,88). En virtud de estos resultados, se comprende que este grupo de metales fueron los que presentan una mayor dispersión sobre todo durante el período seco. El resto de los elementos presentan correlaciones con r<0,5 y de acuerdo con la prueba de significancía t-Student no se pueden considerar correlaciones estadísticamente significativas para n=12 y n=15

Los resultados obtenidos en el análisis de correlación y de la distribución de frecuencia, en las partículas PM₁₀, son indicativos de una procedencia común, de que la contribución de las fuentes de naturaleza antrópica superan a las de tipo natural, y de que dicha fuente está representada principalmente por fuentes móviles, específicamente vehículos automotores, donde los procesos de combustión se llevan a cabo a altas temperaturas, con condensación posterior, y por ello la diferencia a presentar un alto contenido metálico en la fracción fina. De los metales estudiados el Cd podría provenir de otra fuente, debido al comportamiento que este elemento presentó, como son las bajas concentraciones en ambas zonas y la mala correlación con el Pb, principal elemento traza.

Conclusiones

En comparación con el estándar primario anual estadounidense de 50µg/m³ y el estándar anual Europeo de 40µg/m³, la estación ubicada en la zona de emisión superó ampliamente dicha norma, concebida como nivel máximo admisible de PM₁₀ para proteger la salud pública con un buen margen de seguridad. Los niveles de Pb reportados en este estudio no exceden los límites establecidos por la USEPA, sin embargo existen niveles cercanos al límite. En el caso de Ni y Pb existe riesgo potencial para la salud, debido a que su valor promedio sobrepasa el estándar establecido por la WHO. Sin embargo las concentraciones de y y Cd fueron inferiores a los límites establecidos en diferentes países.

Todos los metales evaluados en las partículas inhalables PM₁₀ (Al, Ni, Pb, Cu, Cr, y, Zn) a excepción del Cd, determinados en la Curva de Molina, son principalmente emitidos a la atmósfera por las emisiones provenientes del parque automotoL Igualmente, algunos de ellos (Ni, y y Pb) son emitidos por fuentes de generación eléctrica lejanas a la zona, pero pueden viajar grandes distancias.

Se observó una buena dispersión atmosférica de los contaminantes, principalmente Pb, y, Cu y Cr; es decir, los contaminantes son aerotransportados, encontrándose mayores concentraciones en la zona de emisión que en la de dispersión.

Las asociaciones entre metales encontradas indican que la correlación es verdadera y que cuando dos elementos son primordialmente emitidos por una misma fuente sus concentraciones estarán altamente correlacionadas, con una confiabilidad del 95%.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al personal del Departamento de Ingeniería Sanitaria y Ambiental (DISA) de la Facultad de Ingeniería, al laboratorio de Química Ambiental II de la Facultad Experimental de Ciencias de la Universidad del Zulia, y al Fondo Nacional de Ciencia, Tecnología e innovación (FONACIT) de Venezuela (Proyecto S1-2001001064).

REFERENCIAS

1. Barratt RS (1980) Cadmium in urban atmospheres. Sci. Total. Env. 72: 211-215.         [ Links ]

2. Bascom R, Bromberg A, Costa A, Devlin R, Dockery W, Frampton W, Lambert W, Samet M, Speizer E, Utell M (1996) Health effects of outdoor air pollution. Am. J. Res. Cri. Care. Med. 153: 3-50.        [ Links ]

3. Brunekreef B, Janssen A, Harssema II, Knape M, Vliet V (1997) Air Pollution frnm truck traffic and lung function in children living near motorways. Epidemiology 6: 8.         [ Links ]

4. COVENIN (1987) Partículas suspendidas en la atmósfera. Determinación de plomo por espectrofotometría de absorción atómica. Método de referencia. N° 2465-87. Comité Venezolano de Normas Industriales. Caracas, Venezuela. 20 pp.         [ Links ]

5. COVENIN (1995) Control de la contaminación. Decreto 638. Comité Venezolano de Normas Industriales. N° 4899. Caracas, Venezuela. 12 pp.         [ Links ]

6. Doekery D, Pope A (1996) Epidemiology of acote health effects: Summary of time-series studied. En Speogler JD, Wilson R (Eds.) Particles in our air: concentration and health effects Harvard University Press. Cambridge, EEUU. pp.
123-147.

7. Friedlander S (1993) Chemical element balances and identifleation of air pollution sources. Env. Sci. Technol. 7: 235-240.         [ Links ]

8. García N (1999) Criterios a considerar en la Planificación de una Red de Monitoreo Atmosférico. Escuela de Ingeniería Química. La Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela. 283 pp.         [ Links ]

9. Gerdol R, Bragazza L, Marchesini R, Medici A, Perdini P, Benedetti S, Bovolenta A, Coppi S (1999) Use of moss (turtula muralis Hedw.) for monitoring organic and inorganic air pollution in urban and rural sites in Northern Italy. Atm. Env. 36: 4069-4075.         [ Links ]

10. Hung X, Olnsez 1, Aras N, Gordon G (1994) Emissions of trace elements from motor vehicles potential marker elements and sources composition profile. Atm. Env. 28: 1385-1391        [ Links ]

11. ICLAM (2002) Evaluación de la calidad del aire en los municipios Maracaibo, San Francisco y Paéz, Estado Zulia, Venezuela. Niveles y Tendencias. Instituto de Conservación del Lago de Maracaibo. Venezuela.         [ Links ]

12. ICLAM (2004) Evaluación de la calidad del aire en los municipios Maracaibo, San Francisco y Paéz. Niveles y Tendencias. 1995-2003. Instituto de Conservación del Lago de Maracaibo. Venezuela.         [ Links ]

13. IPCC (2001) Climate Change 2001: The Scient(fic Basis. lntergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. Cambridge, EEUU.         [ Links ]

14. Künzli N, Kaier R, Medina S, Stundicka M, Chanel O, Filliger P, Herr y M Jr, Puybonnieux-Texier y, Quénel P, Schneider J, Seethaler R, Vergnaud C, Sommer H (2000) Publie health impaet of outdoor and traffic related air pollution: a European assessment. Lancet 356: 795-801.         [ Links ]

15. Largerwerff V, Speeht W (1970) Contamination of roadside soil and vegetation with cadmium, niekel, lead and zinc. Env. Sci. TechnoL 4: 583- 586.         [ Links ]

16. Lodge JP (Ed., 1989) Methods of Air Sampling and Analysis. Lewis. Chelseam MI, EEUU. pp. 365- 367.         [ Links ]

17. Machado A, García N, Fernández N, García C, Huertas J (2003) Criterios a Considerar en la Planificación de un monitoreo atmosférico de emisiones generadas por fuentes móviles. FONACIT. Universidad del Zulia. 74 pp.         [ Links ]

18. Miller JC, Miller JN (1993) Estadística para Química Analítica. ed. Addison-Wesley Iberoamealean. Wilmingtun, DE, EEUU. pp. 87-103.         [ Links ]

19. Montgomery D (1991) Diseño y anólisis de experimentos. Iberoamericana. México. pp. 24-25.         [ Links ]

20. Morales J, Pirela D, Durán J (1995) Determinations of levels of Na, K, Ca, Mg, Fe, Zn and Cu in aerusols of the westerm Venezuelan Savannah Region. Sci. Total Env. 180: 155-164.         [ Links ]

21. Nriagu O, Pacyan M (1998) Quantitalive assessment of worldwide euntamination of air, water and soils with trace metals. Nature 333: 134-139.         [ Links ]

22. Querol X, Alastuey A, López A, Plana F, Mesas A, Ortiz L, Alzaga R, Bayona J (1999) Physicochemical eharaeterization of atmospherie aerosol in rural arcas affected by dic aznalcollar toxic spill, south-west Spain during soil reclamation activities. Sci. Total Env. 242: 89-104.         [ Links ]

23. Sadiq M, Mian A (1993) Nickel and vanadium in air particulates at Dhahran (Saudi Arabia) during and after the Kuwait oil fires. Atm. Env.
28: 2249-2253.

24. Sánchez L (2000) Deposición atmosférica de especies químicas contaminantes en la ciudad de Maracaibo. Facultad Experimental de Ciencias. La Universidad del Zulia. 86 pp.        [ Links ]

25. Saskia C, Zee V, Harssema H, Brunekreef B (1998) Characterization of particulate air pullutiun in urban and non-urbananareas in the Netherlands. Atm. Env. 32: 3717-3729.         [ Links ]

26. SAS (1990) SAS Procedures Guide, Verson 6. 30 cd. SAS Institute Inc. Cary, NC, EEUU.         [ Links ]

27. Schwartz J (1994) What are peuple dying of on high air pullutiun days? Env. Res. 64: 26-35.         [ Links ]

28. USEPA (1996) Air Quality Criteria for Particulate Matter. Vol. 1. Environmental Protection Agency. EEUU.         [ Links ]

29. Weiland K, Mundt A, Ruckman A, Keil U (1994) Self-reported wheezing and allergie rbinitis in children and traffic density un street uf residence. Ann. Epidemiol. 4: 243-247.         [ Links ]

30. WHO (2003) Health aspects of air pollution with particulate matter, ozone and nitrogen dioxide. World Health Organizatiun. Ginebra, Suiza.         [ Links ]

31. Wiehmann E, Peters A (2000) Epidemiulogieal evidence un the effects uf ultrafine particle expusure. Phil. Trans. Ruy. Soc. A 358: 2751-2769.         [ Links ]

32. Wjst M, Reitmeir P, Duld S, Wulff A, Nicolai T, von Lueffelhulz-Culberg E (1993) Ruad trafflc and adverse effects un respiratury health in children. Br. Med. J. 307: 596-600.        [ Links ]