Las emisiones originadas en las actividades agrícolas y por procesos naturales (denominadas biogénicas) pueden hacer una contribución significativa al total de emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV) y óxidos de nitrógeno (NOx). Se ha estimado que las emisiones biogénicas globales de isopreno están entre 500 y 750 Tg (Guenther y otros, 2006), por lo que es el compuesto orgánico volátil más emitido en el mundo después del metano, y proviene esencialmente de la vegetación (árboles) e incendios forestales. Por otra parte, las emisiones de amoniaco provienen actualmente en su gran mayoría de la aplicación de fertilizantes en la agricultura y de la crianza de animales (Lieven y otros, 2009). Del mismo modo, la aplicación de fertilizantes produce emisiones de NOx. Este tipo de emisiones se debe agregar a las fuentes urbanas e industriales para poder compilar un inventario de emisiones completo, ya que los COV biogénicos y el amoniaco contribuyen a la formación de partículas en la atmósfera (Capítulo 3) y los COV y NOx son precursores del ozono troposférico (Capítulo 6).
1.3.5 Emisiones de fuentes estacionarias puntuales
La mayoría de las emisiones atmosféricas provenientes de procesos industriales y de combustión no están distribuidas sobre un área dada, sino que están concentradas en puntos espaciales fijos, usualmente en la forma de descargas por chimeneas. Las fuentes más grandes de esta categoría (termoeléctricas, cementeras, siderúrgicas, etcétera) probablemente poseen medidores continuos de emisión (CEMS), por lo cual mantienen registros detallados de sus emisiones, lo que facilita estimar las cantidades anuales de contaminantes emitidos. También normalmente se trata de las actividades que requieren autorización especial de operación por parte de las agencias regulatorias, por lo que sus reportes son enviados al ente fiscalizador en forma periódica. En el caso de Chile, todas las grandes fuentes industriales están obligadas a reportar sus emisiones a través del llenado de un formulario ad hoc6.
1.3.6 ¿Cómo se evalúan los inventarios de emisiones?
De las secciones anteriores se desprende que las estimaciones de emisiones son cantidades inciertas, por lo cual surge la pregunta de cómo evaluar si es que un inventario dado posee o no sesgos, y cuál es su incertidumbre (error) en las estimaciones.
Como las emisiones no se miden en su totalidad, especialmente aquellas de fuentes pequeñas o de vehículos, es claro que no es posible comparar un inventario estimado con mediciones en fuentes. Para poder hacer una evaluación, es necesario entonces emplear la información del monitoreo ambiental, relacionando las emisiones con la calidad del aire en una zona dada. Para ello es necesario vincular de manera cuantitativa emisiones con concentraciones, lo cual se hace por medio de un modelo de dispersión (capítulos 3 y 5).
Un método sencillo consiste en graficar la variación en el tiempo de las emisiones de contaminantes atmosféricos junto con la calidad del aire, para detectar consistencias (o inconsistencias) en los distintos contaminantes. Esta es una técnica simple, pero solamente es capaz de comparar tendencias, no valores absolutos de emisiones.
Ejemplo 1.2
La Figura 1.20 (Parrish, 2006) compara las emisiones de monóxido de carbono (CO) en Estados Unidos entre 1975 y 2003 (reportadas el 2004) con los datos del monitoreo de CO7 en aproximadamente trescientas zonas urbanas. Las tendencias temporales de emisiones estimadas y de monitoreo de CO concuerdan después de 1987. Los datos ambientales siguen un decaimiento exponencial, con una tasa de descenso de 4,6% anual en el período 1977-2000, lo cual corresponde a una disminución de 3 veces en 23 años. Las emisiones estimadas decrecen entre 1987 y 2002 a una tasa de 4,9% anual. Esto indica que los factores de emisión Mobile 6 de EE.UU. capturan adecuadamente la disminución de emisiones de CO. Sin embargo, hay diferencias para el período 1975-1986 debido a que los factores de emisión fueron generados en la versión Mobile 5 de la base de datos, la que no es capaz de explicar la tendencia temporal, pues las estimaciones indican una disminución anual de emisiones a una tasa de 2,5% anual, casi la mitad de la tendencia en los datos monitoreados en el mismo lapso.
Otra comparación que se puede hacer es con respecto al cociente CO/NOx asociado a las emisiones del transporte. La Figura 1.21 (Parrish, 2006) muestra el período 1985-2003, pero graficando el cociente CO/NOx en emisiones y en calidad del aire; este último corresponde a la pendiente en un gráfico de concentraciones de CO y NOx. Se han graficado mediciones para diversas zonas urbanas en EE.UU., así como la base de datos AIRS que incluye aproximadamente cien sitios urbanos (línea con símbolos cuadrados).
FIGURA 1.20
Comparación de inventarios de emisión de CO (cuadrados) y monitoreo ambiental de CO (círculos) en EE.UU., período 1975-2003. Fuente: D. Parrish (2006)
Se aprecia en la Figura 1.21 que hay similitudes entre los datos ambientales; los datos de inventarios poseen cocientes significativamente mayores que los medidos, especialmente en los últimos años. Luego, para que haya consistencia entre ambos tipos de datos se debe cumplir que: a) las emisiones de CO están altas; b) las emisiones de NOx están bajas; o c) una combinación de a) y b). Además, los cocientes ambientales decrecen más rápidamente que lo que los inventarios predicen.
Considerando que la Figura 1.20 indica que la tendencia de las emisiones recientes del CO está bien, esto permite concluir que las emisiones de NOx en EE.UU. están subestimadas, especialmente en los últimos años. En otras palabras, solamente emisiones crecientes de NOx en los últimos años permitirían llegar a una mejor concordancia entre monitoreo e inventarios.
FIGURA 1.21
Comparación del cociente CO/NOx en inventarios y en monitoreo ambiental en EE.UU.. Fuente: D. Parrish (2006)
1.4 Resumen
a)El problema de la contaminación atmosférica y su impacto en la sociedad se puede resumir en la Figura 1.1. Si bien la imagen es simple, la labor de evaluar los distintos componentes del problema en términos cuantitativos es laboriosa y a menudo se recurre a utilizar resultados obtenidos en estudios de otros países para completar el análisis secuencial. En cualquier caso, las estimaciones poseen bastante incertidumbre, con amplios intervalos de confianza para la valoración social del daño actual de la contaminación atmosférica.
b)Tanto las concentraciones ambientales como las estimaciones de las emisiones atmosféricas nos entregan un diagnóstico de la situación de calidad del aire en una zona dada.
c)Las concentraciones miden la magnitud del problema y las emisiones permiten estimar los aportes de las mayores fuentes que contribuyen al problema.
d)La construcción de inventarios de emisiones atmosféricas es una tarea laboriosa y que consume muchos recursos.
e)Las estimaciones de las emisiones se pueden verificar comparando con las concentraciones ambientales, tanto en la dimensión espacial como temporal.
f)El proceso de generación de inventarios es iterativo, con un inventario que se puede mejorar en la medida en que se dispone de más datos del monitoreo ambiental8.
1.5 Referencias
1)Ayres, J., R. Maynard y R. Richards (eds). Air Pollution and Health. Londres: Imperial College Press, 2006.
2)Bond, T. C., E. Bhardwaj, R. Dong, R. Jogani, S. Jung, C. Roden, D. G. Streets y N. M. Trautmann. (2007). Historical emissions of black and organic carbon aerosol from energy-related combustion, 1850-2000, Global Biogeochem. Cycles, 21, GB2018.
3)Bond, T. C. y otros. “Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment”,