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UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARMEN
FACULTAD DE QUIMICA
CONVOCATORIA PARA PARTICIPAR EN EL PROYECTO TITULADO:
“Fortalecimiento de las capacidades académicas y científicas de alumnos de carreras afines a la
química provenientes de universidades del Sur-Sureste del país enfocados a la resolución de
problemas de contaminación atmosférica en áreas prioritarias del país , proyecto financiado por
CONACYT Convocatoria para el Fortalecimiento de Vocaciones Científicas 2020
Objetivo General del Proyecto: Promover la disciplina científica en jóvenes de carreras afines a la
Química de Universidades del Sur-Sureste del país a través de su participación en un proyecto de
investigación que vincula diversos actores implicados en el estudio de la contaminación atmosférica
(incluyendo comunidad científica consolidada y en consolidación, así como una entidad
gubernamental), con el objeto de generar información que contribuya a la solución del problema
de la contaminación atmosférica y sus efectos a la salud en una de las ciudades más contaminadas
del país (el Área Metropolitana de Monterrey).
Objetivos específicos:
Promover la participación activa de jóvenes de nivel licenciatura provenientes de
Universidades del Sur-Sureste del país en el proyecto de investigación titulado
“Niveles de metales pesados en partículas PM10 y PM2.5, modelación de su
dispersión atmosférica y potencial de riesgo a la salud en el Área Metropolitana de
Monterrey en dos estaciones climáticas (verano y otoño 2020)” con objeto de que
adquieran nuevo conocimiento y su aplicación al entendimiento y resolución de un
problema ambiental de nuestro país.
Favorecer la colaboración entre los sectores académicos y científicos de 4
universidades del país (Universidad Autónoma del Carmen, Universidad Autónoma
de Nuevo León, Universidad Autónoma de Campeche, Universidad Nacional
Autónoma de México) con el sector gubernamental (Dirección de Gestión de
Calidad del Aire del Estado de Nuevo Leon) a través del desarrollo de un proyecto
de investigación con la participación tanto de investigadores consolidados,
investigadores en consolidación (becarios de nivel maestría CONACYT) y de
estudiantes de nivel licenciatura (jóvenes sujeto de apoyo), con el objeto de
fomentar la vocación científica en los mismos y contribuir a la solución de un
problema ambiental prioritario (la contaminación atmosférica en una de las grandes
zonas metropolitanas del país).
Promover la participación de los jóvenes en la generación, difusión y divulgación de
los productos académicos y científicos generados del proyecto de investigación
(participación y ponencias de trabajos generados del proyecto de investigación en
un congreso a nivel nacional).
Promover la realización de un estancia académica en las instalaciones de la
Universidad Autónoma del Carmen, Facultad de Química, en el Laboratorio de
Espectrometría de Absorción Atómica para conocer las técnicas de análisis y
participar en el análisis para la determinación de metales pesados de las muestras
de partículas atmosféricas PM10 y PM2.5 derivadas del proyecto de investigación
asociado a la presente solicitud
Promover la realización de una estancia de los estudiantes participantes en las
instalaciones del Sistema Integral de Monitoreo Ambiental del Estado de Nuevo
León para conocer los equipos de medición y monitoreo automático de los
contaminantes atmosféricos así como conocer las herramientas y procesos de
gestión de la calidad del aire.
Promover la realización de una estancia de los estudiantes participantes en las
instalaciones del Centro de Ciencias de la Atmósfera de la Universidad Nacional
Autónoma de México para conocer los equipos de la Red de Monitoreo de
Contaminantes atmosféricos instalada en el CCA-UNAM y hacer una estancia corta
de investigación con investigadores del CC-UNAM.
Promover la realización de una estancia académica de los estudiantes apoyados, en
el Centro de Investigación en Corrosión de la Universidad Autónoma de Campeche
(UAC) para conocer las instalaciones de los laboratorios asociados a este centro y
para analizar las muestras de partículas atmosféricas PM10 y PM2.5 (derivadas del
proyecto de investigación asociado a la presente propuesta) por SEM-EDS.
Promover la participación de los estudiantes participantes en el programa de
movilidad en cursos sobre aspectos ambientales ofrecidos por la Secretaría de
Sustentabilidad de la Universidad Autónoma de Nuevo León y estancia académica
con el grupo de investigación de Procesos Microbiológicos del Centro de
Investigación en Biotecnología y Nanotecnología de la Facultad de Ciencias
Químicas, que les permita obtener habilidades y conocimientos sobre aerobiología
y calidad microbiológica del aire, para que en un futuro puedan contribuir a la
solución de los problemas ambientales de nuestro país.
CONVOCATORIA
La Universidad Autónoma del Carmen a través de la Facultad de Química y el Cuerpo Académico
Consolidado de Ingeniería Química Aplicada convocan a jóvenes de carreras afines a la química
provenientes de Universidades del Sur-Sureste del país a participar en el proyecto de investigación
asociado al programa de movilidad, así como a participar en cursos y/o talleres en las entidades
receptoras (Universidad Autónoma del Carmen, Universidad Autónoma de Nuevo León, Centro de
Ciencias de la Atmósfera de la Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Investigación
en Corrosión de la Universidad Autónoma de Campeche y Sistema de Integral de Monitoreo
Ambiental del Estado de Nuevo León) que les permitan incrementar sus capacidades científicas y
técnicas para la resolución del problema de la calidad del aire en zonas prioritarias de nuestro país.
BASES
1. OBJETIVO DEL APOYO Y DESCRIPCION DEL PROGRAMA DE MOVILIDAD Y ESTANCIAS
Ofrecer apoyos consistentes en pasajes aéreos, pasajes terrestres, viáticos (hospedaje y alimentos)
para llevar a cabo el Programa de Movilidad de 20 alumnos de carreras afines a la química
provenientes de universidades del Sur-Sureste del país para su participación en el proyecto de
investigación titulado “Niveles de metales pesados en partículas PM10 y PM2.5, modelación de su
dispersión atmosférica y potencial de riesgo a la salud en el Área Metropolitana de Monterrey en
dos estaciones climáticas (verano y otoño 2020)”. Se llevará a cabo la movilidad en dos etapas para
esta actividad, considerando el muestreo de partículas PM10 y PM2.5 tanto en la temporada de
verano como en la temporada de otoño, la primera del 20 de agosto al 20 de septiembre de 2020 y
la segunda del 1 al 30 de octubre de 2020.
Los apoyos ofrecidos permitirán la asistencia de los estudiantes seleccionados a cursos de
capacitación sobre temáticas ambientales, así como estancias de investigación que a continuación
se detallan:
a) Estancia para llevar a cabo capacitaciones en temáticas ambientales por parte de la Secretaría
de Sustentabilidad de la Universidad Autónoma de Nuevo León, y estancia académica con el grupo
de investigación de Procesos Microbiológicos del Centro de Investigación en Biotecnología y
Nanotecnología de la FCQ UANL. Esta actividad se llevará a cabo del 20 de agosto al 20 de
septiembre de 2020.
b) Estancia en las instalaciones del Sistema Integral de Monitoreo Ambiental del estado de Nuevo
León (SIMA) para capacitación en manejo de analizadores automáticos de contaminación
atmosférica, procesamiento estadístico de datos de la calidad del aire y herramientas de gestión de
la calidad del aire (del 20 de agosto al 20 de septiembre de 2020 y del 1 al 30 de octubre de 2020).
c) La movilidad comprende también una estancia en las instalaciones del Centro de Ciencias de la
Atmósfera de la UNAM (CCA-UNAM), para conocer los laboratorios y equipos de la Red de
Monitoreo de contaminantes atmosféricos y realizar actividades académicas y de investigación con
investigadores del CC-UNAM (del 5 al 15 de octubre de 2020).
d) Estancia de los jóvenes participantes en las instalaciones de la Facultad de Química de la
Universidad Autónoma de Carmen en el Laboratorio de Espectrometría de Absorción Atómica para
conocer la técnica de análisis y participar activamente en el análisis de las muestras de partículas
atmosféricas PM10 y PM2.5 derivadas del proyecto de investigación (del 26 al 30 de septiembre de
2020 para el análisis de las muestras de la estación de verano y del 5 al 15 de noviembre de 2020
para el análisis de las muestras colectadas en la estación de otoño).
e) Como parte del programa de movilidad se llevará a cabo una estancia de los jóvenes participantes
en las instalaciones del Centro de Investigación en Corrosión en el Laboratorio de análisis por
SEM/EDS para conocer la técnica de análisis y participar activamente en el análisis por SEM/EDS de
las muestras de partículas atmosféricas PM10 y PM2.5 derivadas del proyecto de investigación (del
20 al 26 de septiembre de 2020 para el análisis de las muestras de la estación de verano y del 1 al
5 de noviembre de 2020 para el análisis de las muestras colectadas en la estación de otoño).
f) Se publicaran los resultados del proyecto de investigación en el que participaron los jóvenes en
memorias de congresos nacionales (programada para el mes de Octubre de 2020, en el Coloquio de
Investigación Multidisciplinaria CIM-ITO 2020, organizado por el Instituto Nacional de México,
campus Orizaba, en Orizaba, Veracruz).
g) Se realizaran ponencias y difusión de los resultados por parte de los estudiantes participantes en
el proyecto de investigación en un Foro o Congreso Nacional (Presentación de los resultados en la
4° reunión de la Red de Investigación en Contaminación atmosférica en Ciudad de México, México
del 5 al 10 de Octubre de 2020).
h) Los estudiantes elegidos participaran en publicaciones científicas de los resultados del proyecto
de investigación en revistas internacionales arbitradas y/o indizadas en la que los estudiantes sean
autores.
i) Los estudiantes elegidos desarrollaran un informe del programa de movilidad en el que
participaron, el cual deberá ser entregado antes del 25 de noviembre de 2020. Así mismo, deberán
comprometerse a participar en el Foro de Resultados del Proyecto a celebrarse en las instalaciones
de la Facultad de Química de la Universidad Autónoma del Carmen en Ciudad del Carmen,
Campeche, el 20 de noviembre de 2020.
2. POBLACION ASPIRANTE
2.1 Elegibilidad
La población de estudiantes mexicanos inscrita en programas educativos de nivel licenciatura afines
al área de Química (química industrial, química ambiental, ingeniería química, ingeniería bioquímica,
ingeniería ambiental) provenientes de Universidades del Sur-Sureste del país (Oaxaca, Chiapas,
Veracruz, Tabasco, Campeche, Yucatán y Quintana Roo), que manifiesten expresamente mediante
una carta su interés en participar en el proyecto y en fortalecer sus capacidades académicas en el
área de ciencias ambientales.
2.2 Requisitos
I. Estar inscrito en una institución de educación superior de la región sur-sureste de México en un
programa de nivel licenciatura afín al área de química.
II. Enviar su Currículum Vitae Único (actualizado) así como una carta de exposición de motivos para
participar en el proyecto (máximo una cuartilla) antes del 25 de julio de 2020 al correo:
III. Ser recomendado por un profesor o académico de su institución de procedencia. Para lo cual
deberán enviar una carta de recomendación membretada y firmada por parte de su institución,
postulándolo como candidato a participar en el proyecto. Enviarla al correo:
[email protected] antes del 25 de julio de 2020.
IV. Contar con un promedio mínimo de 8.00 en el semestre inmediato anterior en sus estudios de
licenciatura .
V. Contar con un seguro médico individual o seguro facultativo de su institución de procedencia.
VI. Carta responsiva de autorización para realizar el programa de movilidad por parte de sus padres
o tutor(es) dirigido al Comité de Evaluación del Proyecto (Cuerpo Académico de Ingeniería Química
Aplicada de la Universidad Autónoma del Carmen).
3. RESTRICCIONES
No se tomarán en cuenta las solicitudes cuando:
a. Se presente la documentación incompleta o extemporánea de acuerdo con las fechas establecidas
en la presente convocatoria.
b. No cumpla con algunos de los requisitos necesarios descritos en la Sección 2.2.
4. PROCESO DE SELECCIÓN
Serán consideradas las postulaciones que cumplan todos los requisitos y documentación
establecidos en esta Convocatoria y que hayan sido presentados en tiempo y forma. Recibida la
postulación de acuerdo con el calendario establecido y publicado conjuntamente con esta
convocatoria, el comité evaluador, integrado por los miembros del Cuerpo Académico de Ingeniería
Química Aplicada de la Facultad de Química de la Universidad Autónoma del Carmen (UNACAR) dará
a conocer el resultado vía correo electrónico (dictamen) a los estudiantes elegidos a más tardar el
día 1 de agosto de 2020.
5. RUBROS QUE AMPARA EL APOYO
Transporte aéreo, transporte terrestre, gastos de trabajo de campo, viáticos nacionales (alimentos
y hospedaje), pago de inscripción a congresos nacionales.
6. COMPROMISOS DE LA UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARMEN
Proporcionar los pasajes aéreos y terrestres, así como el hospedaje y alimentación para todos y cada
uno de los aspirantes aceptados para transportarse desde sus lugares de origen a las ciudades donde
se llevaran a cabo las estancias y capacitaciones, así como para asistir al congreso nacional y foro de
resultados. Realizar el pago de inscripción de los estudiantes seleccionados para su asistencia al
congreso nacional para la presentación de resultados del proyecto. Organizar la logística de todas
las actividades contempladas en el programa de movilidad. Entregar al final del proyecto, una
constancia de participación en el proyecto a cada uno de los aspirantes elegidos que hayan cumplido
con todas las actividades del programa de movilidad.
7. COMPROMISOS DE LOS ASPIRANTES SELECCIONADOS
a) Atender cualquier actividad de seguimiento o requerimiento solicitado por los responsables
del proyecto por parte de cada una de las instituciones participantes.
b) Asistir a las capacitaciones, estancias de investigación, congresos y foros considerados en el
presente proyecto.
c) Entregar el informe de resultados del proyecto antes de la fecha establecida como límite.
d) Participar tanto en el Congreso Nacional como en el Foro de Resultados del proyecto.
8. CALENDARIO
Publicación de convocatoria: 2 de julio de 2020
Recepción de solicitudes a partir del 3 de julio de 2020
Última recepción de solicitudes: 25 de julio de 2020 a las 18:00 horas (hora del centro del
país)
Dictamen de Aceptación de Aspirantes: 1 de agosto de 2020
Inicio del Proyecto: 20 de agosto de 2020
Término del Proyecto: 30 de Noviembre de 2020
9.- INDICADORES DE IMPACTO DEL PROYECTO
Publicaciones de los resultados del proyecto de investigación en el que participaron los
jóvenes en memorias de congresos nacionales
Ponencias y difusión de los resultados por parte de los estudiantes participantes en el
proyecto de investigación en un Foro o Congreso Nacional
Publicaciones científicas de los resultados del proyecto de investigación en revistas
internacionales arbitradas y/o indizadas en la que los estudiantes sean autores
Cursos y/o Talleres de capacitación en temáticas ambientales en una Institución Pública de
Investigación (UANL)
Estancias académico-científicas con el grupo de investigación de Procesos Microbiológicos
del Centro de Investigación en Biotecnología y Nanotecnología de la Universidad Autónoma
de Nuevo León de la FCQ (UANL).
Estancias académico-científicas en el Centro de investigación en Corrosión (CICORR) de la
Universidad Autónoma de Campeche (UAC)
Estancias académico-científicas en el Centro de Ciencias de la Atmósfera de la Universidad
Nacional Autónoma de México (UNAM)
Capacitaciones y asesorías con actores públicos (Sistema de Monitoreo Atmosférico del
Estado de Nuevo León) para fortalecer las capacidades técnicas y científicas en el área de
contaminación atmosférica, de los estudiantes participantes
Actividades de vinculación con actores académicos, científicos, públicos, privados y sociales,
enmarcados en el ámbito ambiental, específicamente en la contaminación atmosférica,
calidad del aire y efectos de los contaminantes atmosféricos en la salud de la población.
10. INSTITUCIONES PARTICIPANTES
Universidad Autónoma del Carmen: Laboratorio de Espectrometría de Absorción Atómica, Facultad
de Química.
Universidad Autónoma de Campeche: Laboratorio Nacional de Ciencias para la Investigación y
Conservación del Patrimonio Cultural (LANCIC-Conacyt) ubicado en el Centro de Investigación en
Corrosión de la Universidad Autónoma de Campeche.
Dirección de Gestión de la Calidad del Aire. Gobierno del Estado de Nuevo León. Departamento
de Calidad del Aire. Estaciones de monitoreo de calidad del aire del SIMA-Monterrey.
Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Ciencias de la Atmósfera. Grupo de
Investigación en Aerosoles Atmosféricos.
Universidad Autónoma de Nuevo León. Laboratorio e instalaciones de microbiología del grupo de
investigación de Procesos Microbiológicos del Centro de Investigación en Biotecnología y
Nanotecnología de la FCQ UANL.
ANEXO A: PROYECTO DE INVESTIGACION ASOCIADO
UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARMEN
FACULTAD DE QUIMICA
Programa de Movilidad de alumnos de la Facultad de Química para su participación en el
proyecto de investigación titulado “Niveles de metales pesados en partículas PM10 y
PM2.5, modelación de su dispersión atmosférica y potencial de riesgo a la salud en el
Área Metropolitana de Monterrey en dos estaciones climáticas (verano y otoño 2020)”.
INSTITUCIONES PARTICIPANTES:
UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARMEN:
Dra. Julia Griselda Ceron Breton (Profesora-Investigadora S.N.I. Nivel I)
Dra. Rosa María Cerón Bretón (Profesora-Investigadora S.N.I. Nivel I)
Beatriz Adriana Lezcano de la Cruz (Becaria Conacyt, Estudiante de la Maestría en
Ciencias Ambientales. UNACAR)
Daniel Alfonso Che Citalán (Becario Conacyt, Estudiante de la Maestría en Ciencias
Ambientales. UNACAR)
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEÓN
Dra. Evangelina Ramírez Lara (Profesora-Investigadora S.N.I. Nivel I)
Dr. Ulrico López Chuken (Profesor-Investigador S.N.I. Nivel I)
SECRETARIA DE DESARROLLO SUSTENTABLE. GOBIERNO DEL ESTADO
DE NUEVO LEON
Ing. Armandina Valdez Cavazos (Directora de Gestión de la Calidad del Aire)
Dr. Jair Rafael Carrillo Ávila (Dirección de Gestión de la Calidad del Aire)
CENTRO DE CIENCIAS DE LA ATMOSFERA. UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTONOMA DE MEXICO
Dra. María de la Luz Espinosa Fuentes (Profesor-Investigador S.N.I. Nivel I)
Dr. Oscar Augusto Peralta Rosales (Profesor-Investigador S.N.I. Nivel I)
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CAMPECHE
Centro de Investigación en Corrosión. Departamento de Medio Ambiente y
degradación de materiales.
Dr. Alberto Espinosa Guzmán
Dr. Javier Reyes Trujeque (Profesor-Investigador S.N.I. Nivel I)
Dr. Ildefonso Pech Pech (Profesor-Investigador S.N.I. Nivel I)
INTRODUCCION
Las actividades que producen emisión de contaminantes atmosféricos incluyen desde
incendios forestales y tormentas de polvo hasta la industrialización de las grandes ciudades
(Vallejo et al., 2002) lo que causa que la calidad del aire esté afectada debido a diferentes
tipos de contaminantes que ponen en riesgo la salud de los ciudadanos (Vázquez et al., 2012;
Rojano et al., 2014) y de los ecosistemas. México enfrenta desde hace tiempo problemas de
calidad de aire en sus principales zonas metropolitanas; recientemente el Área Metropolitana
de Monterrey (AMM), ubicada en la región noroeste del estado de Nuevo León, fue
clasificada como la más contaminada de todo el país (Clean Air Institute, 2012; INECC,
2014). Se ha documentado que los contaminantes criterio que rebasan los límites máximos
permisibles de la normatividad mexicana vigente en el AMM son el Ozono y el material
particulado PM10 y PM2.5 (Blanco-Jiménez et al. 2015).
Las partículas atmosféricas o material particulado (PM) son un indicador representativo de
la contaminación del aire, y consisten en una mezcla compleja de partículas sólidas y líquidas
de sustancias orgánicas e inorgánicas suspendidas en el aire (Gehring, 2002). La fracción
inorgánica de las partículas puede incluir metales, algunos de ellos tóxicos para salud, y otros,
incluso carcinogénicos (Cd, Pb, Co, Cr). Uno de los principales problemas que presentan los
metales es que no se degradan química o biológicamente, causando discapacidad e incluso la
muerte, dependiendo del nivel de toxicidad y concentración que se encuentre en el organismo
(Bolognin et al., 2009; Zatta et al., 2008). La atención se ha concentrado sobre la fracción
fina de las partículas atmosféricas (PM2.5) principalmente debido a que no son retenidas por
el sistema de limpieza natural del tracto respiratorio, y por su tamaño logran penetrar hasta
la región torácica. A pesar de esto México no cuenta con regulación que indique límites
máximos permisibles en aire ambiente del contenido de metales traza en partículas, por lo
que realizar evaluaciones de riesgo a la salud del contenido de metales en este contaminante
es muy importante.
La combinación de fenómenos a mesoescala, a escala local y micro-escala, así como los
efectos de montaña-valle determinan patrones que no favorecen la dispersión de
contaminantes en el AMM, es decir, la ventilación de esa zona urbana parece ser deficiente
para la cantidad de contaminantes generados. Es importante entonces conocer la circulación
regional y los patrones de viento los cuales son factores clave en la dispersión de partículas
determinando sus principales mecanismos de transporte y deposición. Estudios realizados
por el Sistema de Monitoreo del AMM y el INECC (2014) han revelado que existe un
corredor urbano formado por tres estaciones de la red de monitoreo: Juárez, Universidad y
San Bernabé, en los cuales las concentraciones de PM2.5 y PM10 exceden los límites
máximos permisibles establecidos por la normatividad mexicana, razón principal por la que
se llevara a cabo el presente estudio en esa zona en específico.
Actualidad/Novedad.
A pesar de que existen estudios de contaminantes atmosféricos en México, la información
relacionada con la composición química de las partículas atmosféricas en el AMM es muy
limitada por lo que es necesario que se sigan haciendo aportaciones en investigación sobre
esta zona del país. Es esencial una comprensión detallada de la composición química de las
partículas atmosféricas finas (PM10 y PM2.5), ya que las sustancias químicas juegan un
papel crucial en la toxicidad, y también podrían emplearse como huella digital para
identificar su origen (Kok et al., 2006) y su carga microbiana.
El transporte de contaminantes y otras variables (calor, momento, humedad, etc) tiene lugar
a través de procesos de advección y difusión. Por tanto, es importante conocer las condiciones
meteorológicas y de dinámica atmosférica que transportan, diluyen e influyen en las
concentraciones de los contaminantes en sitios con topografía compleja como en el AMM.
Es conveniente calcular las velocidades del viento en alta resolución para explicar
aceptablemente la movilidad de los contaminantes.
Este proyecto combina el análisis químico (contenido de metales) y de la morfología de las
partículas en su fracción fina con el estudio de la modelación matemática de las trayectorias
de masas de aire para estimar los posibles orígenes de estos contaminantes así como también
evaluar el potencial riesgo a la salud humana en el área de estudio.
Objetivos.
Objetivo General
Conocer las características químicas (contenido de metales traza) y morfológicas del material
particulado en su fracción fina (PM10 y PM2.5), su potencial de riesgo a la salud, su carga
microbiana más representativa y evaluar la influencia sobre estas concentraciones del
fenómeno de dispersión en la zona urbana del AMM durante dos estaciones climáticas
(verano y otoño 2020).
Objetivos específicos
1. Determinar los niveles de concentración de partículas con diámetro aerodinámico de 2.5
µm o menor (PM2.5) y de 10 µm o menor (PM10) , en aire ambiente de tres sitios localizados
en el corredor Juárez -San Bernabé-San Nicolás de los Garza (Estaciones de Monitoreo:
Juárez, San Bernabé, Universidad) durante dos estaciones climáticas: verano y otoño 2020.
2. Determinar la concentración de metales traza (Al, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na,
Pb, y Zn) en las muestras colectadas mediante Espectrofotometría de Absorción Atómica.
3. Caracterizar morfológicamente partículas seleccionadas en las muestras colectadas
mediante SEM-EDS para inferir el posible origen de las partículas de acuerdo a su forma y
composición elemental.
4. Modelar la circulación regional y los patrones de viento para conocer los mecanismos de
transporte y dispersión de las partículas medidas a través del modelo Hysplit de la NOAA
(para determinar las trayectorias de los contaminantes).
5. Evaluar las variables meteorológicas que influyen de manera local sobre los contaminantes
atmosféricos (humedad relativa, velocidad y dirección del viento, temperatura y presión).
6. Identificar asociaciones entre el contenido de metales en PM2.5 y en PM10, contaminantes
criterio y las variables meteorológicas que permitan inferir el posible origen de las emisiones
en el sitio de estudio aplicando trayectorias Lagrangianas inversas y mediante la aplicación
de modelos estadísticos (análisis bivariado) y métodos quimiométricos (Análisis de
Componentes Principales: ACP).
7. Estimar el riesgo carcinogénico y no carcinogénico para los contaminantes que representen
un riesgo a la salud (metales pesados y composición másica de partículas) mediante la
metodología propuesta por la US EPA además de realizar un estudio exploratorio de la
principal carga microbiana de las muestras obtenidas.
Hipótesis.
La determinación del contenido de metales pesados en partículas atmosféricas (PM10 y
PM2.5), la modelación matemática mediante el cálculo de trayectorias Lagrangianas directas
e inversas, permitirá determinar la dinámica de estos contaminantes, sus posibles fuentes y
potencial de riesgo a la salud en el AMM.
Metodología.
Muestreo y determinación de concentración gravimétrica
La determinación de la concentración gravimétrica y el muestreo de PM2.5 se realizará como
dicta el método “40 CFR Appendix L to Part 50 - Reference Method for the Determination
of Fine Particulate Matter as PM2.5 in the Atmosphere” de la US EPA, con el fin de
determinar si cumplen con la norma nacionales de calidad del aire ambiente para partículas
finas (NOM-025-SSA1-2014).
Se realizarán dos campañas de muestreo durante 10 días por estación de monitoreo hasta
cubrir el corredor completo conformado por las estaciones San Bernabé – Universidad –
Juárez, representado en la Figura 1, lo que resulta en 30 días de muestreo por cada estación
climática, verano (del 20 de agosto al 20 de septiembre de 2020) y otoño (del 1 al 30 de
octubre de 2020), en total el proyecto contempla 60 muestras de PM10 y 60 muestras de
PM2.5 (120 muestras en total) que serán colectadas para su posterior análisis.
El área de estudio constituye un corredor urbano en el cual las concentraciones de
contaminantes atmosféricos exceden los límites establecidos por la normatividad mexicana
vigente. La mayor parte del año, en el AMM, los vientos soplan desde el Sureste (ver Figura
2), transportando desde las zonas con mayor actividad urbana e industrial masas de aire
conteniendo contaminantes atmosféricos, pasando por los municipio de Juárez, San Bernabé
y San Nicolás de los Garza. Estos municipios, por su ubicación geográfica quedan rodeados
por barreras naturales lo cual dificulta la dispersión de los contaminantes, promoviendo que
las concentraciones permanezcan altas y constituyendo por tanto un corredor crítico para la
contaminación atmosférica. Los sitios específicos de muestreo se ubicaran dentro de las
estaciones pertenecientes al SIMA Estado de Nuevo León.
Para el muestreo de las partículas PM2.5, se utilizará un analizador de alto volumen de la
marca TISCH Environmental TE-6070-2.5-HVS, operando entre 61 m3/h y 101 m3/h. Las
muestras de aire serán colectadas en filtros de fibra de vidrio (de 20.3 cm x 25.4 cm). Para el
muestreo manual DE pm10 se utilizara un equipo de alto volumen conocido como “hi-vol”
marca TISCH Environmental, modelo TE-6070 propiedad de la Estación de Monitoreo de la
Calidad del Aire de Santa Catarina, Nuevo León a un flujo controlado de 1619 litros/min,
una vez iniciado el muestreo, se operará el equipo durante 24 horas para la colección de
partículas sobre filtros de fibra de cuarzo, posterior al muestreo serán de nuevo
acondicionados los filtros con las muestras contenidas y se pesarán nuevamente, registrando
dichos pesos. Por diferencia de peso, se determinará la concentración másica de cada una de
las muestras, considerando el flujo, el tiempo de muestreo y el área del filtro de acuerdo con
el Método EPA IO-2.1 (EPA, 1999).
Figura 1. Mapa de sitios de muestreo (corredor: San Bernabé –
Universidad – Juárez).
Antes del muestreo los filtros en blanco deben ser acondicionados y pesados como indica el
método. Posterior al muestreo se determinará la concentración gravimétrica en el mismo
entorno de acondicionamiento, mediante una microbalanza analítica marca Sartorious LA
130 S-F, cada filtro será pesado por triplicado y la balanza debe ser calibrada antes de cada
sesión de pesaje.
Para calcular la concentración gravimétrica de se utilizará la ecuación 1:
𝐶𝑃𝑀2.5 =(𝑊𝑓−𝑊𝑖)
𝑉𝑜𝑙 (1)
Donde
𝐶𝑃𝑀2.5 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎
𝑊𝑓 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
𝑊𝑖 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
Figura 2. Direcciones del viento durante 4 estaciones climáticas sobre la topografía
del AMM, a) invierno, b) primavera, c) verano, d) otoño.
𝑉𝑜𝑙 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑒𝑜
Análisis químico
Espectrofotometría de absorción atómica
Se utilizará un método basado en 40 CFR PART- 50 USEPA, que recomienda un tratamiento
con HNO3 y HCl, modificado para realizar la digestión con parrilla de calentamiento
añadiendo HClO4, como indican los métodos “SW 3051- USEPA”. La determinación de las
concentraciones de los metales se llevará a cabo como indica el Compendium Method IO-
3.2 utilizando un espectrofotómetro de absorción atómica, Thermo Scientific™ iCE 3000.
Las curvas de calibración se obtendrán a partir de estándares certificados para absorción
atómica.
Para calcular la concentración de metal en aire ambiente se utilizará la siguiente ecuación:
𝐶𝑎𝑖𝑟𝑒 =(𝐶𝐴𝐴−𝐶𝐵)∙𝑉𝑜𝑙∙9
𝑉𝑠𝑡𝑑 (2)
Donde
Análisis por microscopio electrónico de barrido.
La morfología de las partículas y su composición elemental respecto al contenido de metales
se evaluará mediante un microscopio electrónico de barrido FLEXSEM-SU1000 (Scanning
Electron Microscope) Hitachi equipado con un sistema de detección de rayos X de energías
dispersivas (EDS) TM 40000 Quantax 75/80 de Bruker que funciona a 20 kV. El microscopio
electrónico de barrido de bajo vacío será calibrado con una rejilla de cobre (Cu), una corriente
de filamento de 300 mA y una distancia de trabajo de 5 cm.
Modelación mediante Hysplit de la NOAA
El modelo Hysplit de la NOAA será usado para calcular las trayectorias 24 horas haca atrás
para cada uno de los días de muestreo considerando ambas temporadas. El proceso de
modelación a través del HYSPLIT se realizará en tres etapas:
1. Obtención de los datos meteorológicos y concentración de PM2.5 y PM10 a través
de la red de monitoreo de calidad del aire del estado de Nuevo León.
2. Configuración de dominios de estudio y datos meteorológicos, ajustando las opciones
para el modelado de la física y la química, dando diversas opciones de esquemas que
se puedan adecuar más al interés del estudio.
𝐶𝑎𝑖𝑟𝑒 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
𝐶𝐴𝐴 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖ó𝑛 𝑎𝑡ó𝑚𝑖𝑐𝑎 𝐶𝐵 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑛 𝑏𝑙𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑉𝑜𝑙 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑉𝑠𝑡𝑑 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑒𝑜
3. Modelación y visualización de los resultados arrojados por el modelo en formato de
mapa que permita inferir el probable origen de las masas de aire e identificar fuentes
de emisión.
Análisis estadístico
Se realizaran pruebas no paramétricas de hipótesis para determinar si los datos provienen de
la misma población o no y así inferir si existe variación estacional. La correlación de
Spearman se utilizará para identificar las relaciones bivariadas entre los contaminantes de
estudio y variables meteorológicas. Se realizará un análisis de componentes principales
(ACP) para explicar la variación y estructura del conjunto de datos. Este método ha sido
ampliamente utilizado en estudios ambientales para identificar patrones en los datos (Abdul
Wahab et al., 2005), por ejemplo, si un contaminante es secundario o primario, o para
identificar la fuente específica de los contaminantes.
Estimación de riesgo a la salud.
La exposición será expresada en términos de dosis promedio diaria para el tiempo de vida o
LADD (Lifetime average daily dose), el cual permite calcular el nivel de riesgo de cada
metal, considerando adultos y niños y se calcula con las ecuaciones siguientes (Di Vaio et
al., 2017):
𝐿𝐴𝐷𝐷 = 𝐸 × 𝐶 (3)
𝐸 =𝐼𝑅
𝐵𝑊×
𝐸𝑇×𝐸𝐹×𝐸𝐷
𝐴𝑇 (4)
Donde para la ecuación (3), C (mg/m3) es la concentración del metal en PM2.5, mientras que
E (m3/Kg día) se obtiene de la ecuación (4) donde IR (m3/h) es la tasa de inhalación de aire,
ET (24h/día) es el tiempo de exposición, EF (350 días/año) es la frecuencia de exposición,
ED (años) es la duración de la exposición, BW (Kg) es el peso del cuerpo y finalmente AT
(días) es el tiempo promedio, utilizado como ATc para riesgo carcinogénico y como ATn
para riesgo no carcinogénico (EPA, 2005) (Tabla 1).
Para sustancias carcinogénicas el Riesgo de Cáncer (CR) se determina con la siguiente
ecuación (5):
CR=LADD×CSF (5)
Donde CR es la probabilidad de ocurrencia de cáncer en la población expuesta durante un
tiempo de vida de 70 años (El valor de referencia para CR que no debe ser superado es de
10-6); se determina multiplicando el LADD (mg/Kg día) y CSF (factor de pendiente del
cáncer) (mg/Kg día). El riesgo carcinogénico está definido como la probabilidad
incrementada de una persona de experimentar cáncer durante el tiempo de vida a
consecuencia de la exposición a un contaminante (EPA, 2005). El CSF se calculará con la
ecuación (6):
CSF=IUR×BW/((IR×ET))×1000 (6)
IUR (unidad de riesgo de inhalación) y RfC son valores de referencia reportados para algunos
metales en la base de datos de la EPA. Con respecto al riesgo no carcinogénico se calculará
el THQ (coeficiente de riesgo) de acuerdo a:
𝑇𝐻𝑄 =𝐴𝐷𝐼
𝑅𝑓𝐷𝑖 (7)
Para THQ se considera que existe un nivel de exposición (RfDi) por debajo del cual es
improbable incluso para población sensible, experimentar efectos adversos a la salud.
Cuando el nivel de exposición (ADI) supera el valor indicado como 1, hay un riesgo posible
de sufrir efectos no carcinogénicos a la salud; valores de THQ >1, sugieren un mayor nivel
de riesgo a la salud. RfDi (mg/Kg día) representa la dosis de inhalación a la que se considera
no hay efectos adversos (EPA, 2005) y está definida por la ecuación número (8):
𝑅𝑓𝐷𝑖 = 𝑅𝑓𝐶 ×20 𝑚3
𝑑í𝑎×
1
70 𝐾𝑔 (𝑈𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑛𝑑𝑜 7.6 𝑚3 𝑦 15 𝐾𝑔 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑛𝑖ñ𝑜𝑠) (8)
La ecuación (9) sirve para calcular el ADI (mg/kg,día) que es la dosis estimada que el
receptor recibe de la exposición al aire contaminado (Di Vaio, et al., 2017), y se calcula con
las mismas variables usadas para riesgo de cáncer:
𝐴𝐷𝐼 = 𝐸 × 𝐶 (9)
Parámetro Acrónimo Unidad de medida Adulto Niño
Valor numérico
Tasa de inhalación IR m3/h 0.9 0.7
Peso del cuerpo BW Kg 70 15
Tiempo de exposición ET h/día 24 24
Frecuencia de exposición EF días/año 350 350
Duración de exposición ED años 24 6
Tiempo promedio ATc días 25550* 25550*
Tiempo promedio ATn días 210240** 52560***
Tabla 1. Parámetros utilizados para calcular la exposición.
*25550 días corresponde a la edad de acuerdo a la esperanza típica de vida (70 años x 365 días/año); **ED (24 años)
multiplicado por 365 días/año x 24 h/día ; *** ED (6 años) multiplicado por 365 días/año x 24 h/día
Factor de enriquecimiento
La contribución de emisiones antropogénicas a los niveles de metales en la atmósfera será
calculada utilizando el factor de enriquecimiento (EF), el cual evalúa el grado de
enriquecimiento de un solo elemento comparado con la abundancia relativa del mismo en la
corteza terrestre. El hierro y el aluminio son metales que naturalmente se encuentran
presentes en mayor proporción en la corteza por lo que serán utilizados como trazadores de
orígenes naturales en este estudio, la composición química de la corteza terrestre será tomada
de Wedepohl, (1995). EF se calculará utilizando la ecuación (10):
𝐸𝐹 =(𝑋
𝑅𝑒𝑓⁄ )𝐴𝑖𝑟𝑒
(𝑋𝑅𝑒𝑓⁄ )𝐶𝑜𝑟𝑡𝑒𝑧𝑎
(10)
Donde X es la concentración del metal a analizar y Ref representa la concentración del metal
de referencia encontrado típicamente en la corteza terrestre. Los elementos con un factor de
enriquecimiento cercano a 1 tienen una fuerte influencia natural, mientras que los elementos
con altos valores provienen mayormente de fuentes antropogénicas (Grazia et al., 2001).
Índice de geoacumulación
El índice de geoacumulación (Igeo) típicamente acompaña al valor de EF como complemento
para inferir si la aportación de elementos es natural o antropogénica, fue propuesto por Muller
y ha sido ampliamente utilizado en estudios de caracterización elemental (Muller, 1969; Wei
et al., 2009; Kong et al., 2011; Li et al., 2013).
𝐼𝑔𝑒𝑜 = 𝐿𝑜𝑔2(𝐶𝑛1.5𝐵𝑛⁄ ) (11)
Donde Cn es el contenido medido del elemento de estudio en las partículas y Bn es el valor
de fondo de los elementos en el suelo. La constante de 1.5 permite evaluar la fluctuación
natural de un elemento dado en el ambiente y analizar los efectos antropogénicos (Wei et al.,
2009).
Resultados Esperados.
La identificación del comportamiento espacial y temporal y de las posibles fuentes
de partículas atmosféricas PM2.5 y PM10 a partir un análisis quimiométrico, de los
resultados de la modelación, de la concentración de metales contenidos en PM10 y
PM2.5 y del análisis morfológico.
Determinación de la carga microbiana asociada a las partículas PM10 y PM2.5
colectadas
La evaluación de riesgo a la salud por metales permitirá conocer el riesgo potencial
de la población expuesta a estos compuestos.
Publicación de los resultados en al menos una revista internacional arbitrada e
indizada
Presentación de los resultados en un Foro Nacional especializado
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