La polución del aire está aquí durante los días festivos en Stockton
Por Avery Parks (1), Tanisha Raj (2), Ector Olivares (2), Fotini Katopodes Chow (1)
Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de California, Berkeley
Programa de Justicia Ambiental, Caridades Católicas de Stockton
27 de noviembre de 2023
El otoño y el invierno nos traen visiones de festividades y reuniones acogedoras alrededor de un fuego. Puede ser sorprendente que las estaciones cambiantes también traigan una contaminación del aire muy alta, que puede durar días o semanas. La contaminación del aire proviene de los escapes de vehículos, emisiones industriales, camiones de carga pesada, quema agrícola, humo de incendios forestales e incluso humo de leña de chimeneas. Los niveles de contaminación del aire ya superaron los límites saludables en Stockton durante el fin de semana de Acción de Gracias de 2023 (Figura 1).
Este artículo analiza datos desde el invierno de 2022 para comprender tendencias y patrones en Stockton, para descubrir cuándo, dónde y por qué la calidad del aire es deficiente, y qué podemos hacer al respecto.
¿Por qué es importante la calidad del aire?
La exposición a largo plazo a una mala calidad del aire puede ser tan perjudicial para la salud como fumar un paquete de cigarrillos al día. Las partículas emitidas que son más pequeñas que 2.5 micrones se llaman “material particulado” o PM2.5, y se rastrean con sensores especiales de calidad del aire de la EPA o de redes de sensores como Purple Air que se muestra en la Figura 1. Estas partículas son lo suficientemente pequeñas como para penetrar profundamente en nuestros pulmones y entrar en el flujo sanguíneo (Figura 2). Incluso la exposición a corto plazo a PM2.5 durante estos eventos de contaminación del aire se ha encontrado que aumenta la mortalidad infantil y aumenta las hospitalizaciones por enfermedades cardiovasculares, enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), y asma.
¿Qué podemos aprender de 2022?
En el otoño/invierno de 2022, los residentes de Stockton experimentaron una calidad del aire excepcionalmente deficiente. Entre el 20 de noviembre y el 26 de diciembre de 2022, hubo 19 días en los que al menos un sensor de calidad del aire que analizamos en Stockton tenía una concentración diaria promedio de PM2.5 por encima del límite federal de 35 μg/m3, eso es más de la mitad de los días durante ese periodo de tiempo. En varias ocasiones, sensores individuales registraron concentraciones promedio horarias de PM2.5 por encima de 200 μg/m3, que está en el rango de "muy insalubre". Los días con la peor calidad del aire fueron del 24 al 26 de noviembre y el 17 de diciembre, donde la concentración diaria promedio de PM2.5 superó los 50 μg/m3, alcanzando casi 70 μg/m3, el doble del límite federal, el 24 de noviembre de 2022 (Figura 3).
Para analizar estos eventos de contaminación más detenidamente, examinamos los datos de PM2.5 de dos redes de sensores de calidad del aire diferentes. El área AB617 de Stockton tiene 6 sensores de calidad del aire instalados por el Distrito de Control de Contaminación del Aire del Valle de San Joaquín (SJVAPCD). También hay varios sensores Purple Air, que son sensores de bajo costo instalados en residencias individuales. Durante estos eventos de contaminación en 2022, el sensor de Cal Water Tank tuvo consistentemente las concentraciones más altas de PM2.5, seguido por el sensor de Cal Water Office y un sensor Purple Air ubicado justo al sur del límite AB617. Todas las concentraciones más altas de PM2.5 en Stockton se registraron en el sur de Stockton. La Figura 4 muestra la ubicación de los sensores del distrito de aire y los sensores Purple Air que se utilizaron para examinar la calidad del aire durante este periodo. Se aplicó un procedimiento de control de calidad de varias etapas a todos los datos de Purple Air mostrados aquí.
¿Por qué es peor la calidad del aire en invierno?
El clima invernal empeora la calidad del aire porque la contaminación del aire queda atrapada cerca de la superficie terrestre, donde las personas viven y respiran, en lugar de elevarse hacia la atmósfera. Incluso lugares que normalmente asociamos con aire limpio, como San Francisco, tienen una peor calidad del aire en invierno. Esto se debe a un fenómeno meteorológico llamado inversión térmica, que ocurre cuando la distribución normal de la temperatura en la atmósfera se invierte. Normalmente, el aire se enfría a medida que aumenta la altitud, pero con una inversión, la temperatura aumenta a medida que subes. Esto significa que el aire frío y denso está cerca de la superficie terrestre, con aire más cálido arriba que actúa como una tapa que atrapa el aire frío debajo de ella (Figura 5).
Este aire frío en la superficie también significa que la contaminación queda atrapada cerca de la superficie, empeorando la calidad del aire. Las inversiones térmicas ocurren con frecuencia por la noche durante el invierno debido a las temperaturas más frías a nivel del suelo. Esto significa que la mala calidad del aire causada por condiciones meteorológicas es más común durante el invierno. Una inversión térmica significativa con una profundidad de más de 1 km es visible en los datos de temperatura de Oakland el 23 de noviembre de 2022, un día antes del aumento dramático en las concentraciones de PM2.5 y lo suficientemente sustancial como para tener un efecto regional duradero.
¿Cómo las festividades afectan la contaminación del aire?
Además de las condiciones meteorológicas, otros factores pueden aumentar la cantidad de contaminación, empeorando la calidad del aire. El 24 de noviembre de 2022, uno de los picos en la Figura 3, fue el Día de Acción de Gracias. Otro pico fue el 23 de diciembre de 2022, justo antes de Navidad. Durante las vacaciones de invierno, las emisiones de calefacción doméstica, cocina y quema de leña residencial son contribuyentes significativos a la contaminación local del aire. Estas fuentes residenciales se suman a las fuentes habituales de tráfico, industria y otras. ¡En invierno, aproximadamente 1/3 del PM2.5 proviene de la quema de leña residencial! Encender un fuego en casa durante una inversión térmica invernal significa que todo el humo emitido por la chimenea queda atrapado cerca del suelo. SJVAPCD tiene un "Programa de Reducción de Humo de Leña Residencial" que aconseja a los residentes sobre si está permitido quemar en ese día según las condiciones climáticas como las inversiones térmicas.
Investigación más profunda en las tendencias de calidad del aire en Stockton
Analizamos más a fondo los datos de la red de sensores para tratar de entender las tendencias en la calidad del aire en todo Stockton durante este periodo. Se presentan datos a continuación para mostrar las diferencias en las concentraciones de PM2.5 entre el norte y el sur de Stockton, sensores interiores vs. exteriores y la hora del día.
Figura 6: PM2.5 en el norte y el sur de Stockton en diferentes momentos del día utilizando datos de sensores mostrados en la Figura 3, promediados durante octubre-diciembre de 2022.Durante el invierno, la contaminación del aire es peor por la noche. La Figura 6 muestra datos promedio del norte y el sur de Stockton en función de la hora del día, por lo que esto pretende representar un día "típico" durante este periodo. Los valores más altos son a las 10 pm (22:00). El sur de Stockton muestra concentraciones que son 1-2 μg/m3 más altas que el norte de Stockton. Tenga en cuenta que hay aproximadamente el doble de sensores en el sur de Stockton en comparación con el norte de Stockton. El norte y el sur de Stockton muestran el mismo patrón de hora del día, con concentraciones de PM2.5 más altas por la noche y alcanzando un mínimo por la tarde. Alrededor de las 4 pm, comienza la hora pico, así como las actividades invernales en el hogar, como la quema de leña y la cocina, además de que la temperatura baja, lo que contribuye al aumento de la contaminación por la tarde y la noche. Las concentraciones de PM2.5 permanecen altas por la noche debido a la inversión térmica. A medida que las temperaturas aumentan por la mañana y la tarde del día siguiente, la inversión se aclara y permite que la contaminación se disperse. Por lo tanto, las tendencias observadas en la calidad del aire en Stockton son impulsadas tanto por las actividades humanas como por las condiciones meteorológicas.
Una comparación de los sensores de PM2.5 interiores vs. exteriores (Figura 7) muestra que la calidad del aire es claramente mucho mejor en el interior. El promedio al aire libre sigue el mismo patrón que el gráfico anterior, donde la calidad del aire es peor por la noche y mejor por la tarde, y el promedio interior sigue una versión mucho menos dramática del patrón. Hay un ligero aumento en el PM2.5 interior cuando hay concentraciones más altas afuera, pero solo por un máximo de aproximadamente 3 μg/m3. Varios de estos sensores interiores están ubicados en entornos que incluyen algún tipo de filtración de aire, lo que muestra cuánta mejora en la calidad del aire es posible con un purificador de aire. Pequeñas diferencias aparentemente en las concentraciones pueden llevar a resultados de salud muy diferentes, por lo que incluso diferencias de unos pocos μg/m3 son significativas.
También examinamos promedios para diferentes días de la semana, para ver cómo es un "lunes típico" en comparación con un "sábado típico" (Figura 8). Resulta que las concentraciones de los fines de semana son notablemente más altas después de la medianoche y durante las primeras horas de la mañana. Este periodo corresponde a las primeras horas del sábado después del viernes por la noche y las primeras horas del domingo después del sábado por la noche. Esto puede estar asociado con actividades como la quema de leña por la noche los fines de semana.
¿Qué hemos aprendido?
Los patrones estacionales y diarios de PM2.5 están influenciados por factores meteorológicos, pero las emisiones generadas por humanos son muy significativas. Los eventos del punto más alto de contaminación del aire debido a inversiones térmicas regionales en 2022 coincidieron con festividades y fines de semana, donde la quema de leña residencial contribuyó a los niveles de PM2.5 provenientes de otras fuentes. Los datos de la red de sensores mostraron que el sur de Stockton tenía consistentemente peor calidad del aire que el norte de Stockton. Los niveles más altos de contaminación del aire se encontraron en las horas justo antes y después de la medianoche. Estas mismas tendencias están volviéndose evidentes en los datos de 2023 de este año.
Aquí hay 3 cosas que puedes hacer:
1) Filtra tu aire. Cuando los factores meteorológicos y las emisiones locales son especialmente perjudiciales para la calidad del aire, los residentes de Stockton pueden protegerse quedándose en interiores y utilizando filtración de aire en espacios cerrados. El Programa de Justicia del Medio Ambiente en Stockton proporciona recursos para limpiar el aire en interiores (haz clic en Tu Aire Local en el menú).
2) Opta por no quemar. SJVAPCD ofrece un programa de incentivos para reemplazar las chimeneas de leña por alternativas más limpias y aconseja que "optar por no usar tu chimenea de leña este invierno, cuando sea posible, es crucial para nuestros esfuerzos de reducción de la contaminación y es clave para la salud pública". La Figura 9 describe los impactos del humo de leña en la salud.
3) Involúcrate. Los residentes y SJVAPCD están trabajando árduamente como parte del programa AB 617 para mejorar la calidad del aire en Stockton; obtén más información y cómo participar aquí.
Traducido del inglés por Jacqueline Paredes-Kao. Este trabajo fue posible gracias al Fondo de la Iniciativa Verde en UC Berkeley. Para obtener más información, comunícate con Fotini (Tina) Katopodes Chow en tinakc@berkeley.edu. Este artículo también está disponible en línea aquí.