COMPARACION DE LA CALIDAD DEL AIRE EN AMBIENTE INTERIOR Y EXTERIOR EN EL TROPICO HUMEDO (CUBA) Osvaldo Cuesta Santos1, María L. González González1, Pedro Sánchez Navarro1, Arnaldo Collazo Aranda1 Antonio Wallo Vázquez1, Antonio Guevara Velazco2 1

Centro de Investigaciones del Medio Ambiente Atmosférico Centro Nacional del Clima Instituto de Meteorología, Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente. Aptdo 17032, Habana 17, C.P. 11700, Ciudad de la Habana, Cuba. Fax: (537) 33 8010 e-mail: [email protected] 2

RESUMEN En el presente trabajo se muestran los valores obtenidos de la calidad del aire, de forma experimental en una zona de la Ciudad de La Habana con fuerte influencia industrial y del trafico automotor. El SO2 y las partículas suspendidas totales son un tercio superiores en ambientes exteriores. Mientras que el NO2, NH3 y H2S registraron valores mayores en los ambientes interiores. Las concentraciones de SO2 y las partículas suspendidas totales superan en esta zona las concentraciones máximas admisibles según las normas cubanas. En esta zona la prevalencia de enfermos por infecciones respiratorias (asma bronquial), es superior a la media de la ciudad. Las variables meteorológicas, humedad relativa y temperatura presentaron valores ligeramente superiores en ambiente interior. Mientras la fuerza del viento fue aproximadamente dos veces superior en ambiente exterior. INTRODUCCION En el trópico húmedo por regla general las edificaciones están diseñadas para obtener una adecuada ventilación, así se logra un bienestar interior aceptable para las condiciones de alta temperatura y humedad generalmente existentes. Esto provoca que los problemas relativos a la contaminación del aire en los asentamientos humanos debido a las emisiones de las industrias y el trafico automotor, se traslade con mayor facilidad hacia los ambientes interiores con sus efectos nocivos sobre la salud humana y al medio ambiente. Los requerimientos que debe tener el diseño y construcción de edificios en un clima tropical y húmedo son los siguientes: Poseer una ventilación continua y eficiente, protección del sol y la lluvia; prevenir la elevación de la temperatura interna durante el día y que durante la noche sea mínima la elevación de la temperatura (Givoni, 1969). La capacidad de calentamiento de la edificación debe ser lo mas baja posible con el fin de prevenir la acumulación de calor durante el día que debe elevar la temperatura interior durante la noche, cuando a velocidad del viento es usualmente mucho menor. Una desventaja de los edificios ventilados en las regiones tropicales es que favorecen la penetración de los contaminantes externos y el calentamiento de la masa interior del edificio, que se produce por el aire caliente externo, con el consecuente aumento de la temperatura por la noche.

La situación es diferente en las edificaciones donde se requiere un alto nivel de iluminación natural, como son las escuelas, oficinas, etc., donde las ventanas deben ser mucho mayores que en las casas. La temperatura interior no se reduce por debajo de la exterior debido a la cantidad de calor ganado a través de las ventanas y en muchos casos es mucho más alta. El predominio de alta humedad necesita una correspondencia de alta velocidad del viento para incrementar la eficiencia de la evaporación del sudor y evitar lo más posible el discomfort debido la humedad en la piel y la ropa. Este trabajo pretende conocer de forma experimental el comportamiento de las principales variables del medio ambiente atmosférico en el exterior e interior de un edificio educacional enclavado en una zona residencial con una fuerte influencia antropica. Además de los posibles impactos medioambientales que se pueden derivar de esta influencia. MATERIALES Y METODOS El experimento se desarrolla durante un mes en una escuela de la enseñanza secundaria cuya edificación se caracteriza por amplias ventanas y puertas en su parte frontal y un patio interior abierto lo cual permite una buena ventilación. Por lo general las construcciones en el trópico húmedo poseen amplias ventanas y puertas y otras facilidades para mejorar la ventilación con el fin de mitigar las altas temperaturas y humedad. El lugar exterior de medición fue en la acera, frente a la escuela secundaria básica Julio A. Mella, a un metro de distancia de la calle y a 1,5 metros de altura. Mientras el lugar interior de medición se ubica en el patio interior abierto y próximo a las aulas. La altura del muestreo fue igual al punto exterior. Esta escuela se encuentra ubicada en el municipio Regla de la Ciudad de La Habana. Este municipio se ubica al sur-sureste de la bahía de La Habana y se caracteriza por ser una zona industrial y portuaria (Figura 1). En sus márgenes, se asientan dos termoeléctricas y una refinería de petróleo, así como otras pequeñas industrias que también contribuyen con sus emisiones a la contaminación del aire. Este asentamiento urbano se caracteriza por calles estrechas y es una zona situada a pocos metros sobre el nivel medio del mar (N.M.M.), lo cual facilita la acumulación de los contaminantes cuando existen vientos débiles y calmas (Cuesta et al., 1996).

Figura 1. Esquema del punto de medición y fuentes contaminantes La cercanía de estas potentes fuentes contaminantes, así como el incremento del transporte automotor y de la densidad de la población, hace de esta zona una de las mas contaminadas dentro de la Ciudad de la Habana (Cuesta y Cabrera, 1994). Los contaminantes estudiados fueron el SO2, NO2, NOx y Partículas Suspendidas Totales (PST) que son los principales contaminantes estudiados en las zonas urbanas, además del H2S y el NH3 que por las características de esta zona industrial-residencial, las emisiones de estos contaminantes desempeñan un papel importante. Se tomaron muestras diarias. Los valores obtenidos de las mediciones y análisis químicos de los contaminantes estudiados se realizaron según las metodologias del Centro de Investigaciones del Medio Ambiente Atmosférico (CIMAA) del Instituto de Meteorología, que se rigen por lo general por las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Organización Meteorológica Mundial (OMM) para el muestreo, análisis químico y procesamiento de la información (WHO. 1990, 1997 y OMM, 1990). Los datos de las variables meteorológicas se obtienen con equipos calibrados y se tomaron las recomendaciones orientadas en la ubicación de los mismos para que sean representativas del medio que caracterizan (ACC, 1976; OMM, 1996). Los valores fueron tomados de forma continua. RESULTADOS Y DISCUSION Para los contaminantes principales en zonas urbanas, el SO2, NO2 y PST se encontró (Figura 2 y 3) que en ambiente exterior las concentraciones son mayores que en ambiente interior, aunque no existe una gran diferencia, debido a las características de buena ventilación anteriormente mencionadas de las construcciones en el trópico húmedo. Por otro lado el NH3 y el H2S presentan mayores concentraciones en el ambiente interior. Todo parece indicar que las concentraciones de estos contaminantes en el ambiente interior aumentan debido a emisiones biogénicas relacionadas con el ser humano y sus desechos. En ambos ambientes se sobrepasan las concentraciones máximas admisibles establecidas en las Normas Cubanas para el SO2 y PST lo cual está motivado por la cercanía de potentes fuentes emisoras de estos contaminantes en el aire. Estas altas concentraciones pueden

provocar diversos efectos dañinos sobre la salud. Según la Organización Mundial de la salud de la población que vive en áreas donde el nivel de SO2 es de 100 µg/m 3 presenta funciones

300,00

C( µg 250,00 /m 3) 200,00 150,00 100,00

Exterior

50,00 0,00

Interior SO2 H2S TSP

Figura 2. Compuestos de azufre y material partículado medido en ambiente interior y exterior. pulmonares que como promedio son peores en un 4 - 7% que los de poblaciones en lugares donde la concentración es de 50 µg/m 3 (W.H.O., 1997). También cuando las concentraciones de las partículas en suspención están por encina de 100 µg/m 3 da como resultado incrementos de enfermedades respiratorias en niños. Según las Normas Cubanas para el SO2 tenemos que durante el experimento el 62% de las veces se sobrepasa la Concentración máxima admisible (Cma = 50µg/m3) y según los criterios de la WHO se sobrepasa en mas del 50%. Para el PST según la Norma cubana (Cma = 150µg/m3) se sobrepasa la Concentración máxima admisible en un 67%. En otros países de climas subtropicales los resultados hallados en ambientes exteriores son malos indicadores de exposiciones, pues las personas permanecen el mayor tiempo en ambientes interiores (Suh et al., 1994; Wyzga and Folinsbee, 1995). Para cuba esta relación es mucho mejor pues existen menos diferencias entre los ambientes interiores y exteriores.

30,00 C( µg/ m3 )

25,00

20,00

15,00

10,00

Interior

5,00 0,00

Exterior

NO2 NOX NH3

Figura 3. Compuestos de nitrógeno medidos en ambiente interior y exterior. El Asma Bronquial en Cuba se caracteriza por una prevalencia del 8.58% en las zonas urbanas, 7.5% para las zonas rurales y 8.2% para la población total del país. Otro aspecto importante en el Asma Bronquial es que ocupa el 13.6% de todas las urgencias de los hospitales; en el caso de los niños es de 6,8% (Rodríguez de la Vega, 1986). Esta enfermedad es un problema de salud en Cuba. En países desarrollados, el número de consultas de asma bronquial oscila entre un 20-40% del total de todas las consultas brindadas en hospitales pediátricos. En nuestra zona de estudio tenemos que el asma bronquial presenta una prevalencia del 10,0%, estas cifras reflejan valores mas altos que la media reportada para zonas urbanas, lo cual puede ser atribuido entre otras causas a una mayor contaminación del aire. Esta información se recolectó a través del Sistema de Salud del Medico de la Familia. Específicamente en la zona del Medico de la Familia donde se encuentra enclavada la Secundaria Básica J.A. Mella existe una prevalencia del 10,2% de asma bronquial y en un consultorio más cercano a la termoeléctrica de Regla él por ciento de asmáticos es del 13,1%. Esta mayor incidencia también se le puede atribuir, entre otras causas a las condiciones de deterioro de la calidad del aire. Los valores de las variables meteorológicas, como se aprecia en la Tabla 1, la temperatura y la humedad relativa son menores en el ambiente exterior, mientras que la fuerza del viento es dos veces mayor en el ambiente exterior.

Variable Temperatura Humedad Relativa Fuerza del viento

Tabla 1. Valores de las variables meteorológicas Interior Exterior 29,9 27,9 79 78 0,8 1,7

Estas diferencias se acentúan durante la noche cuando la temperatura y la humedad relativa tienden a aumentar en el ambiente interior. Por regla general, solamente en horas de la mañana y primeras de la tarde la temperatura y la humedad relativa fueron menos altas en el ambiente interior. Para el estudio de la influencia del medio atmosférico sobre el organismo humano se utilizan diferentes índices bioclimaticos que tienen un carácter complejo, ya que vinculan dos o más elementos climáticos (Paz, 1987; Guevara et al., 1997). La temperatura efectiva (TE) o índice de falta de bienestar, es uno de ellos y es utilizado para la evaluación de condiciones interiores y en su calculo interviene la temperatura y la humedad relativa. El calculo de la temperatura efectiva permitió conocer que durante el experimento, en el ambiente exterior, la sensación de calor se distribuyó de la siguiente forma: 7% sensación muy calurosa, 83% sensación calurosa y el 10% sensación confortable. Por otro lado en ambiente interior se obtuvo que el 60% de las veces existía sensación muy calurosa y el 40% sensación calurosa, no existiendo sensaciones confortables. Se deben continuar los estudios relacionados con la calidad del aire y el clima en ambientes interiores en Cuba, para poder proyectar una política ambiental adecuada. Estos estudios experimentales son de vital importancia para lograr mejorar las condiciones de bienestar (Confort), en escuelas, oficinas y residencias, así como la calidad del aire que es fundamental para elevar el nivel de vida de la población. AGRADECIMIENTOS Queremos agradecer al Ministerio de Educación y a las autoridades del Municipio de Regla, las facilidades brindadas para la ejecución de este trabajo, así como a la Agencia de Medio Ambiente por el financiamiento otorgado. REFERENCIAS 1. A.C.C. (1976): Manual de instrumentos para el observador meteorológico. Instituto de Meteorología, 193 pp., La habana, Cuba 2. Cuesta-Santos, O, Ortiz, P, Nieves, M, et al. 1996. Calidad del aire y asma bronquial en la Ciudad de la Habana. Memorias World Congress on Air Pollution in Developing Countries, Volume II, pp 446 - 456, Costa Rica. 3. Cuesta-Santos, O. y A. Cabrera (1994): El NO2 troposferico en diferentes sistemas meteorológicos en dos localidades de la Ciudad de La Habana. Atmósfera, Vol. 7, No. 1, 31 - 46. 4. W. H. O. (1997): Healthy Cities Air Management. Information System AMIS 1.0, 1997 WHO, Geneva.

5. Paz, L. (1987): El complejo temperatura-humedad relativa del aire en las condiciones climatológicas de cuba y sus aplicaciones. Tesis de doctor en Ciencias Geográficas, pp. 142 La Habana. 6. Givoni, B. (1969): Man, climate and architecture, Elsevier publishing company limited, 364 pp. 7. Guevara, V., Campos A. y H. León (1997): Algunos elementos del potencial climático de Cuba en relación con el mejoramiento de las condiciones bioclimaticas en las edificaciones. Memorias del IV Congreso Interamericano sobre Medio Ambiente, CIMA'97, Caracas, Venezuela. 9. Suh, H H, Koutrakis, P, and Spengler, J D. 1994. The relationship between airborne acidity and ammonia in indoor environments. J. Exposure Anal. Environ. Epidemiol., 4: 1 22. 10. Wyzga, R.E. and Folinsbee L.J. (1995): Health effects of acid aerosols. J. Water, Air and Soil Pollution, Volume 85 No. 1, 177 - 188 pp., December (1). 11. W.H.O. 1980. Analysing and interpreting air monitoring data. GEMS, WHO-UNEP, offset publication No. 51, 53 pp. Geneva. 12. W.M.O. 1990. Compendio de Meteorología. Química Atmosférica y Meteorología de la Contaminación del aire. Vol. II, parte 6 No.364 pp 237. 13. OMM (1996): Compendio de apuntes sobre instrumentos meteorológicos para la formación de personal meteorológico de las clases III y IV. Volumen I, OMM - No. 622, 256 pp., Ginebra, Suiza. 14. Rodríguez de la Vega, J A. 1986. Hiperreactividad Bronquial. Allergol Inmunopathol. Madr. 1986,14(5): 363-367.