Un índice de calidad del aire (ICA) es un indicador desarrollado por agencias gubernamentales [1] para comunicar al público qué tan contaminado está el aire actualmente o qué tan contaminado se prevé que estará. [2] [3] A medida que aumentan los niveles de contaminación del aire, también lo hace el ICA, junto con el riesgo asociado para la salud pública. Los niños, los ancianos y las personas con problemas respiratorios o cardiovasculares suelen ser los primeros grupos afectados por la mala calidad del aire. Cuando el ICA es alto, los organismos gubernamentales generalmente alientan a las personas a reducir la actividad física al aire libre, o incluso a evitar salir por completo. Cuando los incendios forestales dan como resultado un ICA alto, también se recomienda el uso de una mascarilla (como un respirador N95 ) al aire libre y un purificador de aire (que incorpore filtros HEPA y de carbón activado ) en interiores. [4] [5]
Cada país tiene sus propios índices de calidad del aire, que corresponden a diferentes estándares nacionales de calidad del aire. Algunos de estos son el Índice de Salud y Calidad del Aire de Canadá , el Índice de Contaminación del Aire de Malasia y el Índice de Estándares de Contaminación de Singapur .
El cálculo del AQI requiere una concentración de contaminante del aire durante un período de promedio específico, obtenida a partir de un monitor o modelo de aire . En conjunto, la concentración y el tiempo representan la dosis del contaminante del aire. Los efectos sobre la salud correspondientes a una dosis dada se establecen mediante investigación epidemiológica. [6] Los contaminantes del aire varían en potencia, y la función utilizada para convertir la concentración de contaminantes del aire en AQI varía según el contaminante. Sus valores de índice de calidad del aire generalmente se agrupan en rangos. A cada rango se le asigna un descriptor, un código de color y una advertencia de salud pública estandarizada.
El índice de calidad del aire puede aumentar debido a un aumento de las emisiones atmosféricas. Por ejemplo, durante las horas punta de tráfico o cuando hay un incendio forestal en dirección contraria al viento o por una falta de dilución de los contaminantes del aire. El aire estancado , a menudo causado por un anticiclón , una inversión térmica o velocidades bajas del viento , permite que la contaminación del aire permanezca en un área local, lo que genera altas concentraciones de contaminantes, reacciones químicas entre los contaminantes del aire y condiciones de neblina . [7]
En un día en el que se prevé que el IQA esté elevado debido a la contaminación por partículas finas, una agencia u organización de salud pública podría:
Durante un período de muy mala calidad del aire, como un episodio de contaminación del aire , cuando el AQI indica que la exposición aguda puede causar un daño significativo a la salud pública, las agencias pueden invocar planes de emergencia que les permitan ordenar a los principales emisores (como las industrias que queman carbón) que reduzcan las emisiones hasta que disminuyan las condiciones peligrosas. [11]
La mayoría de los contaminantes del aire no tienen un índice de calidad del aire asociado. Muchos países controlan el ozono troposférico , las partículas , el dióxido de azufre , el monóxido de carbono y el dióxido de nitrógeno , y calculan índices de calidad del aire para estos contaminantes. [12]
La definición del ICA de una nación en particular refleja el discurso que rodea el desarrollo de estándares nacionales de calidad del aire en esa nación. [13] Recientemente se ha puesto a disposición un sitio web que permite a las agencias gubernamentales de cualquier parte del mundo enviar sus datos de monitoreo del aire en tiempo real para su visualización utilizando una definición común del índice de calidad del aire. [14]
Cada uno de los estados y territorios de Australia es responsable de monitorear la calidad del aire y publicar datos de acuerdo con los estándares de la Medida Nacional de Protección del Medio Ambiente (Calidad del Aire Ambiental) (NEPM). [15]
Cada estado y territorio publica datos de calidad del aire para ubicaciones de monitoreo individuales, y la mayoría de los estados y territorios publican índices de calidad del aire para cada ubicación de monitoreo.
En toda Australia se adopta un enfoque coherente con los índices de calidad del aire, utilizando una escala lineal simple en la que 100 representa el estándar de concentración máxima para cada contaminante, según lo establecido por el NEPM. Estos estándares de concentración máxima son:
El índice de calidad del aire (AQI) de una ubicación individual es simplemente el valor más alto del índice de calidad del aire para cada contaminante monitoreado en esa ubicación.
Hay seis bandas de AQI, con consejos de salud para cada una:
La calidad del aire en Canadá se ha reportado durante muchos años mediante índices provinciales de calidad del aire (ICA). Significativamente, los valores del ICA reflejan objetivos de gestión de la calidad del aire, que se basan en la tasa de emisiones más baja alcanzable, en lugar de una preocupación exclusiva por la salud humana. El Índice de Salud de la Calidad del Aire (ICA) es una escala diseñada para ayudar a comprender el impacto de la calidad del aire en la salud. Es una herramienta de protección de la salud que se utiliza para tomar decisiones para reducir la exposición a corto plazo a la contaminación del aire ajustando los niveles de actividad durante niveles crecientes de contaminación del aire. El Índice de Salud de la Calidad del Aire también proporciona consejos sobre cómo mejorar la calidad del aire proponiendo un cambio de comportamiento para reducir la huella ambiental. Este índice presta especial atención a las personas sensibles a la contaminación del aire. Les proporciona consejos sobre cómo proteger su salud durante niveles de calidad del aire asociados con riesgos para la salud bajos , moderados , altos y muy altos .
El AQHI proporciona un número de 1 a 10+ para indicar el nivel de riesgo para la salud asociado con la calidad del aire local. En ocasiones, cuando la cantidad de contaminación del aire es anormalmente alta, el número puede superar el 10. El AQHI proporciona un valor actual de la calidad del aire local, así como un pronóstico de los máximos de la calidad del aire local para hoy, esta noche y mañana, y proporciona asesoramiento sanitario asociado. [16]
El 30 de diciembre de 2013, Hong Kong reemplazó el Índice de Contaminación del Aire por un nuevo índice llamado Índice de Salud de la Calidad del Aire . [17] Este índice, informado por el Departamento de Protección Ambiental , se mide en una escala de 1 a 10+ y considera cuatro contaminantes del aire: ozono; dióxido de nitrógeno; dióxido de azufre y material particulado (incluyendo PM10 y PM2.5). Para cualquier hora dada, el AQHI se calcula a partir de la suma del exceso de riesgo porcentual de admisiones hospitalarias diarias atribuible a las concentraciones promedio móviles de 3 horas de estos cuatro contaminantes. Los AQHI se agrupan en cinco categorías de riesgo para la salud del AQHI con asesoramiento sanitario: [18]
El Ministerio de Protección Ambiental de China ( MEP ) es responsable de medir el nivel de contaminación del aire en China . A partir del 1 de enero de 2013, el MEP monitorea diariamente el nivel de contaminación en 163 de sus principales ciudades. El nivel de AQI se basa en el nivel de seis contaminantes atmosféricos, a saber, dióxido de azufre (SO2 ) , dióxido de nitrógeno (NO2 ) , partículas suspendidas menores de 10 μm de diámetro aerodinámico (PM10 ) , [19] partículas suspendidas menores de 2,5 μm de diámetro aerodinámico (PM2,5 ) , [19] monóxido de carbono (CO) y ozono (O3 ) medidos en las estaciones de monitoreo en cada ciudad. [20]
Se calcula un puntaje individual (Índice de Calidad del Aire Individual, IAQI) utilizando las concentraciones de punto de corte a continuación y utilizando la misma función lineal por partes para calcular valores intermedios que la escala AQI de EE. UU. y el valor AQI final se puede calcular por hora o por 24 horas y es el máximo de estos seis puntajes. [20]
La puntuación de cada contaminante no es lineal, al igual que la puntuación final del ICA. Por lo tanto, un ICA de 300 no significa que la contaminación sea el doble de la de un ICA de 150, ni que el aire sea el doble de nocivo. La concentración de un contaminante cuando su ICA es 100 no es igual al doble de su concentración cuando su ICA es 50, ni significa que el contaminante sea el doble de nocivo. Si bien un ICA de 50 desde el día 1 hasta el 182 y un ICA de 100 desde el día 183 hasta el 365 proporciona un promedio anual de 75, no significa que la contaminación sea aceptable incluso si el punto de referencia de 100 se considera seguro. Debido a que el punto de referencia es un objetivo de 24 horas y el promedio anual debe coincidir con el objetivo anual, es perfectamente posible tener aire seguro todos los días del año y, aun así, no cumplir con el punto de referencia de contaminación anual.
El Índice Común de Calidad del Aire (CAQI) [21] es un índice de calidad del aire utilizado en Europa desde 2006. [22] En noviembre de 2017, la Agencia Europea de Medio Ambiente anunció el Índice Europeo de Calidad del Aire (EAQI) y comenzó a fomentar su uso en sitios web y otras formas de informar al público sobre la calidad del aire. [23]
En 2012 [update], el proyecto CiteairII, apoyado por la UE, argumentó que el CAQI había sido evaluado sobre un "amplio conjunto" de datos y describió la motivación y la definición del CAQI. CiteairII afirmó que tener un índice de calidad del aire que fuera fácil de presentar al público en general era una motivación importante, dejando de lado la cuestión más compleja de un índice basado en la salud, que requeriría, por ejemplo, los efectos de los niveles combinados de diferentes contaminantes. El objetivo principal del CAQI era tener un índice que fomentara una amplia comparación en toda la UE, sin reemplazar los índices locales. CiteairII afirmó que el "objetivo principal del CAQI no es advertir a las personas sobre los posibles efectos adversos para la salud de la mala calidad del aire, sino atraer su atención hacia la contaminación del aire urbano y su principal fuente (el tráfico) y ayudarlas a disminuir su exposición". [22]
El CAQI es un número en una escala de 0 a 100, donde un valor bajo significa buena calidad del aire y un valor alto significa mala calidad del aire. El índice se define en versiones horarias y diarias, y por separado cerca de las carreteras (un índice de "al borde de la carretera" o "tráfico") o lejos de las carreteras (un índice de "fondo"). A partir de 2012 [update], el CAQI tenía dos componentes obligatorios para el índice al borde de la carretera, NO 2 y PM 10 , y tres componentes obligatorios para el índice de fondo, NO 2 , PM 10 y O 3 . También incluía contaminantes opcionales PM 2.5 , CO y SO 2 . Se calcula un "subíndice" para cada uno de los componentes obligatorios (y opcionales si están disponibles). El CAQI se define como el subíndice que representa la peor calidad entre esos componentes. [22]
Algunas de las concentraciones de contaminantes clave en μg/m 3 para el índice de fondo horario, los subíndices correspondientes y cinco rangos CAQI y descripciones verbales son las siguientes. [22]
Los valores y mapas del CAQI actualizados con frecuencia se muestran en www.airqualitynow.eu [24] y otros sitios web. [21] También se define un Índice de Calidad del Aire Común Promedio Anual (YACAQI) independiente, en el que los diferentes subíndices de contaminantes se normalizan por separado a un valor que normalmente se acerca a la unidad. Por ejemplo, los promedios anuales de NO 2 , PM 10 y PM 2,5 se dividen por 40 μg/m 3 , 40 μg/m 3 y 20 μg/m 3 , respectivamente. El YACAQI general de fondo o de tráfico para una ciudad es la media aritmética de un subconjunto definido de estos subíndices. [22]
El Índice Nacional de Calidad del Aire (NAQI) se lanzó en Nueva Delhi el 17 de septiembre de 2014, en el marco del Swachh Bharat Abhiyan . [25] [26] [27] [28]
La Junta Central de Control de la Contaminación, junto con las Juntas Estatales de Control de la Contaminación, ha estado operando el Programa Nacional de Monitoreo del Aire (NAMP) que cubre 240 ciudades del país con más de 342 estaciones de monitoreo. [29] Se constituyó un Grupo de Expertos compuesto por profesionales médicos, expertos en calidad del aire, académicos, grupos de apoyo y SPCB y se adjudicó un estudio técnico al IIT Kanpur . El IIT Kanpur y el Grupo de Expertos recomendaron un esquema AQI en 2014. [30] Si bien el índice de medición anterior se limitaba a tres indicadores, el nuevo índice mide ocho parámetros. [31] Los sistemas de monitoreo continuo que brindan datos casi en tiempo real están instalados en Nueva Delhi, Mumbai , Pune , Calcuta y Ahmedabad . [32]
Hay seis categorías de NAQI, a saber , Bueno , Satisfactorio , Moderado , Deficiente , Muy Deficiente y Grave . El NAQI propuesto considerará ocho contaminantes PM10 , PM2.5 , NO2 , SO2 , CO, O3 , NH3 y Pb) para los cuales se prescriben Estándares Nacionales de Calidad del Aire Ambiental a corto plazo (hasta un período promedio de 24 horas). [33] Con base en las concentraciones ambientales medidas, los estándares correspondientes y el probable impacto en la salud, se calcula un subíndice para cada uno de estos contaminantes. El peor subíndice refleja el NAQI general. También se han sugerido los probables impactos en la salud para diferentes categorías de NAQI y contaminantes, con aportes primarios de los expertos médicos del grupo. Los valores de NAQI y las concentraciones ambientales correspondientes (puntos de corte de salud), así como los probables impactos en la salud asociados para los ocho contaminantes identificados son los siguientes:
Singapur utiliza el Índice de Estándares de Contaminación para informar sobre su calidad del aire, [34] con detalles del cálculo similares pero no idénticos a los utilizados en Malasia y Hong Kong. [35] El cuadro PSI a continuación está agrupado por valores de índice y descriptores, según la Agencia Nacional del Medio Ambiente . [36]
El Ministerio de Medio Ambiente de Corea del Sur utiliza el Índice Integral de Calidad del Aire (IAC) para describir la calidad del aire ambiente en función de los riesgos para la salud que supone la contaminación atmosférica. El índice tiene por objeto ayudar al público a comprender fácilmente la calidad del aire y proteger la salud de las personas. El IAC se mide en una escala de 0 a 500, que se divide en seis categorías. Cuanto mayor sea el valor del IAC, mayor será el nivel de contaminación atmosférica. De los valores de los cinco contaminantes atmosféricos, el más alto es el IAC. El índice también tiene efectos asociados para la salud y una representación en color de las categorías, como se muestra a continuación. [37]
La Torre N de Seúl , en la montaña Namsan , en el centro de Seúl (Corea del Sur) , se ilumina de azul desde el atardecer hasta las 23:00 y las 22:00 en invierno, en los días en que la calidad del aire en Seúl es de 45 o menos. Durante la primavera de 2012, la Torre estuvo iluminada durante 52 días, cuatro días más que en 2011. [38]
El índice de calidad del aire más utilizado en el Reino Unido es el Índice de Calidad del Aire Diario recomendado por el Comité sobre los Efectos Médicos de los Contaminantes del Aire (COMEAP). [39] Este índice tiene diez puntos, que se agrupan en cuatro bandas: baja, moderada, alta y muy alta. Cada una de las bandas incluye recomendaciones para los grupos de riesgo y la población en general. [40]
El índice se basa en las concentraciones de cinco contaminantes. El índice se calcula a partir de las concentraciones de los siguientes contaminantes: ozono, dióxido de nitrógeno, óxido de azufre, PM2,5 y PM10. Los puntos de corte entre los valores del índice se definen para cada contaminante por separado y el índice general se define como el valor máximo del índice. Se utilizan diferentes períodos de promediado para diferentes contaminantes. [40]
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) ha desarrollado un Índice de Calidad del Aire que se utiliza para informar sobre la calidad del aire. Este IQA se divide en seis categorías que indican niveles crecientes de preocupación para la salud. [12]
El AQI se basa en los cinco contaminantes "criterio" regulados por la Ley de Aire Limpio : ozono troposférico, material particulado, monóxido de carbono, dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno. La EPA ha establecido Estándares Nacionales de Calidad del Aire Ambiental (NAAQS, por sus siglas en inglés) para cada uno de estos contaminantes con el fin de proteger la salud pública. Un valor de AQI de 100 generalmente corresponde al nivel de los NAAQS para el contaminante. [12] La Ley de Aire Limpio (EE. UU.) (1990) requiere que la EPA revise sus Estándares Nacionales de Calidad del Aire Ambiental cada cinco años para reflejar la información cambiante sobre los efectos en la salud. El Índice de Calidad del Aire se ajusta periódicamente para reflejar estos cambios.
El índice de calidad del aire es una función lineal por partes de la concentración de contaminantes. En el límite entre las categorías del ICA hay un salto discontinuo de una unidad del ICA. Para convertir de concentración a ICA se utiliza esta ecuación: [41]
(Si se miden varios contaminantes, el ICA calculado es el valor más alto calculado a partir de la ecuación anterior aplicada para cada contaminante).
dónde:
La tabla de puntos de corte de la EPA es: [42] [43] [44] [45] [46]
Supongamos que un monitor registra una concentración promedio de partículas finas (PM 2,5 ) de 26,4 microgramos por metro cúbico durante 24 horas . La ecuación anterior da como resultado un ICA de:
que se redondea a un valor de índice de 83, correspondiente a una calidad del aire en el rango "Moderado". [47] Para convertir una concentración de contaminante del aire en un AQI, la EPA ha desarrollado una calculadora. [48]
Si se miden varios contaminantes en un sitio de monitoreo, se informa el valor de ICA más alto o "dominante" para la ubicación. El ICA de ozono entre 100 y 300 se calcula seleccionando el mayor de los dos: el ICA calculado con un valor de ozono de 1 hora y el ICA calculado con el valor de ozono de 8 horas.
Los promedios de ozono de ocho horas no definen valores de AQI mayores que 300; los valores de AQI de 301 o más se calculan con concentraciones de ozono de 1 hora. Los valores de SO 2 de 1 hora no definen valores de AQI mayores que 200. Los valores de AQI de 201 o más se calculan con concentraciones de SO 2 de 24 horas .
Los datos de monitoreo en tiempo real de los monitores continuos suelen estar disponibles como promedios de 1 hora. Sin embargo, el cálculo del AQI para algunos contaminantes requiere promediar varias horas de datos. (Por ejemplo, el cálculo del AQI de ozono requiere el cálculo de un promedio de 8 horas y el cálculo del AQI de PM 2.5 o PM 10 requiere un promedio de 24 horas). Para reflejar con precisión la calidad del aire actual, el promedio de varias horas utilizado para el cálculo del AQI debe centrarse en la hora actual, pero como las concentraciones de las horas futuras son desconocidas y son difíciles de estimar con precisión, la EPA utiliza concentraciones sustitutas para estimar estos promedios de varias horas. Para informar los índices de calidad del aire de PM 2.5 , PM 10 y ozono, esta concentración sustituta se denomina NowCast . El Nowcast es un tipo particular de promedio ponderado que proporciona más peso a los datos de calidad del aire más recientes cuando los niveles de contaminación del aire están cambiando. [49] [50]
Los datos de monitoreo en tiempo real y las previsiones de la calidad del aire, codificadas por colores en función del índice de calidad del aire, están disponibles en el sitio web AirNow de la EPA. [51] Otras organizaciones proporcionan monitoreo para miembros de grupos sensibles, como asmáticos, niños y adultos mayores de 65 años. [52] Los datos históricos de monitoreo del aire, incluidos los gráficos y mapas del AQI, están disponibles en el sitio web AirData de la EPA. [53] Existe un servicio gratuito de suscripción por correo electrónico para los habitantes de Nueva York: AirNYC. [54] Los suscriptores reciben notificaciones sobre los cambios en los valores del AQI para la ubicación seleccionada (por ejemplo, la dirección de su casa), en función de las condiciones de calidad del aire. Un mapa detallado que contiene los niveles actuales del AQI y un pronóstico del AQI para dos días está disponible en el sitio web de Aerostate. [55]
Históricamente, la EPA sólo ha permitido que los datos de los monitores regulatorios operados por profesionales de la salud pública o regulatorios se incluyan en sus mapas nacionales en tiempo real. [56] [57] En la última década, los sensores de bajo costo (LCS) se han vuelto cada vez más populares entre los científicos ciudadanos, y han surgido grandes redes de LCS en los EE. UU. y en todo el mundo. Recientemente, la EPA ha desarrollado un algoritmo de corrección de datos [58] [59] para una marca particular de LCS de PM 2.5 (el monitor Purple Air) que hace que los datos de LCS sean comparables con los datos regulatorios con el propósito de calcular el AQI. Estos datos de LCS corregidos aparecen actualmente junto con los datos regulatorios en el mapa nacional de incendios de la EPA. [60]
El AQI se presentó por primera vez en 1968, cuando la Administración Nacional de Control de la Contaminación del Aire emprendió una iniciativa para desarrollar un índice de calidad del aire y aplicar la metodología a las Áreas Estadísticas Metropolitanas . El objetivo era llamar la atención del público sobre el problema de la contaminación del aire e impulsar indirectamente a los funcionarios públicos locales responsables a tomar medidas para controlar las fuentes de contaminación y mejorar la calidad del aire dentro de sus jurisdicciones.
Jack Fensterstock, director de la División de Control y Emisiones del Inventario Nacional de Contaminación del Aire, fue el encargado de dirigir el desarrollo de la metodología y recopilar los datos de emisiones y calidad del aire necesarios para probar y calibrar los índices resultantes. [61]
La iteración inicial del índice de calidad del aire utilizó concentraciones estandarizadas de contaminantes ambientales para producir índices de contaminantes individuales. Estos índices luego se ponderaron y sumaron para formar un único índice total de calidad del aire. La metodología general podría utilizar concentraciones que se toman de datos de monitoreo ambiental o se predicen por medio de un modelo de difusión. Las concentraciones luego se convirtieron en una distribución estadística estándar con una media y desviación estándar preestablecidas. Se supone que los índices de contaminantes individuales resultantes tienen la misma ponderación, aunque se pueden usar valores distintos de la unidad. Del mismo modo, el índice puede incorporar cualquier número de contaminantes, aunque solo se utilizó para combinar SO x , CO y TSP [62] debido a la falta de datos disponibles para otros contaminantes.
Si bien la metodología fue diseñada para ser robusta, la aplicación práctica para todas las áreas metropolitanas resultó ser inconsistente debido a la escasez de datos de monitoreo de la calidad del aire ambiente, la falta de acuerdo sobre los factores de ponderación y la falta de uniformidad de los estándares de calidad del aire en las distintas fronteras geográficas y políticas. A pesar de estos problemas, la publicación de listas de clasificación de áreas metropolitanas logró los objetivos de política pública y condujo al desarrollo futuro de índices mejorados y su aplicación sistemática.
Algunos de los siguientes sitios web muestran mapas del índice de calidad del aire actualizados activamente; otros son versiones archivadas de sitios web inactivos:
