2017 - 2018

Medición de la exposición personal a contaminantes

Replicabilidad Alta
Estatus Finalizado
Actualizaciones del experimento
Provocación

Hace 30 años la Ciudad de México fue pionera en la medición de calidad del aire a nivel atmosférico. Esto impulsó programas y políticas públicas para ayudar a tener niveles óptimos en la calidad del aire.

Ahora, conociendo que la calidad del aire a nivel peatonal es diferente y mucho más volátil, ¿qué pasaría si empezamos a medir la exposición personal a contaminantes a nivel peatonal?

Historia

Este experimento es resultado del trabajo intersectorial del Seminario Ciencia de Datos para la Ciudad y el desarrollo tecnológico del ganador del desafío #4 “Calidad del Aire” de la convocatoria Código para la Ciudad de México 2017. El jurado seleccionó al equipo Smability como la propuesta ganadora.

México es el segundo país con mayor número de muertes relacionadas a la contaminación atmosférica en América Latina. Además de generar problemas a la salud de las personas, según cifras del Instituto Mexicano de la Competitividad, la contaminación en México genera pérdidas económicas equivalentes al 3 por ciento del Producto Interno Bruto, por reducción de productividad de los trabajadores al dañar la salud de la población expuesta y generar costos al sistema de salud.

Asimismo, la contaminación es parte del imaginario colectivo como los problemas más graves de la ciudad. Según el Sondeo Imagina tu Ciudad, en la Ciudad de México “Contaminación” fue la segunda opción más recurrente en la pregunta “¿Cuáles son las tres primeras palabras que vienen a tu mente cuando piensas en la Ciudad de México?”.

Por otro lado, mejorar la calidad del aire es parte de una agenda global de desarrollo. La Agenda 2030 y los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), del Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), incluyen este tema en el objetivo número 3 del rubro Salud y Bienestar. La meta: que al llegar al año señalado disminuya considerablemente el número de muertes y enfermedades causadas por productos químicos peligrosos y por la polución y contaminación del aire, el agua y el suelo.

De igual forma, el objetivo número 11 de los ODS busca que tanto ciudades como asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles; específicamente el apartado 11.6, dicta: “De aquí a 2030, reducir el impacto ambiental negativo per cápita de las ciudades, incluso prestando especial atención a la calidad del aire y la gestión de los desechos municipales y de otro tipo”.

Desafío

El aire es uno de los recursos más primordiales de una ciudad y uno de los menos considerados. Entre los muchos desafíos ambientales que enfrentan las ciudades, la calidad del aire es de los más complicados de gestionar y reducir la contaminación del aire es complicado. Sin embargo, un primer paso para comprender este fenómeno multifactorial, es empezar a medirlo. La Ciudad de México es pionera en la medición de la calidad del aire a nivel atmosférico en el país y América Latina. La Secretaría de Medio Ambiente local (Sedema) fue la primera instancia gubernamental en publicar estos datos en formatos abiertos, permitiendo con esto su aprovechamiento por parte de investigadores y periodistas, con el fin de comunicar mejor esta medida a la ciudadanía.

Actualmente, buscamos complementar ese sistema con información más detallada: calidad del aire a nivel peatonal. Con un experimento que pueda comparar diferentes modos de transporte podemos entender mejor las implicaciones y el impacto del diseño urbano en nuestra salud a través de acciones como la peatonalización de las calles, implementación de infraestructura verde y promoción de formas de transporte sustentable.

Adicionalmente, en el contexto de la nueva Constitución de la Ciudad de México, promulgada en 2017, los artículos 17 y 21 estipulan la necesidad de tener un sistema de medición y monitoreo, y garantizar el derecho a un ambiente sano. Esto nos brinda una oportunidad de tener un primer prototipo de sensores portátiles de bajo costo que nos permita dar inicio a una medición a nivel peatonal en un perímetro controlado, con miras a una escalabilidad.

Teoría de cambio

Si medimos la calidad del aire en microambientes a nivel peatonal, tendremos información que, al ser analizada, ayudará a entender los efectos nocivos que los contaminantes tienen sobre la salud, al tiempo que usaremos un diseño urbano que promueva modos más sustentables de vida.

Para entender el tipo de intervenciones urbanas que ayuden a disminuir la exposición a contaminantes en el aire, es necesario medir la calidad del aire a nivel de calle para conocer la exposición personal a contaminantes a la cual nos enfrentamos en un mismo trayecto dependiendo del modo de transporte que decidamos utilizar, ya que existen diferencias significativas en la exposición personal dependiendo del uso de transporte.

Igualmente, elaborar análisis estadístico-espaciales sobre las fuentes de emisiones de los principales fuentes de contaminantes a nivel personal, permitirá tomar mejores decisiones sobre el diseño de nuestras calles.

Finalmente, para fomentar participación ciudadana, como por ejemplo, exigir diseño urbano saludable para las personas, es necesario socializar la información de manera amigable, clara y accionable.

Propuesta

Durante tres días, personas voluntarias realizarán un mismo trayecto en el centro histórico usando distintos modos de transporte con el fin de comparar la exposición personal a partículas PM 2.5 utilizando los sensores desarrollados por Smability, equipo ganador de Código para la Ciudad. Los modos de transporte a comparar son: automóvil, bicicleta, caminar. Ya que contamos con dos sensores el experimento se hará en un periodo de tres semanas con el fin de realizar todas las comparaciones posibles:

  • 1ra semana: coche/bici
  • 2nda semana: caminar/bici
  • 3ra semana: caminar/coche

La información generada podrá analizarse después con el objetivo de nutrir la política de recuperación de espacios públicos y que sirva de referencia para determinar la necesidad de llevar a cabo acciones para reducir emisiones contaminantes y evaluar el resultado de dichas acciones en términos de salud y diseño urbano. Igualmente, se buscará sensibilizar a la población a partir de la participación en las mediciones de campo y de la difusión de resultados a diferentes sectores de la población y autoridades de la Ciudad de México del potencial en la reducción de la exposición a contaminantes de diferentes medidas de intervención y los beneficios sociales y económicos de éstos.

Trayecto recorrido:

El recorrido fue dentro del perímetro A del centro histórico, por la posibilidad de ser transitado en la misma dirección por distintos modos de transporte y por su importancia para la Ciudad de México en términos sociales, históricos, comerciales y culturales. Esto se decidió en una de las sesiones de trabajo de la mesa colaborativa.

Producto mínimo viable:

La empresa Smability, desarrolló tres sensores de medición de contaminantes (uno fijo más dos sensores móviles). El sensor fijo se desarrolló de tal manera que se pudiera instalar en una de las estaciones del Sistema de Monitoreo Atmosférico de la Ciudad de México (SIMAT) y poder hacer un análisis comparativo entre los datos producidos por los sensores de Smability y los del SIMAT. Esto se hizo con el objetivo de hacer una calibración y tener una confiabilidad mínima de los datos de los sensores de bajo.

Los dos sensores móviles sirvieron para el levantamiento de datos a nivel peatonal y pueden medir partículas finas PM2.5 y GPS en su modalidad de sensores portátiles. Los tres sensores mandan información en tiempo real la cual se puede consultar en la plataforma: http://www.smability.com/airquality/login.php (credenciales de acceso son email: calidadairecdmx y password: senseair).

  • Especificaciones del sensor de PM2.5

El sensor de partículas PM2.5 de la serie HPM de Honeywell es un sensor basado en la dispersión de luz (laser scattering) para detectar y contar partículas. Una fuente de luz láser ilumina las partículas cuando son arrastrada a través de la cámara de detección, a medida que las partículas pasan por el detector de luz, se convierte el conteo en una señal eléctrica para calcular las concentraciones en tiempo real.

Ruta Crítica:

i) Definición de hipótesis y problematización:

  • Como resultado de cuatro sesiones de trabajo entre los aliados de este experimento, se decidió desarrollar sensores de calidad de aire a nivel peatonal.

ii) Desarrollo de prototipo de solución:

  • Construcción de sensores y calibración con sensores del Sistema de Monitoreo Atmosférico de Semarnat.
  • Brigadas de recorridos con sensores móviles para recopilación de datos.

iii) Análisis de datos y resultados:

  • Determinación de material particulado (PM2.5).
  • Elaborar recomendaciones encaminadas a reducir la exposición personal a contaminantes en el Centro Histórico.

Finalmente, se realizaron mapas de exposición a las diferentes bandas por tipo de muestreo: auto, bici y peatón.

Resultados

Para el análisis de los datos, primero se hizo un pre-procesamiento de datos con el objetivo de eliminar el sesgo en el análisis y eliminar los puntos cuyas lecturas fueron iguales a cero o se encontraron a más de 25 metros de distancia del circuito recorrido. Luego se realizó la definición de las bandas de exposición a partir de las lecturas del mínimo y máximo, como se ve en la siguiente tabla:

Los datos recopilados durante las tres semanas de levantamiento se pueden encontrar en el siguiente link: https://github.com/LabCDMX/calidad-del-aire.git.

El análisis mostró los siguientes resultados:

  • El porcentaje de tiempo de exposición a las bandas de calidad Buena y Moderada mayor se observó en los recorridos en auto y bici.
  • Los recorridos hechos por el peatón, se observó el mayor porcentaje de exposición a las bandas Alta y Muy Alta.

En esta tabla por modo de transporte, por día, se pueden observar estas mismas conclusiones. El peatón se mantiene mayor expuesto entre la banda Alta y Muy Alta en la mayoría de los recorridos, mientras que el coche se mantiene en Baja y Moderada.

Por otro lado, la exposición por calle se vio de esta manera por modo de transporte:

  • Estadística descriptiva por calle del circuito recorrido en Auto:

  • Estadística descriptiva por calle del circuito recorrido en Bici:

  • Estadística descriptiva por calle del circuito recorrido por el Peatón:

  • De la exposición por calle podemos ver que la mayor parte de los puntos con mayor exposición a las bandas Alta y Muy alta fueron recorridos por el peatón y por las personas que se transportaron en Bici, principalmente en la calle Donceles.
Aprendizajes

Dado el tiempo disponible, los sensores de Smability estuvieron junto a la estación de monitoreo de SIMAT durante seis meses, con el objetivo de asegurar que la medición de los sensores de bajo costo fuera lo más precisa posible. Uno de los aprendizajes es que este tipo de calibración previa es esencial para garantizar una calidad mínima de los datos, sin embargo, es necesario que este proceso dure más tiempo con comparaciones continuas de los datos de ambos dispositivos e iteraciones del prototipo.

Si bien los dispositivos son de bajo costo y sin la precisión de las estaciones u otros sensores certificados, esto nos dio la oportunidad de explorar las distintas exposiciones personales a contaminantes a nivel peatonal en el centro histórico en términos cualitativos: Exposición muy alta, Alta, Buena y Moderada. Comunicar resultados a la ciudadanía bajo estos términos facilita la comprensión de los resultados. Este caso de estudio permite que este tipo de proyectos de medición y monitoreo puedan seguir creciendo y convertirse en la norma para la toma de decisión de toda intervención urbana.

El hecho de que voluntarios porten los sensores para medir la exposición personal a contaminantes genera mayor involucramiento de su parte en la problemática de la calidad del aire. Al usar su cuerpo para medir la calidad del aire, pueden sentir la problemática de manera más cercana, lo cual ayuda a tangibilizar un problema que, a pesar de afectarnos directamente, muchas veces se queda en un nivel abstracto de entendimiento. En este sentido, el experimento busca articular por un lado, ciencia ciudadana al poner en práctica sensores de bajo costo desarrollados por nuevas empresas, y por otro lado, ingenieros, científicos de datos y biólogos expertos en calidad del aire para el análisis de datos y calibración de los sensores.

Finalmente cada actor tiene habilidades, conocimientos e ideas que aportan de distintas maneras para la medición y entendimiento de los contaminantes en el aire. Desde los voluntarios recorriendo el Centro Histórico en distintos modos de transporte, hasta analistas del SIMAT trabajando para limpiar los datos recabados. Este experimento muestra cómo es posible esa colaboración y lo valiosa que puede llegar a ser.

Futuro

Tener los sensores durante más tiempo en la estación de monitoreo del SIMAT con el fin de tener completa confiabilidad en los datos y que los dispositivos puedan ser certificados internacionalmente. Esto permitiría el desarrollo de más sensores para realizar: en primer lugar, una campaña de medición personal a contaminantes de todo el perímetro A del Centro Histórico; luego, ampliación en la zona centro; para finalmente, hacer mediciones en las zonas más vulnerables de la ciudad. Es decir, aquellas con menos arbolado, espacios públicos y acceso a transporte público.

Esta escalabilidad en la distribución de sensores que puedan dar información granular sobre los contaminantes, tiene el potencial de mapear toda la ciudad y dar información práctica, oportuna y confiable facilita la toma de decisiones a nivel personal y gubernamental, por ejemplo, para decidir cuál es la ruta más saludable para ir al trabajo o cuál es la diferencia entre la calidad del aire interior y exterior durante una contingencia ambiental, etcétera.

De igual manera, esperamos que este tipo de información detone una participación ciudadana más proactiva en la mitigación de este problema y finalmente pueda causar que los ciudadanos se involucren más con las decisiones gubernamentales que impactan a nuestras ciudades.