@techreport{TR2,

title = {Concentraciones en tiempo real, dinámica atmosférica y contribución de fuentes: Informe de diagnóstico histórico y monitoreo continuo de niveles de concentración de Arsénico atmosférico en la ciudad de Calama (Real-time concentrations, atmospheric dynamics, and source contribution: Historical diagnostic report and continuous monitoring of atmospheric Arsenic concentration levels in the city of Calama)},

author = {Tomás Claramunt and Andreina García and Manuel A. Leiva and Luis Alberto Navarro, and Luis Felipe Sánchez and Richard Toro and Ana Valdés},

url = {http://planesynormas.mma.gob.cl/archivos/2023/proyectos/InformeConsolidado_CALAMA_REV.pdf https://planesynormas.mma.gob.cl/normas/expediente/index.php?tipo=busqueda&id_expediente=937833},

year  = {2022},

date = {2022-12-23},

urldate = {2022-12-23},

publisher = {Autoedición Universidad de Chile, Facultad de Ciencias},

institution = {Universidad de Chile, Facultad de Ciencias},

abstract = {El presente informe tiene como objetivo caracterizar los niveles de concentración de metales y metaloides asociados a MP10, en especial de Arsénico (As), en la ciudad de Calama mediante el análisis histórico de las concentraciones de As entre los años 2016-2022 en siete sitios de monitoreo discontinuo ubicados en las inmediaciones de la fundición Chuquicamata y mediciones continuas de metales pesados asociados MP10 y distribución de tamaños de MP en la estación Pedro Vergara Keller (PVK), con el objeto de comprender la dinámica atmosférica de As y generar antecedentes que aporten al proceso de elaboración de la nueva Norma Primaria de Calidad de Aire para Arsénico (NPCAAs). Se realizó una campaña de monitoreo continuo entre el 17 de Agosto y el 13 de Septiembre del año 2022 con el equipo Xact 625i instalado en la estación PVK de la ciudad de Calama, obteniendo un total de 629 mediciones horarias. Además, se realizaron mediciones horarias de la distribución de tamaños del MP y variables meteorológicas para comprender la dinámica atmosférica del As y su relación con otros contaminantes en el área de estudio.

A través del análisis histórico de las concentraciones de As en las inmediaciones de la Fundición Chuquicamata se puede concluir lo siguiente: i) la media anual siempre es mayor a la mediana anual. ii) la diferencia entre la mediana y la media anual se explica a través del análisis de los valores del Límite Superior (Q3-LS), iii) la distribución de los valores del Límite Superior (LS) y los valores anómalos permiten identificar eventos que incrementan las concentraciones anuales. iv) la identificación de los eventos que incrementan las concentraciones anuales permitiría orientar las gestiones tendientes a disminuir el promedio anual de As. El análisis de tendencias históricas de los niveles de concentración media de As empleando el estimador de tendencias TheilSen mostró una disminución estadísticamente significativa de las concentraciones de As para la mayoría de los sitios de muestreo en estudio. Las reducciones de la concentración media de As estadísticamente significativas con un nivel de confianza de al menos el 95% se encuentran en el rango de -7.71 a - 31.6 % año-1 para el período 2016-2021.

Las mediciones continuas realizadas en el año 2022 son consistentes con las mediciones históricas realizadas con mediciones discontinuas en la estación PVK en el período 2016-2021. Adicionalmente, una intercomparación entre 8 mediciones de As discontinuas y los promedios diarios de As calculados a partir de las mediciones horarias del equipo Xact 625i mostró una pendiente de 0.99 y un coeficiente de determinación de 0.89, confirmando la consistencia entre ambas metodologías de medición de As contenido en MP10. El registro de concentraciones horarias aumentó el nivel de dispersión de las mediciones realizadas respecto a los registros históricos con resolución temporal diaria, encontrando eventos agudos de concentración de As que alcanzaron los 493.1 ng m-3.

La media de los tres últimos años históricos analizados (2019-2021) se encuentran por debajo de los tres escenarios normativos de 15 ng m-3, 23.3 ng m-3 y 46.6 ng m-3 en la propuesta de una NPCAAs elaborado por DICTUC y solicitado por el Ministerio de Medio Ambiente (MMA- DICTUC, 2022). Las mediciones obtenidas en el año 2022 difieren del período trianual analizado, cuya la mediana quedó en el límite del valor 23.3 ng m-3 y la media superó este valor sin sobrepasar la concentración de 46.6 ng m-3. Es importante destacar que la comparación de los registros del año 2022 con los diferentes escenarios normativos sólo debe interpretarse en términos referenciales y no corresponde a una evaluación del cumplimiento de los estándares de calidad de aire para As propuestos, ya que los datos obtenidos corresponden al período de medición entre agosto y septiembre de 2022. Pese a lo anterior y en consideración a que las concentraciones de As en las estaciones ubicadas en la ciudad de Calama y en particular en la estación PVK, presentan una baja variabilidad estacional, es razonable suponer que la comparación y los resultados obtenidos en esta campaña de mediciones continuas es representativa de los niveles de concentración de As a lo largo del año.

Un análisis del Factor de Enriquecimiento (FE) de As en el área de estudio considerando valores referenciales internacionales de As y Aluminio (Al) de la corteza superficial mostró que el As contenido en MP10 presenta un factor de enriquecimiento de 174, que implica la presencia de fuentes antrópicas de As en el área de estudio. La variabilidad temporal de los FE horarios mostró que se mantienen por sobre 50 la mayor parte del período de medición, alcanzando máximos por sobre 1000 (para el FE) que coinciden con los máximos de concentración de As, confirmando que los eventos críticos de concentración de As tienen un origen antrópico en el área de estudio.

Los registros de la distribución de tamaños del material particulado mostraron que las partículas de diámetros entre 1.30 a 10.00 μm (modo grueso) y fracciones de diámetro superior (hasta 32.00 μm) representan el mayor aporte a la concentración en masa del material particulado en la ciudad de Calama. En promedio, el aporte del modo grueso puede llegar a ser 33.3 veces superior al de las partículas finas de diámetros entre 0.25 a 0.80 μm (modo de acumulación). Los coeficientes de correlación con As más altos (>0.6) se obtuvieron para las partículas del modo grueso, destacando la importancia de las actividades extractivas de las diferentes divisiones ubicadas al norte de la ciudad de Calama como fuentes de emisión de As.

El análisis del régimen de vientos y su relación con los niveles de concentración de As en escala horaria mostró que las máximas concentraciones horarias de As (> 100 ng m-3) se producen cuando el viento sopla desde el norte con una velocidad de 2-3 m s-1. Debido a la magnitud de la velocidad del viento que acompaña estos máximos de concentración de As, se descarta que su origen sea atribuible a material particulado re-suspendido por acción del viento. Por otra parte, como las actividades mineras a cielo abierto de las diferentes divisiones (Ministro Hales, Chuquicamata y Radomiro Tomic), la fundición Chuquicamata y la planta de tostación de la División Ministro Hales que operan en las inmediaciones de la ciudad de Calama se ubican en dirección norte respecto a la estación de monitoreo, las concentraciones de As detectadas se atribuyen a las emisiones de las fuentes mencionadas. El análisis de correlación de As con otros contaminantes atmosféricos registrados en el período de medición y la evaluación del régimen de vientos sobre los niveles de concentración de As confirma que las principales fuentes de As en la zona son la Fundición Chuquicamata y la planta de tostación DMH (alta correlación con Cu y Zn) y la suspensión de material particulado producto de las actividades extractivas que se desarrollan en las zonas de explotación a rajo abierto (alta correlación con Si y Al).

Debido a que todas la fuentes de As identificadas estuvieron en operaciones normales durante el período de mediciones continuas, un análisis de los perfiles diurnos de As y su relación con el régimen de vientos característico de la zona fue propuesto para estimar los niveles de línea base de As en la ciudad de Calama. El criterio para la estimación del nivel de línea base de As consistió en encontrar la condición de mejor ventilación en la ciudad de Calama en ausencia del impacto de las emisiones de las fuentes de As identificadas en las inmediaciones. Esta condición se produce durante las tardes con vientos provenientes desde el suroeste (áreas sin actividades mineras) con velocidad suficiente para dispersar las emisiones de las fuentes ubicadas al norte de la ciudad. Este análisis permitió estimar un nivel de línea base de As en la zona en estudio de 13 ng m-3, valor que es 4 ng m-3 superior al nivel de línea base nacional de 9 ng m-3 indicado en la propuesta de NPCAAs solicitado por el Ministerio del Medio Ambiente (MMA-DICTUC, 2022). Por lo tanto y a la luz de los resultados obtenidos en el presente estudio, la línea base de As propuesta puede resultar insuficiente para describir el nivel de concentración de línea base de la ciudad de Calama.

Finalmente, a través del análisis de la normativa internacional de calidad de aire para As se constató que existen estándares, lineamientos y valores de referencia para períodos de exposición de 30 minutos, 1 hora, 8 horas, 24 horas y Anual. Estos estándares, lineamientos y valores de referencia propuestos alrededor del mundo presentan una alta heterogeneidad, con límites horarios entre 3 y 9900 ng m-3, límites diarios (24 horas) entre 0.2 y 2000 ng m-3 y límites anuales entre 0.2 y 1000 ng m-3. Por otro lado, en zonas urbanas de Europa se han reportado valores de línea base en el rango de 0.5 - 3 ng m-3, excluyendo de este rango a zonas aledañas a fundiciones de Cu y Pb, por lo que a través de la revisión de literatura internacional, no fue posible establecer un valor de línea base característico de áreas mineras y/o industriales alrededor del mundo. El establecimiento de regulaciones de calidad de aire para As ha seguido planes y pautas muy diversos alrededor del mundo siguiendo los principios preventivos y de gradualidad abriendo espacios para conciliar el desarrollo de actividades productivas con la protección de la salud de las personas expuestas a niveles de concentración de As en el aire. En este sentido, la realidad nacional presenta complejidades inherentes a la naturaleza variable de los niveles de línea base de As existentes en cada territorio. Por lo tanto, la estimación y socialización de los niveles de línea base en zonas pobladas aledañas a actividades mineras y fundiciones de Cobre basadas en diferentes metodologías como la presentada en este estudio, contribuirá a validar y legitimar la nueva NPCAAs por parte de todos los actores involucrados en el proceso.},

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