Análisis de Contaminantes Atmosféricos en la Ciudad de México

July 17, 2016

Antecedentes 
En fechas recientes la calidad del aire en la Ciudad de México ha estado a debate y éste propició la imposición de medidas emergentes de restricción vehicular. 
Uno de los principales contaminantes en la atmósfera, o al menos el contaminante que ha generado las contingencias ambientales es el Ozono. 
El ozono es un contaminante que se genera a partir de la presencia de otros contaminantes generados por la combustión de gasolina, pero no es un producto directo de la combustión. 
En Julio del 2015 se determinó que los vehículos con más de 10 años de antigüedad que cumplieran con los límites de emisiones de gases podrían obtener el permiso para circular todos los días sin restricciones. 
Existen grupos y organismos que aseguran que ésta medida ha provocado un incremento de los gases contaminantes en la atmósfera de la zona metropolitana. 
También ha surgido el rumor en la sociedad de que el aumento en la contaminación es consecuencia de la mala calidad en las gasolinas señalando, particularmente, al azufre como elemento nocivo en el combustible. 

 

 

Análisis de los Datos 
El análisis de los datos de gases en la atmósfera tiene dos aspectos importantes, el primero es que no importa la cantidad total de un contaminante para decretar contingencias sino la concentración de éstos, por lo que únicamente importan las medidas máximas. 
Muchos de los análisis se hacen usando únicamente las medidas máximas de los conjuntos de datos, sin embargo para determinar si existe alguno de los impactos arriba supuestos analizaremos los promedios sobre periodos anuales pero haciendo mención de que, todos los gases monitoreados presentan patrones estacionales (más información aquí), por lo que se deduce que el clima tiene un efecto determinante en el fenómeno. 
Para entender el comportamiento de los contaminantes proponemos distintos métodos de regresión y a partir de definir al más adecuado es que podremos hacer proyecciones a futuro. 

Análisis predictivo 
Analizando, únicamente, la evolución temporal del dióxido de azufre tenemos la siguiente gráfica: 

 


 
En ésta gráfica se ve que el Dióxido de Azufre ha venido disminuyendo consistentemente a lo largo de los años y aun que se percibe un incremento en el 2016 (datos hasta mayo 2016), falta la parte estacional del año en que las lecturas son menores por lo que se esperaría que la gráfica se acercara más a cualquiera de las regresiones. 
Como puede verse claramente, el factor de correlación R2 en todas las regresiones es un número mayor a 0.81 lo que implica que es una buena correlación en todos los casos. 
La curva que cuenta con el coeficiente de correlación más alto es la exponencial, sin embargo, pensando en las causas del decaimiento de los contaminantes sería de esperarse que éste suavice su caída pareciéndose más a una relación logarítmica parecida el decaimiento radioactivo. 
Sería de esperarse que el decaimiento, en algún punto se viera compensado por el crecimiento demográfico, pero ese efecto aún no se percibe o, tal vez, debido a que el azufre se retira consistentemente de las gasolinas el efecto siga hasta llegar a cero. 

 

 

Correlación 
En teoría la producción de ozono depende de la radiación solar y la presencia de catalizadores como el dióxido de azufre busquemos entonces esa correlación graficando Ozono Vs Dióxido de Azufre. 
Para poder percibir el efecto de la radiación solar sobre la producción de ozono y debido a que no contamos con el dato, partiremos del supuesto de que ésta se recibe entre las 12:00 y las 17:00 horas. 
Aprovechando la tendencia arriba observada veremos el mismo patrón de decaimiento en cada una de las horas del día durante los años graficados. 

 


 
Se observa en ésta gráfica que existe una dependencia, pero no podemos establecer con los datos obtenidos que tipo de dependencia es, muy probablemente sea una dependencia lineal, pero ese análisis escapa a las posibilidades de los datos que tenemos. 
 

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