9  Concentración de Ozono

Contaminación: Concentración de Ozono (COZ)

Author

John Treimun

1. Información General

Ficha técnica

  • Nombre completo: Concentración de Ozono
  • Sigla: COZ
  • Dimensión: Salud y Medio Ambiente
  • Dominio: Contaminación
  • Fuente principal de datos: Sistema Nacional de Información de Calidad del Aire (SINCA)
  • Unidad espacial de análisis: Manzana censal
  • Frecuencia temporal: Anual (Promedio móvil de 5 años)
  • Cobertura temporal del análisis: 2019-2023 (sujeto a disponibilidad por estación)
  • Resolución espacial del insumo: Puntos (Estaciones de Monitoreo)
  • Versión actual: 1.0

Avances

Estado de Avances
Etapa Estado
Diseño del Indicador

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Consolidación de Insumos

✅
Cálculo de Indicador

✅
Validación de Resultados

✅
Entrega de Resultados

✅
Documentación

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2. Conceptualización

2.1 Definición del indicador

El índice COZ representa la exposición promedio de la población infantil a concentraciones de ozono troposférico, un contaminante secundario que se forma por reacciones fotoquímicas y que afecta la salud respiratoria, especialmente en niños, niñas y adolescentes.

2.2 Conceptos relacionados

  • Ozono troposférico (O_3): Gas contaminante formado por reacciones entre NO_x y compuestos orgánicos volátiles en presencia de radiación solar.
  • Promedio móvil de 8 horas: Estándar internacional para evaluar exposición a O_3.
  • Interpolación espacial: Estimación de valores en áreas sin monitoreo directo.

2.3 Referente internacional (COI 3.0)

El Child Opportunity Index (COI 3.0) incluye el ozono como indicador del subdominio de contaminación, utilizando datos de la FAQSD1 de la EPA2 con promedios anuales del máximo diario de 8 horas, interpolados a nivel de tracto censal.

3. Adaptación metodológica CIT

3.1 Definición operacional adaptada

Índice continuo entre 0 y 100 que representa la oportunidad ambiental relativa. Un valor de 100 indica mínima exposición a ozono.

3.2 Insumos y fuentes

  • SINCA3: Datos horarios o diarios de PM2.5 por estación.
  • INE: Shapefiles de Zonas censales o manzanas urbanas.

3.3 Pasos de cálculo

  1. Descargar datos horarios de O₃ (últimos 5 años).
  2. Calcular el promedio diario del máximo móvil de 8 horas por estación.
  3. Calcular el promedio anual y luego el promedio móvil de 5 años.
  4. Interpolar espacialmente a manzanas censales (kriging).
  5. Asignar valores a cada unidad espacial.
  6. Aplicar winsorización (percentiles 5 y 95).
  7. Normalizar a escala 0–100.
  8. Invertir el índice (100 - valor normalizado).

3.4 Fómulas

Promedio móvil 8 horas:

COZ_{8h}(d) = \max_{t \in [0,16]} \left( \frac{1}{8} \sum_{k=0}^{7} COZ(d, t + k) \right)

  • COZ_{8h}(d): Valor del promedio móvil de 8 horas para el día d
  • COZ(d, t + k): Concentración horaria de ozono en la hora t+k del día d
  • t \in [0,16]: Se evalúan todas las ventanas de 8 horas posibles dentro del día (de 00:00 a 23:00).
  • Se calcula el promedio de cada ventana de 8 horas y se selecciona el máximo de esos promedios.

Promedio anual:

COZ_{anual} = \frac{1}{N} \sum_{d=1}^{N} COZ_{8h}(d)

  • N: Número de días válidos del año
  • COZ_{8h}(d): Máximo promedio móvil de 8 horas en el día d

Promedio móvil 5 años:

COZ_{movil5} = \frac{1}{5} \sum_{y=1}^{5} COZ_{anual}(y)

  • COZ_{anual}(y): Promedio anual para el año y

Interpolación Inversa Ponderada (IDW):

\hat{Z}(s_0) = \frac{\sum_{i=1}^{n} w_i Z(s_i)}{\sum_{i=1}^{n} w_i}, \quad w_i = \frac{1}{d(s_0, s_i)^2}

  • \hat{Z}(s_0): Valor estimado en la ubicación s_0
  • Z(s_i): Valor observado en la estación i
  • d(s_0, s_i): Distancia entre la ubicación s_0 y la estación s_i
  • p: Potencia del inverso de la distancia (en este caso p = 2)

Winsorización:

COZ_{winsos}(i) = \min(\max(COZ_{5a}(i), P_5), P_{95})

  • COZ_{5a}(i): Valor del promedio móvil de 5 años para la unidad espacial i.
  • P_5, P_{95}: Percentiles 5 y 95 de la distribución de valores

Normalización Min-Max:

COZ_{norm}(i) = 100 \times \frac{COZ_{winsor}(i) - \min}{\max - \min}

  • \min, \max: Valores mínimo y máximo del conjunto ya winsorizado

Inversión:

Oportunidad(i) = 100 - COZ_{norm}(i)

  • Oportunidad(i): Índice de oportunidad ambiental para la unidad espacial i

4. Resultados preliminares

Se generó un mapa (9.1) de oportunidad ambiental por manzana censal. Valores más altos indican menor exposición a ozono.

Figure 9.1: Resultados de Indicador Concentración de Ozono (COZ) convertido en oportunidad ya que se invirtió

5. Interpretación y usos esperados

5.1 Interpretación de Resultados

  • Valores altos (cercanos a 100): Baja exposición a O₃
  • Valores bajos (cercanos a 0): Alta exposición a O₃

5.2 Aplicaciones

  • Priorización territorial en políticas de calidad del aire
  • Integración en índices compuestos de bienestar infantil
  • Evaluación de inequidades ambientales

6. Consideraciones, supuestos y limitaciones

  • Se asume que el promedio de 8 horas representa adecuadamente la exposición.
  • No se consideran condiciones meteorológicas ni topografía.
  • Calidad del índice depende de la cobertura y continuidad de las estaciones.

  • 9.1 No se modelan fuentes precursoras ni reacciones químicas.

7. Referencias

  1. FAQSD: Fused Air Quality Surface Using Downscaling↩︎

  2. EPA: Environmental Protection Agency (US)↩︎

  3. SINCA: Sistema Nacional de Información de Calidad del Aire↩︎