El trabajo conjunto realizado por el Laboratorio Tecnológico del Uruguay (LATU), la Dirección Nacional de Medio Ambiente (DINAMA) y el gobierno departamental de Río Negro consiste en la aplicación de distintas metodologías para el abordaje de la situación generada por la presencia de olores en Fray Bentos, Uruguay.

J. Zarauz¹, C. Luzardo¹, A. Curutchet¹, L. Francois¹, M. Hill², P. Kok² y P. Fernández² jzarauz@latu.org.uy

¹ Laboratorio Tecnológico del Uruguay (LATU) -Uruguay; ² Dirección Nacional de Medio Ambiente (DINAMA) -Uruguay

Conflictos de interés: El autor declara que no existe conflicto de intereses.

Editor académico: Carlos N Díaz.

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Cita: J. Zarauz, C. Luzardo, A. Curutchet, L. Francois, M. Hill, P. Koky P. Fernández, 2014, Correlación de diferentes metodologías en el estudio de olores en la ciudad de Fray Bentos, Río Negro, Uruguay, Seminario Internacional de Olores en el Medio Ambiente, Santiago de Chile, www.olores.org

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Palabras claves: olfatometría dinámica, modelo de dispersión AERMOD, panel de población, mapeo de olores.

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Resumen

  El trabajo conjunto realizado por el Laboratorio Tecnológico del Uruguay (LATU), la Dirección Nacional de Medio Ambiente (DINAMA) y el gobierno departamental de Río Negro consiste en la aplicación de distintas metodologías para el abordaje de la situación generada por la presencia de olores en Fray Bentos, Uruguay. Varias fuentes fueron identificadas como potenciales emisoras de olor y en consecuencia como eventuales generadoras de episodios denunciados por habitantes de la ciudad. Se está trabajando con: un panel de población local que diariamente registra sensaciones de olor; mapeo de olores a través de muestreos realizados por un panel de jueces entrenados; olfatometría dinámica para la determinación de las emisiones de olor de las fuentes identificadas en la zona; y el modelo de dispersión de contaminantes AERMOD, para conocer la incidencia de las emisiones de dichas fuentes. Los resultados de estas metodologías, complementarias entre sí, brindarán una mejor base para la explicación de las causas de los episodios de olor así como una mejor orientación y fundamentación en la búsqueda y propuesta de soluciones. También se generará experiencia para la aplicación de estas metodologías en otras zonas pasibles de estudio con todo lo que ello conlleva ya que este trabajo es pionero en su rubro a nivel nacional.

1. Introducción

   La instalación de la planta de celulosa BOTNIA, actualmente UPM, en la ciudad de Fray Bentos, Río Negro, Uruguay (Fig. 1) en 2007, ha conllevado la aparición de denuncias y preocupación de la población local debido a diferentes episodios de olor ocurridos últimamente. La concentración de industrias en el lugar y otras posibles fuentes de olor, hace necesario un mayor estudio para la determinación de las emisiones de olor y su incidencia en el lugar.

   Luego del estudio de distintas herramientas aplicables para abordar esta situación, en el año 2013 se logra concretar acciones de forma integral. Se realizó un plan de trabajo entre LATU, DINAMA y Autoridades gubernamentales locales, para abordar la problemática a través de cuatro metodologías: Panel de Población, Mapeo de Olores, Olfatometría Dinámica y Modelo de Dispersión de Contaminantes.

   Se trabaja en ellas desde Junio 2013, esperando finalizar este estudio durante el segundo semestre de 2014. Se apunta a mejorar las herramientas de evaluación para esta problemática y fundamentar las posibles soluciones a aplicar a nivel local. A partir de los resultados se estudiará también la necesidad de instaurar un sistema de alerta para la respuesta ante eventos de esta índole. Se espera utilizar posteriormente estas metodologías validadas en zonas del país con similar problemática.

2. Materiales y Métodos

2.1. Panel de población (PP)

   Este método se basa en la norma VDI 3883:1993 (1) que sirve como guía para la conformación de un panel de vecinos de la zona de estudio para la determinación del olor y sus características en caso de ser posible determinarlo.

   Esta metodología consiste en el registro diario de la intensidad¹ y el tono² hedónico del olor, ambos en una escala del 0 a 4. Para cada registro se tomó la hora así como la característica del olor si fuera distinguible. Para ello se elaboró un protocolo adaptado de la norma y una planilla para el registro. Este método prevé que se pueda realizar más de un registro por día si ocurriesen en él episodios diferenciables.

   Con dichos registros se calculó el promedio diario de la intensidad y molestia del olor para ver su evolución y también el índice de molestia (annoyance index) como: k = (1/N_k) Σ (W_i • N_ik) siendo I_k: Índice de molestia semanal; N_k: Número total de observaciones en la semana; i: Categoría de molestia (0 – 4); W_i: Ponderación porcentual de la categoría y N_ik: Número de observaciones en la categoría i de la semana.

   Inicialmente el gobierno local convocó a interesados en participar de esta etapa del estudio. Los interesados se distribuían homogéneamente en la zona de estudio, por lo que todos se tomaron en cuenta para conformar este panel.

   En el comienzo (2ª quincena de junio 2013), se trabajó con 12 puntos. Luego la cantidad varió entre 10 y 15 (Fig. 1 derecha).

2.2. Mapeo de olores (MO)

   El Método se basa en la norma VDI 3940:2006 (2). La misma permite determinar, de forma directa, la frecuencia del olor en el tiempo, así como el tono hedónico de un olor existente.

   Previo al ensayo se determinaron 15 puntos de observación, estratégicamente ubicados en la ciudad y alrededores, de forma de cubrir homogéneamente la zona de estudio (Fig. 1 derecha) y se estipularon las fechas de la investigación en campo considerando distintas condiciones climáticas.

   En el entrenamiento del panel participaron funcionarios de la Intendencia de Río Negro, otras instituciones del departamento y la DINAMA, con un mínimo de 10 sesiones, desarrolladas en tres días distintos, no consecutivos. Se utilizó butanol como gas de referencia con una concentración de 60 ppm. Para el entrenamiento y de acuerdo a la norma EN13725:2003 (3), se considera que el juez está apto para integrar el panel cuando sus valores de determinación promedio para el butanol se encuentran entre 20 y 80 ppm y la dispersión de sus datos, calculada como el antilogaritmo de la desviación estándar, es menor a 2,3.

   En cada jornada de muestreo, 4 jueces aptos realizan las determinaciones en los puntos de observación. La planificación inicial marca un muestreo por semana durante 26 semanas corridas desde el comienzo, en octubre 2013.

2.3. Olfatometría dinámica (OD)

   Esta técnica se utiliza para la determinación de la concentración de olor de una muestra gaseosa a través de evaluadores humanos, y de la velocidad de emisión de olores en caso de fuentes puntuales o superficiales que presenten flujo hacia el exterior. La determinación del nivel de olor se realiza de acuerdo a los estándares EN13725:2003 (3) y se expresa en Unidades de Olor Europea (ou_E), definida en la norma. Se utilizó un equipo Marca Dynascent Digital Olfactometer, de la empresa Environodour de Australia.

   La toma de muestra se realizó con una cámara de vacío en bolsas Tedlar. En el caso de las chimeneas se utiliza una sonda de dilución, si el contenido de humedad y temperatura de la corriente gaseosa lo requiere. En el caso de las fuentes superficiales se construyó una campana flotante con el área definida.

   Al igual que en Mapeo de olores, el panel debe estar integrado por un mínimo de 4 Jueces, quienes deben de haber recibido el entrenamiento señalado anteriormente.

   Está previsto realizar una campaña de muestreo para su análisis por olfatometría dinámica por cada estación del año, lo que haría un total de cuatro en el año. Hasta el momento se realizó solo el monitoreo correspondiente a la primavera 2013.

Figura 1: Izquierda -mapa de Uruguay y ubicación de la ciudad de Fray Bentos. Derecha – distribución de puntos de trabajo actuales de Panel de Población (amarillo), Mapeo de Olores (celeste) y Olfatrometría Dinámica (rojo).

2.4. Modelo de dispersión

   Los modelos de dispersión de contaminantes permiten predecir el desplazamiento de la pluma de gases y/o partículas que se emiten a partir de una o varias fuentes de contaminación, ya sean estacionarias como móviles, puntuales, de área o volumen.

   En el presente estudio se utiliza el modelo AERMOD, modelo guía de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (4) para escala local (de 1 a 50 km). El mismo debe inicializarse con datos meteorológicos horarios, características de las fuentes de emisión, topografía del terreno, tipos de suelos, áreas cultivadas y una serie de parámetros físicos y de dinámica de la atmósfera.

   Los datos meteorológicos se obtienen a través del modelo de pronóstico meteorológico Global Forecast System (GFS) (5). La resolución espacial y temporal de los datos GFS, inicialmente en 0.5° de lat./lon. y 3 horas respectivamente, se mejoran mediante el modelo meteorológico de meso-escala WRF (Weather Research and Forecasting Model) (6). El modelo WRF se inicializa con datos meteorológicos pronosticados GFS y un conjunto de datos obtenidos del Servicio Geológico de Estados Unidos como: elevación del terreno, tipo de suelos, humedad del terreno, albedo, radiación de onda larga, radiación de onda corta, etc., correspondientes a la zona de estudio. WRF se corre sobre macrocomputadoras que permiten mejorar notoriamente la resolución de los datos meteorológicos pronosticados a 3 km y 1 hora.

   Las fuentes a modelar fueron proporcionadas por DINAMA (Tabla 1) y la determinación de las emisiones en cada una de ellas las realiza el LATU mediante olfatometría dinámica para cada estación del año (puntos señalados en rojo en la Fig. 1 derecha).

   Los modelos meteorológico y de dispersión de contaminantes se corren para aquellos días en los cuales se realiza el Mapeo de Olores (24 y 30 de octubre, 11, 22 y 27 de noviembre y 4, 9 y 16 de diciembre de 2013), durante un período de tiempo que comienza a la hora 1:00 del día previo y se extiende hasta las 24:00 horas del día en que se efectivizó el Mapeo.

   El área de estudio considerada en la modelación es de 24 km x 24 km, con centro en 33,1180 °S – 58,2910°W y las fuentes de olor consideradas son las identificadas por la autoridad ambiental.

   Las fuentes modeladas se agrupan de acuerdo a la empresa a las cuales pertenecen y se modelan como fuentes de área o puntuales.

3. Resultados y discusión

3.1. Panel de Población

   Se obtuvo la evolución del promedio diario por quincena de trabajo (período 1 al 15 y 16 al final de cada mes) tanto de la intensidad de olor como del promedio diario de la molestia, desde el 18 de junio 2013 hasta el final de dicho año. La Fig. 2 de la izquierda muestra la evolución de la intensidad de olor en el período mencionado. En la misma se destaca la primera quincena del mes de julio, la cual presentó los resultados más significativos. Se calculó además el promedio de los registros de cada participante para cada quincena y, para la molestia, también se computó el Índice de molestia semanal (Annoyance Index) (Fig. 2 derecha).

Figura 2: Izquierda - Evolución de promedios diarios de intensidad de olor (2013_07; Quincena 1). Derecha – Evolución del índice de molestia para el año 2013 (Azul: Evolución del índice; Rojo: Índice promedio)

3.2. Mapeo de olores

   Para el análisis de los datos obtenidos a partir del Mapeo de Olores se calcula la frecuencia de olor en los distintos puntos de observación para los distintos días del estudio.

   En este caso nos encontramos con un 25% de avance en el estudio por lo cual es muy pronto para presentar resultados definitivos. Hasta el momento se puede ver cierta tendencia en algunos puntos de la ciudad respecto a la frecuencia de olor hallada, pero es muy pronto para aventurar una conclusión.

3.3. Olfatometría dinámica

   En la siguiente tabla se presentan los resultados expresados en ou_E, obtenidos en el primer monitoreo de olfatometría dinámica correspondiente a la primavera 2013. Las fuentes se agrupan por emprendimiento, desplegando además tipo a la cual corresponde (fuente puntual o de área). Cada emprendimiento puede contar con más de una fuente, como se observa en la Tabla 1.

Tabla 1: Concentraciones de olor de emisiones puntuales mediante olfatometría dinámica expresadas en ou_E/m³.

3.4. Modelo de dispersión

   Los resultados obtenidos en las corridas del modelo AERMOD para los días en los cuales se llevó a cabo el Mapeo de Olores en la ciudad de Fray Bentos, no mostraron eventos importantes en el área de estudio.

   Considerando todas las fuentes de olor informadas por DINAMA, el valor máximo pronosticado de inmisión fue de 1,39 ou_E /m³ el día 10 de noviembre de 2013 a la hora 11:00. El mismo se registró entorno a la fuente de área con mayor emisión y en condiciones de vientos calmos.

   La Fig. 3 despliega las isolíneas de olor correspondientes a los resultados más elevados calculados por el modelo. En la misma se representa el promedio horario máximo encontrado en las 48 horas modeladas entre el 10 y el 12 de noviembre de 2013 para cada uno de los puntos de la grilla (peor caso).

Figura 3: Dispersión de olores en la ciudad de Fray Bentos obtenida por el modelo AERMOD entre el 10 de noviembre de 2013 a la hora 01:00 al 12 de noviembre de 2013 a la hora 00:00. Las isolíneas representan concentraciones horarias máximas de olor (peor caso), expresadas en ou_E /m³.

   A su vez se obtuvieron resultados en AERMOD discriminados por emprendimiento. Estos resultados se observan en la Tabla 2.

Tabla 2: Resultados horarios máximos (expresados en ou_E /m³) obtenidos por el modelo AERMOD entre el 10 de noviembre de 2013 a la hora 01:00 al 12 de noviembre de 2013 a la hora 00:00, discriminados por emprendimiento.

3.5 Discusión

   Los resultados del PP han sido correlacionados con eventos de olor sucedidos en la zona, tanto para intensidad como para molestia. Es el caso de un incidente efectivamente ocurrido en la primera quincena de julio 2013 registrado por este panel y reflejado en Fig 2 (9 al 11/07/2013; semana 28). Habitualmente los promedios diarios de intensidad de olor no superan el valor de 1, pero para dicho episodio los promedios diarios fueron sensiblemente más altos. La generación de ese olor, favorecido por las condiciones de viento de los días involucrados (Fig. 4), causó molestia en la población, lo que ocasionó quejas recibidas por las autoridades actuantes.

Figura 4: Zona de ocurrencia del incidente (naranja) y rosa de vientos período 08/07/2013 – 11/07/2013 en la estación de calidad del aire de DINAMA con asiento en el Balneario Las Cañas.

    Sin embargo esta metodología no pudo correlacionarse con los otros métodos que se describen en este trabajo, dado que ninguno de ellos estaba llevándose a cabo al momento de este incidente. Tampoco se cuenta con datos de emisión de la planta donde se verificaron las fallas que provocaron las emisiones, dado que estas fueron emisiones fugitivas. En consecuencia no se tienen datos de emisión para modelar con datos meteorológicos de los días del evento y así poder establecer alguna relación adicional con el PP.

   Teniendo en cuenta los resultados presentados en las Tablas 1 y 2, se desprende que las fuentes de áreas que integran el grupo de fuentes número 1 son las responsables de las concentraciones de olor más elevadas de los días modelados por el presente estudio.

   Debido a que la altura a la cual se producen estas emisiones es a nivel de superficie, que la orografía del terreno en el área de estudio es llana y que el intercambio con la atmósfera es lento, las emisiones de olor provenientes de los grupos que poseen fuentes de área, se dispersan en las proximidades de las mismas.

   En cuanto a las emisiones puntuales, las mismas se realizan desde una altura considerable y con una velocidad de salida importante que hacen que las mismas se transporten y diluyan en la capa de mezcla.

   Al momento el trabajo cuenta con un grado de avance de un cuarto de su planificación original y por tanto es necesario aguardar su culminación para una discusión global en base a la completitud de todos los abordajes.

4. Conclusiones

   Al momento se pudo establecer la correlación de uno de los métodos con eventos verificados sucedidos en la zona. Se pretende concluir sobre la correlación de estas metodologías una vez finalizado el trabajo.

   De acuerdo a las mismas se estudiará la aplicación de estas metodologías en otros casos de estudio.

5. Reconocimiento

   Este trabajo no podría haberse realizado sin el apoyo de la Intendencia Municipal de Río Negro a través de su Dirección General de Higiene, Dirección General de Medio Ambiente y sector transporte; el Instituto de Formación Docente De Fray Bentos; la Escuela Técnica de Fray Bentos y todos los vecinos que participan activamente de los trabajos en curso.

6. Referencias

(1): Verein Deutscher Ingenieure (Alemania). VDI 3883 Part 2: Determination of Annoyance Paramneters by questioning. Repeated brief questioning of neighbour panelists. Alemania, 1993.
(2): Verein Deutscher Ingenieure (Alemania). VDI 3940 Part 1: Measurement of odour impact by field investigation – Measurement of the impact frequency of recognizable odours Grid mmeasurement. Alemania, 2006.
(3): Comité Europeo de Normalización. EN13725: Calidad de aire: Determinación de la concentración de olor por olfatometría dinámica. CEN, 2003.
(4): EPA, 2005. Environmental Protection Agency, 40 CFR Part 51, Revision to the guideline on air quality models: adoption of preferred general purpose (flat and complex terrain) dispersion model and other revisions; final rule, Federal Register.
(5): EMC, 2003. The GFS Atmospheric Model. NCEP Office Note 442, Global Climate and Weather Modeling Branch, Environmental Modeling Center, Camp Springs, Maryland.
(6): NCAR, 2013. WRF (ARW) Version 3 Modeling System User’s Guide. National Center for Atmospheric Research, Mesoscale and Microscale Meteorological Division, pp. 312.

Notas

¹ Definido como presencia del olor y el grado en el que se manifiesta.

² Definido como el grado de molestia o placer que causa el olor presente.