Factor analysis y cluster analysis para concentraciones de PM10 en minas de carbón a cielo abierto : Cerrejón, Colombia

Abstract

RESUMEN: La mina de carbón a cielo abierto del Cerrejón, ubicada al norte de Colombia, es una de las más grandes de Suramérica. Tiene una red de calidad de aire con más de 30 años de registro de niveles de material particulado. Entre enero 2012 y noviembre 2013 se registraron las concentraciones medias diarias de PM10 cada tres días en 8 estaciones de la red de calidad de aire, utilizando muestreadores de alto volumen. De igual manera, se estudiaron las mediciones de dirección y velocidad del viento en ese periodo de tiempo. El promedio de las concentraciones de PM10 en todas las estaciones variaron entre 17,49 y 42,01μg·m-3. Estos niveles no excedieron el nivel máximo diario permisible según lo establecido en la guía de la Organiza ción Mundial de la Salud. Las técnicas de factor analysis (FA), cluster analysis (CA) y dirección y velocidad del viento fueron utilizados para inferir sobre las principales fuentes de contaminación y para determinar los patrones especiales de las concentraciones de PM10. El FA identifico dos grupos con tres estaciones cada uno con el mismo comportamiento de concentraciones. Estos dos grupos tienen tajos (o canteras) de extracción viento arriba de su ubicación. Los resultados de CA mostraron tres clúster diferenciables con las mismas estaciones obtenidas en el FA. Los resultados de FA, CA y dirección y velocidad identificaron como fuentes potenciales de emisión los tajos o canteras de carbón ubicados viento arriba de las estaciones.

ABSTRACT: The Cerrejon coal mine in the north of Colombia is one of the largest open pits in South America. The Cerrejon has an air quality monitoring network with over 30 years of records of the levels of particulate material. Between January 2012 and November 2013, the mean daily concentrations of PM10 were registered in eight stations of the air quality monitoring network using high volume samplers. Similarly, measurements of wind speed and direction were studied during this period. The average concentrations of PM10 in the eight stations varied in the range 17,49-42,01μg·m-3. These levels do not exceed the maximum permissible daily level as laid down in the guide of the World Health Organization. The techniques of factor analysis (FA) and cluster analysis (CA) as well as the wind direction and speed were used to infer the main sources of pollution and to determine the special patterns of PM10 concentrations. The FA identified two groups with the same concentration behavior; these two groups have extraction pits located upwind. The results of the CA showed three differential clusters with the same stations identified in the FA. These techniques identified the coal pits located upwind of the stations as potential sources of PM10.