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Articulo de referencia

SIG en la contaminación ambiental

El SIG en la contaminación ambiental es el uso de software SIG para mapear y analizar contaminantes en la Tierra, incluyendo la contaminación del suelo , la contaminación del ag...

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El SIG en la contaminación ambiental es el uso de software SIG para mapear y analizar contaminantes en la Tierra, incluyendo la contaminación del suelo , la contaminación del agua y la contaminación del aire . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Se utilizan varios métodos SIG para realizar análisis espaciales de contaminantes para identificarlos, monitorearlos y evaluarlos. El SIG puede utilizar otras tecnologías para avanzar en su proceso de análisis, incluyendo la teledetección , LIDAR , GeoAI y WebGIS. [ 4 ] Un método incluye la interpolación espacial, que permite un enfoque más eficiente para la remediación y el monitoreo de contaminantes del suelo y del agua. La contaminación por metales y otros contaminantes se ha convertido en un problema ambiental significativo después de la industrialización en muchas partes del mundo. [ 5 ] Como resultado, las agencias ambientales están a cargo de la remediación, el monitoreo y la mitigación de los sitios de contaminación del suelo . El SIG se utiliza para monitorear sitios de contaminantes metálicos en la Tierra para identificar sitios de alto riesgo donde se necesita remediación y monitoreo.

SIG en la contaminación del suelo

La contaminación del suelo por elementos pesados ​​puede encontrarse en entornos urbanos, lo que puede atribuirse a emisiones del transporte, actividades industriales y procesos naturales, como los niveles de fondo (lixiviación de elementos pesados ​​de minerales por meteorización). Algunas de las áreas de suelo más contaminadas se encuentran alrededor de minas, incluidas las de Eslovenia , Bosnia y Herzegovina , y en los Estados Unidos (Sitio Superfund de Sulphur Bank en California). [ 5 ] [ 6 ] [ 3 ] La contaminación del suelo por metales pesados ​​puede representar una amenaza para la salud humana a través del contacto directo e indirecto. Además, también puede provocar ecotoxicidad , lo que dificulta el funcionamiento saludable de los ecosistemas. [ 7 ] En un área de estudio, se utiliza SIG para el análisis de la relación espacial de los contaminantes dentro del suelo.

Contaminación del suelo en Eslovenia

En Idrija , Eslovenia, una mina de mercurio (Hg) estuvo en funcionamiento durante más de 500 años, liberando una cantidad significativa de emisiones de Hg a la atmósfera. Estas emisiones de Hg fueron absorbidas por la superficie del suelo, lo que provocó la liberación y difusión de Hg a través de los poros del suelo. [ 3 ] El estudio tuvo como objetivo calcular el flujo de emisión de Hg durante cuatro meses estacionales en un año. Para lograr esto, se desarrolló un modelo de emisión de Hg:

lnF Hg =E a /(R*T s )+n*ln[Hg] s +m+0.003*R z Ecuación 1

donde F Hg es el flujo de emisión de Hg, E a es la energía de activación , R es la constante de los gases , T s es la temperatura del suelo, n y m son constantes, [Hg] s es la concentración de Hg, y 0,003* R z tiene en cuenta la radiación solar ya que la radiación solar tiene efecto sobre la temperatura; por lo tanto, la radiación solar tiene efecto sobre el flujo de emisión de Hg. [ 3 ] Una vez recopilados los datos de concentración de Hg, se preparó un modelo esquemático para la entrada de SIG, que consistía en un modelo digital de elevación (MDE), un mapa satelital de uso del suelo y datos EARS. [ 3 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 2 ] Utilizando el método de ponderación de distancia inversa (IDW) de las herramientas geoestadísticas en ArcGIS 9.3, se ha producido un modelo ráster de la concentración de Hg para el área de Idrija. [ 3 ] [ 2 ] [ 10 ] [ 9 ]

El modelo ráster en ArcGIS proporcionó una visualización de la distribución espacial de las emisiones de Hg, mostrando que las mayores emisiones de Hg se concentraban en la ubicación donde operaba la mina de Hg. [ 3 ] El estudio encontró que las emisiones de Hg eran más altas durante el mes de julio, mostrando una fuerte correlación entre las emisiones de Hg y los cambios estacionales de temperatura y radiación solar. [ 3 ]

SIG en la contaminación del agua

Los SIG pueden ayudar a evaluar y mitigar la contaminación del agua al proporcionar una visualización de los contaminantes en un área. Los contaminantes que se analizan pueden ser de origen natural, como desechos volcánicos, lixiviación de minerales o intrusión de agua salada. También pueden ser antropogénicos, como desechos industriales, escorrentía agrícola o derrames de petróleo. [ 11 ] Los SIG permiten el análisis espacial de las fuentes de contaminación, el movimiento y el impacto de diferentes contaminantes utilizando diferentes métodos, incluyendo interpolación espacial, teledetección y modelado hidrológico. [ 11 ] Además, los modelos estadísticos pueden ayudar a predecir áreas con mayor riesgo de contaminación. [ 11 ] Uno de los problemas relacionados con los contaminantes del agua es la contaminación de las aguas subterráneas , que impacta los ecosistemas y la salud humana.

Índice de resumen DRASTIC modelado mediante SIG

Bajo ciertos parámetros hidrológicos, algunos acuíferos son más propensos a la contaminación que otros . Los parámetros que se toman en consideración al calcular la vulnerabilidad de los acuíferos a la contaminación son la profundidad del agua (factor d), la recarga neta (factor r), el medio del acuífero (factor a), el medio del suelo (factor s), la topografía (factor t), el impacto de la zona vadosa (factor i) y la conductividad hidráulica (factor c), que juntos forman DRASTIC. [ 12 ] [ 13 ] Además, hay un factor de ponderación asociado a cada uno de los parámetros que puede variar de uno a cinco. Además, cuanto menores sean los números del índice DRASTIC después de la evaluación del acuífero, menor será el riesgo de contaminación del acuífero en esa área. [ 12 ] Estos siete parámetros derivan la puntuación del índice resumen DRASTIC, que determina cuáles son más propensos a la contaminación que otros. La importancia de la puntuación del índice resumen DRASTIC es que muestra las áreas que son más propensas; Como resultado, las autoridades estatales o locales, según la magnitud del problema, implementarán las medidas necesarias para prevenir o mitigar la contaminación del suministro de agua. Mediante SIG, se elaboró ​​un mapa para los siete condados de Florida (Hillsborough, Polk, Manatee, Hardee, Sarasota, DeSoto y Charlotte), que muestra el índice de resumen DRASTIC para el Sistema Acuífero Floridano, el Sistema Acuífero Superficial y el acuífero de Otras Rocas. El mapa resultante es una combinación de múltiples capas superpuestas, como se muestra en la Figura 1 .

SIG en la contaminación atmosférica

Los SIG se utilizan para estudiar y monitorear la contaminación del aire mediante el mapeo de la distribución espacial de contaminantes. Los contaminantes atmosféricos comunes incluyen material particulado (PM), óxidos de nitrógeno (NO x ), dióxido de azufre (SO 2 ), monóxido de carbono (CO), ozono (O 3 ) y compuestos orgánicos volátiles (COV). [ 14 ] Estos contaminantes pueden originarse a partir de actividades industriales, emisiones vehiculares y eventos naturales como incendios forestales. Los SIG permiten analizar los patrones de distribución de contaminantes, los niveles de exposición y los cambios a lo largo del tiempo. Este análisis espacial puede ayudar a las agencias de salud pública, investigadores y responsables políticos a evaluar la calidad del aire para identificar poblaciones en riesgo y respaldar estrategias de mitigación de la contaminación atmosférica.

Contaminación del aire en el Mar de Salton

Los cambios en la línea costera del Mar de Salton, ubicado en el sur de California, se monitorean mediante SIG. Estos cambios tienen impactos significativos en la calidad del aire y la salud pública en el área circundante. El Mar de Salton, formado en 1905 cuando el río Colorado inundó una cuenca desértica por debajo del nivel del mar, ha sido fuertemente contaminado por la escorrentía agrícola, que depositó pesticidas, fertilizantes y otros contaminantes en el lago, creando condiciones insalubres para la vida silvestre. [ 15 ] [ 16 ] El Acuerdo de Cuantificación de Liquidación (QSA) de 2003 redujo el flujo de agua hacia el Mar de Salton, lo que provocó que se encogiera y expusiera más de su lecho lacustre, que se ha convertido en una fuente de polvo en suspensión contaminado por años de actividad agrícola. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Esto generó preocupaciones de salud pública para las comunidades cercanas, que a menudo son trabajadores agrícolas y comunidades de color, experimentando altas tasas de problemas respiratorios. [ 17 ] Los sistemas de información geográfica (SIG) y las técnicas de análisis espacial desempeñan un papel crucial en estos esfuerzos al mapear la exposición del lecho del lago e identificar las áreas de mayor riesgo. [ 16 ]

El estudio, liderado por investigadores de la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Loma Linda en colaboración con organizaciones de base y la comunidad local, tuvo como objetivo rastrear los cambios en la línea costera en la Costa Norte del Mar de Salton mediante el uso de imágenes satelitales históricas, mapeo con globos y modelado de la calidad del aire con el uso de ArcGIS y otro software. [ 16 ] De 2018 a 2021, una cámara acoplada a un globo meteorológico capturó imágenes de la Costa Norte, que luego se compararon con imágenes satelitales tomadas de 2002 a 2018, para analizar los cambios en la línea costera a lo largo del tiempo. [ 16 ] Sus resultados mostraron que la tasa de retroceso de la línea costera aumentó después de los cambios en las políticas de gestión del agua. Entre 2002 y 2017, la tasa promedio de retroceso fue de aproximadamente 12,5  m (4  pies), pero aumentó a una tasa promedio de 38,5  m (120  pies) por año entre 2017 y 2020. [ 16 ] Utilizando modelos de predicción, se espera que la Costa Norte retroceda 150 m adicionales para 2030 y 172 m para 2041, lo que seguirá afectando la salud pública. [ 16 ] [ 17 ]

Para evaluar el impacto en la calidad del aire, se empleó un modelo de transporte químico (WRF-Chem) para simular y predecir las emisiones de contaminación por polvo, específicamente PM10, del lecho lacustre expuesto. [ 16 ] El modelo encontró que se espera que la expansión del lecho lacustre expuesto empeore significativamente la exposición a PM10 para las comunidades locales, aumentando el riesgo de problemas de salud respiratoria para los residentes alrededor del Mar de Salton. [ 16 ] Este trabajo, utilizando SIG, contribuye a la investigación en curso, la mitigación y los problemas de salud pública relacionados con la reducción del Mar de Salton y sus sedimentos expuestos que impactan la calidad del aire.

Referencias

  1. ↑ Demers, MN (2003). Fundamentos de los sistemas de información geográfica. John Wiley & Sons, Inc.
  2. 1 2 3 Longley, PA, Goodchild, MF, Maguire, DJ, & Rhind, DW (2005). Sistemas de información geográfica y ciencia . John Wiley & Sons Ltd.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 Kocman, D., & Horvat, M. (2011). Emisión de mercurio de fuentes difusas de la región de la mina de mercurio de Idrija: modelo de emisión de mercurio SIG. Journal of Environmental Management , 1–9.
  4. ↑ Calka, Beata; Szostak, Marta (2025-03-14). "Monitoreo y análisis ambiental basado en SIG" . Ciencias Aplicadas . 15 (6): 3155. doi : 10.3390/app15063155 . ISSN 2076-3417 . 
  5. 1 2 Jasminka, A., & Robert, S. (2011). Distribución de elementos químicos en una antigua zona metalúrgica, Zenica. Geoderma, 71–85.
  6. ↑ Nacht, DM, y otros, et al. (2004). Emisiones atmosféricas de mercurio y especiación en el sitio Superfund de la mina de mercurio de Sulphur Bank, norte de California. Environmental Science Technology, 1977–1983.
  7. ↑ Hou, Deyi; O'Connor, David; Nathanail, Paul; Tian, ​​Li; Ma, Yan (diciembre de 2017). "SIG integrado y análisis estadístico multivariado para la evaluación a escala regional de la contaminación del suelo por metales pesados: una revisión crítica" . Environmental Pollution . 231 (Pt 1): 1188–1200 . Bibcode : 2017EPoll.231.1188H . doi : 10.1016/j.envpol.2017.07.021 . PMID 28939126 . 
  8. ↑ Lillesand, TM, Kiefer, RW y Chipman, JW (2008). Teledetección e interpretación de imágenes. John Wiley & Sons, Inc.
  9. 1 2 Demers, MN (2003). Fundamentos de los sistemas de información geográfica . John Wiley & Sons, Inc.
  10. ^ Gorr, WL y Jurland, KS (2008). Tutorial SIG. Tierras rojas: ESRI.
  11. 1 2 3 Nelson, JR; Grubesic, TH; Sim, L.; Rose, K.; Graham, J. (agosto de 2015). "Enfoque para evaluar la vulnerabilidad costera a los derrames de petróleo para la prevención y preparación utilizando SIG y el modelo de ocurrencia de reventones y derrames" . Ocean & Coastal Management . 112 : 1–11 . Bibcode : 2015OCM...112....1N . doi : 10.1016/j.ocecoaman.2015.04.014 . OSTI 1240138 . 
  12. 1 2 Bukowski, P., Bromek, T., & Augustyniak, I. (2006). Uso del sistema DRASTIC para evaluar la vulnerabilidad del agua subterránea a la contaminación en áreas mineras de la cuenca carbonífera de Alta Silesia. Mine Water and the Environment , 15–22.
  13. ↑ Cobertura drástica del sistema acuífero intermedio. (1 de noviembre de 2002). Recuperado el 17 de abril de 2011 de la Biblioteca de Datos Geográficos de Florida: http://www.fgdl.org/metadataexplorer/explorer.jsp
  14. ↑ Vallero, Daniel (2014), "Introducción" , Fundamentos de la contaminación atmosférica , Elsevier, pág. 1, doi : 10.1016/b978-0-12-401733-7.02001-6 , ISBN  978-0-12-401733-7, consultado el 12 de mayo de 2025
  15. 1 2 Frie, Alexander L.; Dingle, Justin H.; Ying, Samantha C.; Bahreini, Roya (2017-08-01). "El efecto de un lago salino en retroceso (el mar de Salton) en la composición de la materia particulada en el aire" . Environmental Science & Technology . 51 (15): 8283– 8292. Bibcode : 2017EnST...51.8283F . doi : 10.1021/acs.est.7b01773 . ISSN 0013-936X . PMID 28697595 .  
  16. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Sinclair, Ryan G.; Gaio, Josileide; Huazano, Sahara D.; Wiafe, Seth A.; Porter, William C. (2024-10-17). "Un enfoque de mapeo con globos para pronosticar aumentos en PM10 desde la línea costera menguante del Mar de Salton" . Geographies . 4 (4): 630– 640. doi : 10.3390/geographies4040034 . ISSN 2673-7086 . 
  17. 1 2 3 Cheney, Ann Marie; Ortiz, Gabriela; Trinidad, Ashley; Rodriguez, Sophia; Moran, Ashley; Gonzalez, Andrea; Chavez, Jaír; Pozar, María (2023-06-01). "Perspectivas de cuidadores latinos e indígenas mexicanos sobre el entorno del Mar de Salton en el asma infantil, la salud respiratoria y las afecciones de salud coexistentes" . Revista Internacional de Investigación Ambiental y Salud Pública . 20 (11): 6023. doi : 10.3390/ijerph20116023 . ISSN 1660-4601 . PMC 10252982. PMID 37297627 .   
  • https://www.usgs.gov/
  • http://www.fgdl.org/