The color of urban dust as indicators of contamination by heavy metals

The color of urban dust as indicators of contamination by heavy metals

According to the World Health Organization six million people die each year from exposure to environmental pollution, there is no doubt the deadly risks of exposure to contaminants.

The diagnostics of contamination by heavy metals is not regularly performed because of high cost and substantial effort required. However, these heavy metals directly affect the health of the population. Since ash and flue gases prints a dark color in soils, the color itself may be a proxy indicator.

On the other hand, the view, based on shapes and colors, it is our first tool to obtain information, make assessments and make decisions. However, the information obtained visually carries a high level of subjectivity but, in recent years, devices have been developed which measure the color objectively and are not costly. Ash and flue gases give a dark colored to urban dust so that the color may be a proxy indicator. Urban dust is a mixture of soil with particles from pollution.

The aim of this work is to try to find a relationship between the color of urban dusts and the concentrations of heavy metals.

In total, 86 samples were analyzed of urban dusts from Ensenada, Baja California. Color was estimated with a colorimeter and specific color indexes were obtained. In addition, the heavy metals concentrations were determined by XRF and results were analyzed by statistical methods.

figura 1

Figure 1. City of Ensenada Baja California, Mexico

The discriminant analysis forms four groups of samples considering color indexes. Multiple regressions of color indexes vs heavy metals by group were performed obtaining an IH with r2= 0.58 to 1, IR r2= 0.67 to 1; and IS r2= 0.31 to 1, all P values <0.09.2013-04-04 09.46.42

Figure 2. Note the difference in color of topsoil  (1-2 cm)

The Kruskal-Wallis test showed statistically significant differences between the mean of each color group with Ni, Cu, Zn, Pb and Rb. Therefore, the color indices of urban dusts can be considered proxy indicators for its low cost, fastness and reliability.


IC Pb

Figure 3. Lead map in urban dust

Gray colored urban dust contains greater concentrations of Pb, Cu, Zn and Ni.

In this study, a methodology has been established in order to identify the pollution urban dust. The steps are:

  • Analyze the color urban dust using the Munsell color chard
  • Measure the color of urban dust and calculate the soil color indices
  • Group the urban dust samples by Munsell colors and validate the groups by means of a discriminant analysis  with color indices as independent variables
  • Analyze the heavy metals in the urban dust
  • Validate the formation the color groups with a discriminant analysis considering heavy metals as independent variables
  • Carry out the multiple regressions between the color indices and the heavy metals

Now we have a new indicator of heavy metal pollution in urban dusts a good, nice and cheap indicator.

Cortés JL., F. Bautista, P Quintana, D.  Aguilar y A. Goguichaichvili. 2015. The color of urban dust as an indicator of contamination by potentially toxic elements: the case of Ensenada, Baja California, Mexico. Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del  Ambiente, 21(3):255-266.  http://www.chapingo.mx/revistas/forestales/contenido.php

http://www.chapingo.mx/revistas/forestales/contenido.php?id_articulo=2026&id_revistas=3

 

Degradación del ambiente y trabajo esclavo, el caso de la ropa barata en Europa

Degradación del ambiente y trabajo esclavo, el caso de la ropa barata en Europa

Junio 5 día del medio ambiente, la ONU llama a tener un consumo responsable (http://www.pnuma.org/), utiliza el lema “Siete mil millones de sueños. Un solo planeta” es correcto que el mensaje vaya en general o es necesario ponerle un destinatario?
Para responder a esa pregunta les comento como la motivación que me lleva a escribir esta reflexión.
Hace unos días tuve la necesidad de comprar uno pantalón, con los arriba de 30 grados Celcius del verano el traje no va bien. Y que me llevo una sorpresa, pantalón de 12 a 15 euros, como soy de estatura baja y fornido (unos 15 kg demás) debo llevar el pantalón a arreglar (solo cortar y coser la parte de abajo), con la sorpresa de que eso vale de 4 a 6 euros, ¿que pasa aquí? ¡la mitad de lo que cuesta el pantalón!
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Por la noche, en la tv española (la sexta) veo un reportaje que explica parcialmente el asunto de la ropa barata en Europa. El modelo de negocio es el siguiente:
Bajo costo de producción
• Con base en trabajo semi-esclavo en Marruecos, 12 h, bodegas sin ventilación, salarios menores al mínimo del mismo marruecos.
• En España pocos diseñadores que piratean diseños
Distribución y Ventas
• Exporta a España y distribución a toda Europa, con etiqueta: hecho en España, lo cual es un engaño para el cliente pero que no es delito y no es fraude. Trabajo para los Eurodiputados.
• Clientes felices, roperos o closets llenos, se cumple el sueño de muchos. “Este es el motor del negocio”
• Tiendas formalmente establecidas en lugares comerciales con marcas baratas

La consecuencia evidente radica en que los precios baratos arruinan a los empresarios textiles españoles, lo cual conduce al cierre de empresas y paro (desempleo).
No se habló del pasivo ambiental, es obvio que las empresas que fabrican la ropa en Marruecos no le darán tratamiento a las aguas residuales y estas son vertidas al ambiente. El tratamiento de las aguas residuales de la industria textil es muy difícil de realizarlo y además muy costoso porque dichas aguas residuales tienen una mezcla de compuestos, como alta carga orgánica, color, metales pesados, otros compuestos orgánicos tóxicos (fenoles clorados por ejemplo) o compuestos tóxicos que se forman al descomponerse los colorantes.
Que perjuicios a la salud de los usuarios de esa ropa barata y al ambiente ocasionan los tintes y las telas con sus metales pesados y compuestos orgánicos tóxicos? No lo sabemos.
El mensaje de la ONU “Siete mil millones de sueños. Un solo planeta” debe tener destinatarios. El planea aguanta más de siete mil millones de personas lo que no aguanta es una sociedad de alto consumo de energía y de recursos naturales. El mundo no tiene un problema de cantidad de gente, el problema es de calidad.
¿Será necesario ir pensando en un número de prendas por persona ecológicamente viable?

Los servicios ambientales de los árboles en las zonas urbanas: confort térmico, absorción y adsorción de metales pesados

Los servicios ambientales de los árboles en las zonas urbanas: confort térmico, absorción y adsorción de metales pesados

(Texto realizado en español, las traducciones se realizan automáticamente)

El efecto de la isla de calor en la ciudades por la sustitución de la cubierta vegetal por urbanización es bien conocida, lo que sucede es que la radiación solar calienta la zona urbana, el aire se calienta y sube a las capas más altas de la atmósfera lo cual ocasiona la atracción del aire menos caliente de las zonas periurbana y rural lo que propicia a su vez que la precipitación pluvial llegue a la zona urbanizada, es decir, más agua en donde no se necesita y donde se propician inundaciones (zona urbana) y menos agua donde hace mucha falta para los cultivos (Zonas periurbana y rural). El efecto de la isla de calor se hace más intenso por el nivel del tránsito vehicular y por el uso del aire acondicionado.

Los árboles disminuyen entre 5 y 10 grados Celsius la temperatura del suelo y la disminución de la temperatura llega a ser mayor si se mide sobre asfalto o cemento. El efecto de la sombra y del aumento de la humedad por transpiración de los árboles son las causas del confort que brindan las zonas arboladas. El mejoramiento del paisaje y la sensación de relajación de la gente son dos servicios más que brindan los árboles. Los árboles urbanos fijan el suelo, evitan la erosión, atraen y son refugio de fauna silvestre, además de que producen oxígeno.

Ficus

En los últimos años se han reportado diversos estudios en los cuales se fundamente la importancia de los árboles como captadores de metales pesados y partículas PM10 (partículas menores de 10 micras que pueden ser ingeridas por humanos) en las hojas justo a la altura que respiramos, un servicio ambiental poco conocido. La adsorción de partículas PM10 y de los metales pesados en las hojas de los árboles son particularmente importantes porque dichas partículas PM10 y de menor tamaño junto con los metales pesados son causantes de cáncer en humanos. Las partículas PM10 pueden ser inaladas o ingeridas por la gente de esa manera entran al cuerpo y causan daño a los humanos.

Algunos problemas que ocasionan los árboles en zonas urbanas son la destrucción de las aceras o banquetas, la proliferación de fauna nociva (palomas y sus excrementos), generación de basura (hojarasca), daños al cableado eléctrico y telefónico; entre otros.

Sin embargo, falta mucho por conocer y muchas preguntas por responder, es necesario realizar mayores estudios sobre el arbolado urbano para conocer mejor sus servicios ambientales y disminuir los efectos negativos que pudieran tener, así como trabajar en una mejor selección de las especies a utilizar en las ciudades considerando la diversidad climática, edáfica y geológica de cada zona.

La importancia de la geoestadística en estudios geográficos (ambientales, sociales, ecológicos, etc.)

La importancia de la geoestadística en estudios geográficos (ambientales, sociales, ecológicos, etc.)

(Texto realizado en español, las traducciones se realizan automáticamente)

Hace algunos meses comentaba con un amigo que me habían rechazado un artículo en una revista geográfica, el tema era sobre los metales pesados y técnicas geoestadísticas. Mi colega me comentó que tal vez porque la geoestadística no es parte de la geografía, me quedé sin palabras.

¿Qué es la geoestadística? La palabra compuesta viene de tierra y estadística, algo así como la estadística terrestre su antecesor es la geometría, las mediciones de la tierra. Se dice que los egipcio es eran expertos medidores de las parcelas porque el río Nilo año con año inundaba las parcelas y movía las mojoneras, por esa razón fueron expertos medidores de tierras. Luego los griegos generaron la teoría, es decir, la geometría. Ya en el siglo XX, en la minería y ante los miles de datos que se necesitaban para identificar el “camino de la veta” de los minerales preciosos, particularmente oro y plata, se encontraron los patrones de distribución espacial que seguían dichas vetas.

En términos generales, esta disciplina es útil para encontrar los patrones de distribución espacial de variables numéricas y con esto hacer una interpolación mediante la cual se puede hacer un mapa.

A grandes rasgos la estadística se maneja de la siguiente forma:

  • Primero se debe contar con una matriz de datos con su posición geográfica de la variable de interés.
  • Luego hace un análisis exploratorio de datos para conocer la distribución de los datos y con esto decidir si se trabaja con la base de datos sin modificar o si se requerirá transformar los datos para lograr una distribución normal o de campana de gaus.

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  • Posteriormente se elabora un semivariograma para identificar el patrón de distribución espacial de los datos por comparación con patrones de distribución teóricos, así se tiene un semiariograma teórico y uno experimental, el grado de ajuste o de semejanza entre ambos modelos le da la validez al semivariograma experimental. Hay varios modelos de distribución espacial, como exponencial, esférico, lineal, etc.

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  • A continuación se procede a elaborar una interpolación, es decir a estimar los valores de la variable de interés en sitios no muestreados. Los métodos de interpolación también son varios, algunos de ellos son de la “familia Kriginkg” ordinario, simple, universal e indicador, Co-Kriging, así como  los polígonos de Thiessen y ponderación en función inversa de la distancia, entre otros.
  • Por último se hace el mapa con todos sus componentes.

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Una de las ventajas de la geoestadistica es que podemos conocer la incertidumbre de la medición y eso ya es un gran avance. Además es posible utilizar covariables para estimar de manera indirecta valores de la propiedad o variable principal en sitios no muestreados (CoKriging) y por lo tanto hacer mejores mapas. También es posible hacer mapas probabilísticos de zonas que superar un valor umbral de la variable de interés o principal (Kriging Indicador).

La variable principal o la variable de interés y sus aplicaciones son para una amplia gama de disciplinas ambientales, tales como la agricultura, geología, edafología, hidrología, ecología, oceanografía, silvicultura, meteorología y la climatología, así como para las disciplinas socioeconómicas como la geografía humana, econometría espacial, epidemiología y la ordenación del territorio, y otras tantas cosas como variables numéricas haya pero con su localización geográfica. Aunque su localización puede ser temporal, meses vs años o días vs meses.

Actualmente la geoestadística se ha popularizado porque las computadoras facilitan el trabajo del manejo de datos, porque hay software que facilita las operaciones matemáticas, porque el GPS es económico y porque el ambiente es de capital importancia en nuestros días.

Existen organizaciones que trabajan para mejorar la precisión espacial de las estimaciones y utilizan la geoestadística y otras técnicas, como la siguiente: Spatial accuracy http://web2.geo.msu.edu/sa14/program.html y Spatial statistic society http://www.spatialstatisticsconference.com/spatial-statistics-society.html; también hay revistas especializadas en este tema, como: Spatial statistic http://www.journals.elsevier.com/spatial-statistics/; o Spatial statistic and modeling http://www.springer.com/mathematics/probability/book/978-0-387-92256-0
Dicho lo anterior, ¿Ustedes consideran que la geoestadística es parte de la geografía?, me gustaría conocer su opinión, dejen un comentario por favor.

 

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