Air quality assessment in Patio Bonito, Colombia

Abstract

The manufacturing brick generates a direct effect in the air quality affecting the health of the surrounding communities of this type of industry. In the Colombian municipality of Nemocón, in the Patio Bonito rural locality, the majority of small and micro-sized brick fields uses craft techniques for manufacturing different types of bricks. The manufacturing plant is basically represented by a kiln and a plot of land as a farmyard; the area where these elements are concentrated is commonly named “Chircal”. Craft brickers usually use kilns of direct fire and upward firing for cooking. The main fuel used in the manufacture of bricks is coal, followed by natural gas and diesel. The present work aims to characterize air quality, taking into account the massive growth of the brick manufacturing activity in the rural locality of Patio Bonito, Nemocón, Colombia, specifically assessing the particulate matter PM10, which is one of the most critical air pollutant due to its impact on health of its inhabitants and on the local environment. The year 2013 was selected for the analysis, because the highest PM10 concentrations of the last five years that happened in that year, according to historical data from the environmental authority of Cundinamarca region. For assessing the air quality in Patio Bonito, a Gaussian air quality model named URBAIR, developed by the University of Aveiro, was applied. For an adequate operation of this model, it was necessary to collect input data as emission sources and meteorological data. The modeling periods were August 8th, November 20th and 24th 2013, when daily averaged with concentrations above 100 μg/m3, limit regulated by Colombian legislation were registered. Moreover, two improvement scenarios were proposed. The first implied replacing all the “Fuego dormido” kilns by one Tunnel kiln, because it showed the lowest PM10 emissions. The second considered the operation of “Colmena” kilns with an emission control system. Results allowed to conclude that those improvement measures can reduce the PM10 contribution to air pollution levels.

O fabrico artesanal de tijolos gera um efeito direto sobre a qualidade do ar que afeta a saúde das comunidades vizinhas a este tipo de indústria. No município de Nemocón, no distrito rural Patio Bonito, na Colômbia, a grande maioria das pequenas empresas que fabricam tijolos utilizam técnicas artesanais. As infraestruturas são basicamente representadas por um forno e uma parcela de terra denominada "Chircal". Os trabalhadores geralmente usam fornos de fogo direto abastecidos com carvão, maioritariamente gás natural e diesel. O presente trabalho tem como objetivo caracterizar a qualidade do ar, tendo em consideração o crescimento maciço da atividade de fabrico de tijolos no distrito rural de Patio Bonito, Nemocón, Colômbia, avaliando especificamente a matéria particulada PM10, que é um dos poluentes mais críticos devido ao seu impacto na saúde dos habitantes e no ambiente local. Para este estudo, foi analisado o ano de 2013, que apresentou as maiores concentrações de PM10 dos últimos cinco anos, de acordo com dados históricos da autoridade ambiental da região Cundinamarca, Colômbia. Para avaliar a qualidade do ar no Patio Bonito, aplicou-se uma metodologia de modelação da qualidade do ar recorrendo ao modelo Gaussiano URBAIR, desenvolvido pela Universidade de Aveiro. Para uma simulação adequada, foi necessário compilar dados de entrada como fontes de emissão e dados meteorológicos. O exercicio correspondeu aos períodos de 8 de agosto, 20 e 24 de novembro de 2013, com altas concentrações médias diárias de PM10, acima de 100 μg /m3, limite regulado pela legislação Colombiana. Como possíveis medidas de melhoria, foram propostos dois cenários que se avaliaram recorrendo ao modelo URBAIR. O primeiro cenário implicou a substituição de fornos “Fuego dormido” por um forno tipo túnel, devido às suas menores emissões de PM10. O segundo cenário, considerou a operação dos fornos Colmena com um sistema de controlo de emissões (ciclone). Os resultados permitiram concluir que as opções de melhoria representam uma redução significativa de PM10 até 44.3%.