Al tercer trimestre, els alumnes de 1r de batxillerat tecnològic de l'Ins. Pompeu Fabra hem dut a terme un petit treball sobre la contaminació en l'aire d'una ciutat en específic.
Dividiré l'explicació del projecte en els objectius, com hem arribat al desenllaç i quines conclusions hem tret, tot això a partir de codi basat en el llengüatge de progamació R.
La finalitat d'aquest projecte és obtenir uns gràfics mitjançant uns codis proporcionats pel professor (encara que, com és normal, sempre hi ha errors i s'han de solucionar) utilitzant les dades de la contaminació aèrea de cada ciutat. I observant aquests gràfics podrem treure unes conclusions.
Després d'explicarnos a nosaltres el context que acabo de mencionar, el profesor ens va donar aleatoriament a cadascun un paperet diferent on estava escrit el nom d'una ciutat (o en el meu cas un barri concretament).
Per preparar-ho tot, vam descarregar R 4.3.3 a l'ordinador i RStudio 2023.12.1 Build 402 i mentre s'instalaven els programes, vam accedir al Github del professor i vam descarregar els codis i csv necessaris. També vam instalar RTools.
Dins d'RStudio s'havien d'instalar (Tools --> Install Packages --> Nom biblioteca --> Install) les biblioteques requerides, les quals eren openair, tidyverse, lares i més endavant lubridate, per a executar els codis, els quals estaven dividits en 2, datadataanalysis.R i datamanipulation.R, però hi havia un tercer arxiu on estava tot junt; allcode.R.
Al mateix temps, vam buscar les dades de contaminació atmosfèrica (cadascú les del seu lloc) des de l'any 1991 fins el 2023 en format csv, a aquest arxiu li vam anomenar city.csv, i contenia totes les dades dels contaminants en una taula.
Amb tot preparat, durant les clases següents ens vam dedicar a executar les línies de codi indicades en ordre i l'arxiu primigeni city.csv va passar a city2.csv, city2b.csv i finalment city3.csv (o cityNA.csv). Avall anomenaré i explicaré per sobre certes línies de codi en específic importants o que ens han ajudat bastant.
Seguidament, tocava el moment de començar a fer gràfics (timeVariation, trendLevel, ggPlot), visualitzar diferències i treure conclusions. A continuació poso una imatge de TOTS els gràfics de cada contaminant, que per cert, en el meu cas tinc 8: NO2, H2S, SO2, noX, NO, CO, hct i hcnm. Cal remarcar que tots estan mesurats en µg/m³ menys l'CO, en mg/m³ perquè hi ha molta més quantitat al día a día.
Quan vam deixar acabat i complet el city3, vam entrar a la web de Meteocat i vam descarregar les dades del vent que ens interessaven mitjançant filtres. En el meu cas, com que no hi havien de Tarragona, vaig buscar una ciutat o poble proper que si hi tingués les dades a la pàgina, i vaig anar provant fins que em vaig quedar amb Amposta. Vaig filtrar el codi d'estació d'Amposta, que és UU, i els codis de les variables que voliem, la velocitat i direcció (ws=wind speed i wd=wind direction) del vent, que eren 30 i 31 respectivament. Després, vam fer un read d'aquestes dades en csv i vam anomenar l'arxiu "wind". Després el vam passar a wind1 eliminant algunes columnes sobrants i a wind2 fent un pivot-wider. Seguidament vam renombrar les columnes a date, ws i wd i vam fer un timeAverage per obtenir el wind3 definitiu amb la mitjana de hores. Per finalitzar el procediment amb tractament de dades vam juntar el city3 amb wind3 amb un merge en cityall i vam fer els gràfics finals, que indicaven d'on venia i amb quina força cada contaminant.
També vam calcular dues mitjanes rellevants que ho eren perquè ens aportaven valors numèrics, eren daily (mitjana diària, Imatge 19) i yearly (mitjana anual, Imatge 20), de tots els contaminants i anys. Aquestes dades numèriques ens serveixen tant per veure si algun contaminants en algun dia o any ha arribat a passar els límits (Imatge 21) situats per l'EU i la WHO (OMS).
Finalment, com a extra, el professor ens va proporcionar un codi per obrir amb Google colab el qual calcula la mitjana anual, màxima i mínima total, els deu valors més alts de totes i cadascuna de les hores i de les mitjanes diàries, els valors màxims de la mitjana de 24 hores de SO2 i de la mitjana de 8 hores de CO (ignorant valors NA) i els valors màxims i mínims de cada contaminant per any. De tot això es genera un gràfic i dona els resultats en csv i prints. Aclareixo que al codi també hi ha els valors màxims de la mitjana de 24 hores de PM10 i de la mitjana de 8 hores de O3, però com jo no tinc aquests contaminants els he eliminat per a què treballi menys i més ràpid i també que els NA son valors que es refereixen a què no s'ha mesurat el contaminant en qüestió en aquella data en específic.
De tot el treball de contaminació, es poden extreure moltíssimes conclusions útils. Abans d'anar al gra, qualsevol resultat, encara que no el mostri amb proves o imatges, el podeu buscar als gràfics o arxius numèrics (sigui quina sigui la conclusió) i veureu com coincideix a tots llocs.
Primer he recercat si cap contaminant (junt a la seva evolució al pas dels anys) ha sobrepassat els límits que heu vist abans. Primer analitzaré i diré individualment quins i quan (amb les imatges corresponents que ho justifiquen al final de tot) i després anomenaré possibles causes per les quals hi ha hagut aquest excés.
Començant per l'NO2, l'única organització que ha establert un límit ha sigut l'OMS i aquest és de 25µg/m³. En alguns contaminants els límits sobretot diaris han anat ajustant-se, i per això als anys anteriors hi havia més quantitats. Aquests es un compost que ha tingut dos pics molts alts, però mai cap dels dos han durat més d'un mes. Les hores d'aquests pics son pràcticament idèntiques, primer sobre les 10 del matí una petita pujada i després des de les 19:30 fins les 22 una pujada bastant més gran, una al febrer de 1992 i l'altra al gener de 1994. El punt més elevat va ser en aquesta darrera pujada, la del 1994, concretament de 154'42µg/m³. Després d'aquestes altes pendents, s'ha anat mantenint constant però encara així tota la zona groga indica que ja sobrepassa el límit, i no hi ha poca. Encara que al 20 de gener del 1994 hi va haber una ordre que limitava bastants coses, no tenia res a veure amb l'NO2.
L'H2S no té cap límit establert que hagi trobat. El que si que puc dir és que des de març del 1991 fins l'abril del 1994 (molt temps) es va mantenir una quantitat mitjanament elevada d'entre 4 i 5µg/m³. Entre aquesta constant hi va haber moltíssims pics (de fet el contaminant que en té més) i bastant alts;
A partir d'octubre del 1994 i abril del 1995 l'H2S es va abaixar molt, però de repent:
A l'actualitat, des de fa anys l'H2S ja no es cap importància, està en uns nivells molt més baixos.
Respecte a l'SO2, mai a sigut una gran amenaça, encara que uns mesos i sobretot un precisament es va elevar bastant. Els límits diaris, de la UE i OMS, es troben en 125µg/m³ i 60µg/m³ respectivament, per norma general l'OMS intenta limitar més els contaminants. Al novembre del 1991 hi va haber un petit imprevist d'aproximadament 60µg/m³, es va repetir exactament igual a l'any següent i al gener del 1993 es va produïr un pic de 76'13µg/m³. Aquestes petites i gran elevacions han sigut exactament a la mateixa hora, a les 13:00h del migdia, no hi he trobat cap causa. Després res rellevant, i avui dia se segueix mesurant però dona menys de 5µg/m³.
noX(o NOx) son òxids de nitrogen en general, per tant es normal que hi hagi més quantitat que d'un sol compost. Els límits de la UE per a les emissions de noX estan regulats per la Directiva sobre Emissions Industrials i la Directiva d'Emissions dels Vehicles de Motor, però no hi ha cap fix perquè varien ràpidament degut a les emissions d'òxids de tots els vehicles que, segons aquestes organitzacions que es dediquen a controlar els gasos emesos pels vehicles, van dir que hi va haber més moviment de transports. És un contaminant que no s'ha mesurat des de fa molts anys a Tarragona, es va començar a finals del 2011. Just quan es va mesurar per primera vegada al setembre va donar un alt valor de més de 100µg/m³, a les 9:00h. A l'hivern del 2012 hi va haber força sobre la mateixa hora, les 9:00h un altre cop. Per segona vegada, sobre els mesos del voltant del canvi d'any, hi ha més noX però ara, primer al novembre i decembre del 2012 hi ha sobre les 19:00-22:00h i al gener i febrer del 2013 a les 9:00h del matí, com prèviament. De nou, al desembre del 2013 de 19:00h a 22:00h i tot seguit al febrer del 2014 a les 9:00h. Després d'uns mesos de calma, va arribar-hi el punt àlgid d'aquest contaminant al desembre del 2015, a les 18:00h fins les 21:00h, tenint a les 19:00h i 20:00h una mitja de 113'2µg/m³. Avui dia s'ha relaxat en quant a pics, però és el contaminant que més perdura amb mitjes de valors medians, en compte de molt baixos com en els altres casos. Una altra conclusió que he tret és que aquest contaminant és més actiu als canvis d'anys i hiverns i no tant als estius, com es pot veure clarament al gràfic de la Imatge 5.
En quant a l'NO, en resum és el noX (pics amb mitjes als hiverns) però en menors quantitats, bàsicament perquè és el compost base d'aquest grup de contaminants. Encara així i que el que es veu a primera vista és més o menys igual, ha tinguts pics diferents. A diferència d'altres, l'NO no va ser una amenaça quan es va començar a mesurar-lo, però tampoc va tardar tant en elevar-se una mica per què al gener del 1993, a les 19:00h va tenir un petit pic de 109.67µg/m³. Cal remarcar que encara que pot semblar molts micrograms, són pocs pel contaminant en qüestió, ja que és bastant abundant a la vida quotidiana. Més tard, el desembre del 1994 va pujar una mica durant el matí per una banda i tarda-nit per altra, sobre els 114'82µg/m³ de mitja. Seguidament al gener del 1995, va arribar a l'extrem més alt de 120'12µg/m³. Després d'això, el contaminant es va mantenir mitjà-baix amb algunes insignificants pujades. Avui dia, a diferència del noX, es manté en nivells molt més baixos en tot l'any, de fet al 2023 pràcticament no s'ha enregistrat res.
El monòxid de carboni (CO) és, junt amb els noX i el CO2, el contaminant que més emet els cotxes que òbviament no son elèctrics. Aquest contaminant si que té límits establerts, els quals son de 10mg/m³ cada 8 hores, és a dir 30mg/m³ diaris més o menys, ja que està més present al dia a dia que els altres i de fet per això mateix es mesura en miligrams en compte de micrograms. Malgrat el fet dels cotxes, fins a finals del 1999 no va ser gens a tenir en compte obviant algunes petites pujades, però al novembre i desembre del 1999 es van complicar les coses, van ser dos mesos plens (sense cap moment amb una mitjana baixa) i amb pics significants, casualment sobre les mateixes hores en els dos mesos. De 8:00-10:00h (amb el punt més alt al novembre de 2'43mg/m³) d'una banda i tota la nit, de 19:00h a 23:00h amb alerta vermella. Després d'això mai ha baixat força exceptuant el 2006, i als anys 2000, 2001 i 2002 va elevar-se una miqueta. He cercat que es pot haber degut a un incendi forestal que va haber-hi durant novembre del 1999 a Tarragona.
L'hct (hidrocarburs totals) i hcnm (hidrocarburs no-metànics) són dos contaminants antiqüats que es van deixar de mesurar just a la meitat del 2000 els dos. Es van deixar de prendre mesures d'aquests grups perquè la tecnologia va avançar i ja podia analitzar compostos més específicament. Deixant-ho de costat, els dos van tenir un moment de perill màxim al setembre, octubre, novembre i desembre del 1991 de 8'9µg/m³ (molt) aproximadament. Als anys següents l'hct va ser una mica més actiu però res important i l'hcnm va desaparèixer totalment. No he trobat cap causa possible, però dedueix-ho que té a veure amb alguna fuga d'una empresa.
Dos altres possibles originadors d'aquestes pujades de contaminació poden ser els dies de Sant Joan (23 de juny) i els correfocs de Tarragona (24 de setembre).
Amb l'imatge anterior, tenint en compte que Amposta està abaix a la esquerra i Sant Salvador és adalt a la dreta (zona vermella), i els gràfics 19-24 podem concluir poques coses. Com veiem a les imatges la major part de TOTS els contaminants a Amposta prové del nord-oest (aquí vaig dubtar si seria nord-oest o sud-est, però no tendria sentit aquesta última perquè en aquella direcció hi ha purament mar) i podria ser d'un Parc Natural que hi ha al costat o fins i tot des de Zaragosa, que cuadra perfectament amb la direcció. De les zones que menys contaminació arriba és del nord-est i sud-oest, direcció Tarragona i direcció San Mateo respectivament. Tampoc hi ha moltes conclusions possibles més.
Totes aquestes dades i conclusions que acabo de mencionar podeu corroborar-les vosaltres mateixos als respectius gràfics.