La caña de azúcar: ¿una amarga externalidad?*
Not so sweet sugar cane
Eleonora Dávalos Álvarez**
* Agradezco la colaboración de la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca, el Hospital San Vicente de Paúl de Palmira y la Empresa de Energía del Pacífi co, los comentarios de los profesores Henry Sámaca, Ana María Ibáñez y Juan Carlos Echeverry, y la ayuda brindada por Leonardo Morales en la construcción de este documento.
** Asistente de Investigación Convenio BID-Gobernación de Antioquia. Alianza de Antioquia por la Equidad, Medellín, Colombia. Correo electrónico: eleonora.davalos@antioquia.gov.co.
Este artículo fue recibido el 15 de enero de 2007, modifi cado el 14 de mayo de 2007 y aceptado el 17 de mayo de 2007.
Resumen
]]> Existen numerosos estudios acerca de la relación entre la contaminación del aire y las enfermedades respiratorias, pero generalmente han sido realizados en grandes ciudades de países desarrollados donde dicho problema es asociado a las emisiones de fuentes móviles y fi - jas. Esta investigación se centra en una pequeña ciudad de Colombia: Palmira (Valle del Cauca) con no más de 300.000 habitantes, pero con un serio problema de contaminación originado por la quema de la caña de azúcar. De este modo, se plantea una función lineal para establecer si la quema de la caña de azúcar tiene relación con la concentración de partículas menores a diez micras (PM10), seguida de una función concentración-respuesta para establecer si las variaciones en la concentración de PM10 afectan la morbilidad. La relación entre la quema de la caña de azúcar y la concentración de PM10 se estimó por medio de un modelo de mínimos cuadrados ordinarios, mientras que en la relación entre las variaciones en la concentración del PM10 y la morbilidad se empleó un modelo Poisson. En ambas estimaciones se utilizaron datos de series de tiempo diarias entre febrero y junio de 2004. Se halló una asociación positiva entre aumentos en la quema de la caña de azúcar y la concentración del contaminante, seguida de una relación positiva entre la concentración del contaminante y el número de consultas médicas por infecciones respiratorias agudas (IRA). Este documento analiza por primera vez los efectos de la quema de la caña de azúcar en la salud pública en Colombia.Palabras clave: infecciones respiratorias agudas, contaminación del aire, salud pública.
Clasificación JEL: I18, Q53.
Abstract
There have been many studies on the relationship between air pollution and respiratory health, but these have usually been conducted in large cities of developed countries, where pollution is associated to mobile and fi xed-source emissions. This study was conducted in a small Colombian city of fewer than 300,000 residents, but with substantial air pollution from sugar cane burning. To establish how sugar cane burning relates to respiratory health, a lineal function was used to describe the relationship between controlled sugar cane burns and the concentration of particles less ten microns (PM10), and a concentration-response function to relate the concentration of PM10 and the occurrence of respiratory disease. The relationship between burning and PM10 concentration was estimated with a least-square model, while a Poisson model described the relationship between PM10 concentration and disease occurrence. Both estimates used daily time series data between February and June for each variable. A positive association between sugar cane burns and the concentration of pollutants was found, as well as a positive relationship between concentrations of pollutants and the number of daily hospital admissions for acute respiratory illnesses (ARI). These analyses document for the fi rst time the effects of controlled sugar cane burns on public health in Colombia.
Key words: acute respiratory illnesses, air pollution, public health.
JEL Classification: I18, Q53.
Introducción
Los países en desarrollo se encuentran frente a un nuevo y creciente problema, la contaminación del aire. Los elevados niveles de contaminación son un riesgo para la salud de los habitantes de estos centros urbanos. Sin embargo, el parque automotor y la industria siguen creciendo, haciendo que las mediciones diarias superen los estándares sugeridos por The United States Environmental Protection Agency (EPA). Como resultado, la quinta parte de las enfermedades se originan por factores ambientales (Martínez, 2003) y en Colombia, se estima que anualmente mueren 6,040 personas a causa de la contaminación atmosférica (Banco Mundial, como se cita en Minambiente 2006), manifestada a través de enfermedades cardiopulmonares, cáncer de pulmón e infecciones respiratorias agudas (IRA).
]]> La relación entre contaminación y morbilidad o mortalidad, ha sido objeto de numerosos estudios en la última década, especialmente para emisiones originadas por fuentes móviles (automóviles) y fijas (industrias), pero con escasas investigaciones en fuentes de área (quemas agrícolas). Existe, por lo tanto, incertidumbre acerca de la magnitud del efecto que puede generar esta práctica agrícola sobre las poblaciones vecinas. Pese a lo anterior, se lleva a cabo en Colombia durante todo el año como parte del proceso productivo de la caña de azúcar. Dicha actividad agrícola se extiende por todo el sur occidente del país, a lo largo del valle geográfico del río Cauca (Anexo 1), ocupando 200,000 hectáreas las cuales son sembradas y cortadas con intervalos de 12 meses aproximadamente, es decir, se corta y quema caña de azúcar diariamente.El objetivo de este artículo es analizar el impacto de la quema de caña de azúcar sobre la salud de la población vecina. Para ello se emplea el municipio con mayor área de caña de azúcar sembrada en Colombia: Palmira (Valle del Cauca), el cual es un sitio propicio para analizar una de las externalidades que se puede derivar de esta práctica agrícola. En este municipio, se desconoce qué proporción de la contaminación es emitida por esta actividad y no se ha identificado el impacto que esta contaminación está generando en sus habitantes. No obstante, es la principal actividad productiva de la región, razón por la cual esta investigación tiene como objetivos: i) Estimar una aproximación a la magnitud de emisiones generadas por las tres fuentes, ii) Establecer la asociación entre dichas emisiones y la quema de la caña de azúcar y, iii) Determinar la relación entre las fluctuaciones en la concentración de PM101 y la morbilidad por IRA.
Estas estimaciones se llevan a cabo a través de la construcción de una función lineal que establece la relación entre la contaminación atmosférica y las tres fuentes. Posteriormente se emplea una función concentración-respuesta para estimar la relación entre morbilidad y contaminación, con base en información suministrada por la autoridad ambiental y el principal hospital del municipio. La función se construye bajo el enfoque de un estudio ecológico y se estima a través de un modelo Poisson.
La presente investigación se compone por cinco secciones. La sección I realiza una descripción de la literatura existente. La sección II expone el modelo teórico que se busca aplicar al estudio de caso. En la sección III se describe la información utilizada, los métodos y la estimación empleada, a fi n de presentar los resultados en la sección IV. Por último, se plantean algunas conclusiones y recomendaciones en la sección V.
I. La Contaminación del Aire, la Morbilidad y la Mortalidad
Un medio ambiente sano permite el correcto desarrollo físico y mental de los individuos. En consecuencia, cambios en la calidad ambiental alteran positiva o negativamente la calidad de vida, aumentando o disminuyendo la probabilidad de enfermedad o muerte. Un cambio negativo en el medio ambiente, a través de un aumento de la contaminación, ocasiona un incremento en la morbilidad y mortalidad y, por ende, una caída en el bienestar.
La contaminación del aire es una externalidad negativa que implica una pérdida de bienestar. En este caso, la externalidad se aborda desde la morbilidad. El área de estudio de esta investigación se limita al municipio de Palmira, el cual está ubicado en el valle geográfico del río Cauca, al sur occidente de Colombia, con una población aproximada de 294,000 habitantes y un área plana de 505 Km2 de los cuales el 97 por ciento (40,000 hectáreas) esta sembrado de caña de azúcar, (Olaya y Ramírez 2003).
A. El proceso productivo
La caña de azúcar es un pasto perenne que puede durar varias décadas produciendo. Debido a las condiciones climáticas del valle geográfico del río Cauca, en Colombia no existe zafra2. Por tanto, este cultivo puede ser sembrado y cosechado a lo largo de todo el año (Cepal 2002). La siembra se lleva a cabo manualmente y el riego se realiza principalmente por surcos. Aproximadamente 12 meses después se procede a cosechar, actividad que se puede llevar a cabo de manera mecánica, alcanzando rendimientos entre 20 y 30 toneladas por hora (Madriñan 2002), o manualmente a través del corte de la caña. Al llevar a cabo el corte manualmente este puede hacerse en verde o quemando la caña.
Al quemar la caña de azúcar, un cortero3 corta entre dos y tres toneladas diarias (Madriñan 2002), mientras que si se quema la caña, se alcanzan un rendimiento de entre cinco y seis toneladas diarias por cortero. Por consiguiente, quemar la caña de azúcar antes de la cosecha facilita la tarea de cortar generando un aumento del 100 por ciento en la productividad de los corteros. Este es uno de los principales motivos por los cuales dicha actividad se ha popularizado en todos los países productores de caña de azúcar tales como Brasil, Australia, Cuba, Estados Unidos y Colombia, entre otros (Asocaña-Cenicaña 2003).
]]> Para el caso particular de Colombia, el 80 por ciento de la caña es cosechada manualmente y entre el 60 y 80 por ciento es quemada antes de ser cortada con el fin de eliminar parte del follaje y facilitar el proceso de corte (Durán 1999). Dicha quema agrícola genera aumentos en la productividad, pero libera en la atmósfera monóxido de carbono (CO), dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NO), (NO2), (NOX), metano (CH4), hidrocarburos no metálicos (NMHC) y partículas menores de 10 micras (PM10) (Madriñan 2002). Tales sustancias alteran el funcionamiento normal del sistema respiratorio (Arbex 2001), cardiovascular, reproductivo y neurológico (Curtis, Rea, Smith-Willis, Fenyves, Pan 2006). Este trabajo se centra en los efectos nocivos que genera la contaminación en el sistema respiratorio.B.Los efectos
La exposición a los contaminantes liberados por la quema de la caña de azúcar genera inicialmente irritación en las mucosas respiratorias y nasales, seguida de una hiper-reactividad alérgica ocasionada por la inflamación del sistema mucociliar (Passali, Lauriello, Mezzedimi, Bellussi, 1999). Posteriormente dicha inflamación puede degenerar en afecciones respiratorias altas y bajas tales como faringitis, resfriado común, sinusitis, laringitis, otitis media, bronquitis, neumonía, bronconeumonía, asma bronquial y enfermedad pulmonar obstructiva crónica, las cuales se clasifican como IRA (Ostro, Eskeland, Feyzioglu, Sánchez. 1998).
Estas afecciones se presentan con mayor frecuencia en individuos asmáticos (Nikasinovic, et al. 2006) y en niños menores de 15 años (Ostro et al. 1998) quienes aun no tienen totalmente desarrollado el sistema respiratorio4. Además, afecta con mayor frecuencia a adultos mayores5 (Samakovlis, Huhtala, Bellander, Svartengren 2005) quienes se encuentran en situación de vulnerabilidad ya que el sistema inmunológico se deteriora debido al proceso normal de envejecimiento. Dicha situación ha generado interés de diversos estamentos gubernamentales y sociales, los cuales motivados por la problemática, han realizado números esfuerzos por disminuir los efectos de la quema agrícola en las comunidades vecinas.
C. Esfuerzos para disminuir impacto de la quema de caña de azúcar
La práctica agrícola de la quema de la caña de azúcar se adoptó en Colombia en la mitad de la década de los 70 (Asocaña-Cenicaña 2003), con el fin de facilitar el corte, reducir las plagas, eliminar las malezas, aumentar la eficiencia del cortero y reducir la cantidad de materia extraña que se incorpore en el procesamiento. Esta práctica trajo consigo el origen de diversas externalidades mencionadas anteriormente. Por tal motivo, la Asociación de Cultivadores de Caña de Azúcar de Colombia (Asocaña), ha tratado de disminuir los efectos nocivos generados a las poblaciones vecinas. Para ello, ha realizado diversas investigaciones, entre las cuales se destaca el estudio de impacto ambiental realizado por la Universidad de la Salle (1991), el cual estableció la necesidad de instalar una red de estaciones meteorológicas y eliminar las quemas alrededor de las poblaciones y los aeropuertos.
En 1996, Asocaña llevó a cabo la evaluación del programa de quemas de caña en el valle geográfico del río Cauca (como se cita en Asocaña-Cenicaña, 2003) el cual recomendó la instalación de nuevas estaciones meteorológicas y el mejoramiento de las prácticas agrícolas. Ello produjo la instalación de un total de 29 estaciones meteorológicas automáticas, las cuales proporcionan hasta el momento información acerca de los patrones climáticos, permitiendo tomar decisiones acerca de las quemas. Simultáneamente se firmó el Convenio de Producción Limpia (1996) entre el Ministerio del Medio Ambiente, las Corporaciones Autónomas del Valle del Cauca, Risaralda, Caldas, Asocaña, 13 ingenios azucareros y la comunidad del municipio de Palmira, con el fin de regular la actividad de las quemas y llevar a cabo el cumplimiento de las leyes vigentes.
El Gobierno Nacional reglamentó paralelamente la protección y control de la calidad del aire a través del Decreto 948 de 1995, el cual declaró prohibidas las quemas rurales abiertas, exceptuando las quemas agrícolas y mineras controladas, quemas que debían ser eliminadas antes del año 2005. Posteriormente, el Decreto 4296 de 2004, modifica el articulo 30 del decreto 948 de 1995, autorizando de manera indefinida las quemas agrícolas controladas. Ello significa que se anula el parágrafo en el cual las quemas agrícolas serían eliminadas a partir del año 2005, dando vía libre a esta actividad agrícola. En cuanto a los niveles de PM10 máximos permitidos, el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial a través de la resolución 601 del 2006, reduce los limites anuales máximos permitidos a 70mg/m3 nivel que se encuentra por encima del máximo permitido por la EPA (50mg/m3), es decir los habitantes de Colombia deben tolerar un nivel de contaminación superior al adecuado para llevar una vida sana (EPA 1990).
D. Estudios empíricos
La contaminación ambiental es una problemática mundial. Las investigaciones al respecto se han realizado a lo largo de los cinco continentes, hallando resultados muy similares en todos los casos. Por ejemplo, Pino, Walter, Oyarzun, Villegas y Romieu (2004) establecieron en Chile una relación positiva y fuerte entre los altos niveles de concentración de partículas menores a 2.5 micras (PM2.5) y el padecimiento de bronquitis en niños. Mientras que Freidman, Powell, Hutwanger, Gram. y Teague (2001) hallaron en Atlanta Estados Unidos, que una disminución del 28 por ciento en la emisión de ozono (O3) genera una disminución del 40 por ciento de las visitas de los niños al médico por asma. Penard-Morand, et al. (2005) encontraron en Francia que aumentos en las emisiones de PM10, O3 y SO2 tienen una significativa relación con altas tasas de asma y rinitis en niños.
]]> Por otro lado, en Australia y Nueva Zelanda, Barnett, et al. (2005), establecieron una fuerte relación entre la exposición a altos niveles de concentración de PM 2.5 y las admisiones hospitalarias por enfermedades respiratorias, sin establecer ninguna diferencia por grupos de edad, pero manteniendo la relación positiva entre contaminación y enfermedades respiratorias. En este sentido, Samakovlis, et al. (2005) hallaron, que en Suecia, ligeras variaciones en la concentración de la contaminación genera un aumento en las enfermedades respiratorias. Para Bogotá Colombia, Lozano (2004), encontró una fuerte y significativa relación entre contaminación ambiental y el número de consultas médicas por IRA.En el caso especifico de la contaminación generada por la quema de la caña de azúcar, Arbex, et al (2000) encontraron en Araraquara, Brasil, una significativa y positiva relación entre esta quema agrícola y la cantidad de terapias respiratorias que se llevaban a cabo, llegando a la conclusión que esta práctica ocasiona un deterioro en la salud de la población expuesta a la contaminación generada por la quema de la caña de azúcar. Posteriormente Cançado, et al. (2006) hallaron en Piracicaba Brasil, una fuerte relación entre la quema de caña de azúcar y las admisiones hospitalarias por enfermedades respiratorias, confirmando una vez más el deterioro de la salud que padecen los individuos que habitan en cercanía a cultivos sometidos a esta practica.
Por último, entre las investigaciones que relacionan contaminación con mortalidad, se destaca en la India Cropper, Simon, Alberini, Aroa, Sharma. (1997), quienes hallaron que los niños y los adultos mayores de 60 años son los dos grupos de la sociedad más afectados por la contaminación, padeciendo enfermedades respiratorias y cardiovasculares que finalmente los lleva a la muerte. Mientras que en Chile, Ostro, Sánchez, Aranda, Eskeland (1996) hallaron una fuerte y consistente asociación entre la exposición al PM10 y la muerte por enfermedades respiratorias y cardiovasculares. Por otro lado, en Colombia Urdaneta (1999) afirma que existe una relación positiva y altamente significativa entre los niveles de PM10 y la mortalidad por enfermedades respiratorias. Simultáneamente Lee, Shin, Chung (1999) corroboran este resultado para Corea. Aproximadamente siete años después en China, Wong, Tam, Yu, Wong (2006) establecen una significativa asociación entre la muerte por enfermedades respiratorias y la concentración de SO2, O3, NO2 y PM10.
Una vez expuestos los resultados de algunas investigaciones realizadas en esta área del conocimiento, es conveniente examinar las investigaciones que se han llevado a cabo al respecto específicamente en el área de estudio de esta investigación (Valle del Cauca). En el caso de la quema de la caña de azúcar, Asocaña en 1996 y 1999 contrató a la Fundación Neumológica Colombiana para realizar una evaluación del humo de la caña de azúcar en el sistema respiratorio. Esta investigación concluyó que no existían diferencias entre las poblaciones expuestas al humo y aquellas que no lo estaban. Por otro lado, Olaya y Ramírez (2003) realizaron un inventario de las fuentes móviles y fijas del municipio de Palmira, con el fin de evaluar la calidad del aire, obteniendo una alta correlación entre partículas suspendidas totales (PST) y PM10, resultados que fueron asociados al parque automotor y al sector industrial debido a la falta de datos para el sector agrícola.
El impacto del sector agrícola de Palmira en la contaminación del aire, es aun desconocido ya que no se cuenta con investigaciones publicadas al respecto. Esta situación limita ampliamente cualquier tipo de estudio, debido a que es la principal actividad del municipio6. No se ha establecido, además; ningún tipo de asociación entre enfermedades respiratorias y exposición a las emisiones de la quema de caña de azúcar. Por tal motivo, este trabajo presenta una aproximación del aporte del sector agrícola a la contaminación y el efecto de la contaminación en las enfermedades respiratorias de los habitantes de Palmira.
II. Marco teórico
Los estudios empleados para establecer la relación entre la contaminación ambiental y la morbilidad o mortalidad por enfermedades respiratorias se dividen en dos grupos dependiendo de la unidad de observación empleada (Pope, Schwartz. 1996; Samet, Johathan, Jaakkola 1999). Aquellos que utilizan la unidad de observación individual, establecen relaciones entre el estado de salud del individuo y los diferentes niveles de exposición al contaminante en un momento del tiempo, es decir emplean información de corte transversal. En este grupo se incluyen, además, los estudios de cohorte, los cuales permiten analizar los efectos acumulativos de la exposición a los contaminantes durante el periodo de estudio, es decir, son útiles para investigar los efectos crónicos generados por la contaminación. Sin embargo, implican un elevado costo ya que se debe establecer un seguimiento individual a la cohorte que se está estudiando. Los estudios de cohorte son similares al análisis de corte transversal, pero incluyen variaciones en la exposición a través del tiempo, es decir conforman paneles de información.
En contraste se encuentran los "estudios ecológicos", los cuales emplean como unidad de observación el grupo. Dichos estudios examinan la relación entre los contaminantes y la salud, cuando la exposición al aire contaminado se da en comunidad (Arbex 2001, Lozano 2004). Dichos estudios son útiles para observar los efectos agudos que genera la contaminación, permite estudiar las variaciones en el número de ocurrencias de un evento (muertes, visitas al médico o a la sala de emergencia) a lo largo del tiempo, como función de variables ambientales (temperatura, humedad relativa, lluvia) y de los diferentes contaminantes (Saldiva 1998). Este análisis emplea información de series de tiempo, la cual puede estar en diferentes frecuencias (días, meses, años) dependiendo de la disponibilidad de la información y del interés del investigador.
La información acerca de los contaminantes se puede capturar a través de instrumentos directos como sistemas de monitoreo individuales, los cuales capturan información tanto de niveles del contamínate como del tiempo al cual esta expuesto el individuo a la contaminación, a esto se le llama "exposición". Por otro lado, se encuentran los instrumentos indirectos como son los sistemas de monitoreo de la calidad ambiental ubicados a lo largo de las ciudades, estos capturan información acerca de la concentración del contamínate en el tiempo, a esto se le llama "concentración". Emplear la información proveniente de instrumentos indirectos implica generalmente una disminución en los costos de la investigación, ya que las estaciones de monitoreo se encuentran previamente instaladas, pero obliga a suponer que todos los individuos estuvieron expuestos por igual a una determinada concentración de contaminante, lo cual puede ser un supuesto fuerte. Un estudio ideal consistiría en emplear instrumentos directos, pero estos son costosos y difíciles de transportar.
Una vez establecido el tipo de información a utilizar y, por ende, el estudio a desarrollar, se procede a establecer la relación entre la contaminación ambiental y la morbilidad y/o mortalidad. Esta se puede llevar a cabo a través de funciones dosis-respuesta o concentración-respuesta dependiendo de la información con que se cuente, es decir, si se dispone de información acerca de la exposición al contaminante se debe emplear una función dosis-respuesta, mientras que si se dispone de información acerca de la concentración del contaminante se elige una función concentración-respuesta (EPA 1999). En otras palabras, el tipo de información determinara la metodología a emplear (individual o ecológico) y la función a estimar (dosis-respuesta o concentración-respuesta). En este caso se desarrolla un estudio ecológico y se estima una función concentración-respuesta.
]]> A. Función concentración-respuestaEste estudio estima una función concentración respuesta que relaciona la concentración de PM10 con la incidencia de IRAS. Para traducir los cambios en la concentración de un contaminante a efectos en la salud, se emplean las funciones concentración-respuesta, donde el análisis se basa en la estimación de la derivada parcial, respecto a la variable relacionada con la contaminación. Este tipo de funciones se pueden expresar con diversas formas funcionales dependiendo de la necesidad de la investigación, el tipo de información empleada o la facilidad para interpretar los resultados. La ecuación (1) describe la forma funcional empleada en esta investigación.
Donde Mor representa el número de consultas diarias por IRA, Cont es la concentración máxima diaria de PM10, Met es una variable ambiental y e es un término de error estocástico. Al derivar parcialmente respecto a la variable que representa la concentración del contaminante, se obtiene la ecuación (2), la cual es un efecto marginal que refleja cómo cambia el número de consultas diarias por IRA, cuando se presentan variaciones en la concentración máxima diaria de PM10.
Para estimar los efectos en la salud (morbilidad) que pueden ser atribuidos a la contaminación ambiental, se deben incluir en el análisis algunas variables de control como temperatura, humedad relativa, lluvia entre otros, dependiendo de la disponibilidad de la información. De no ser así, se estaría incurriendo en un sesgo de especificación por variables omitidas, lo cual invalidaría los resultados.
B. Modelo Poisson
El número de consultas diarias por IRA es una variable de conteo, con una distribución diferente a una normal. Por tal razón, se emplea una distribución probabilística alternativa tipo Poisson para llevar a cabo la estimación. Dicha distribución supone que la variable dependiente toma valores independientes entre sí, determinados por parámetros que dependen de variables exógenas. Por tanto, sea yi una variable de conteo discreta que representa el número de observaciones que toma la variable en N(siendo N el conjunto de todos los valores posibles que puede tomar yi) donde i = 1,.......n, con parámetros li los cuales dependen de los valores asumidos por la variable exógena K: Xt = (xli,...,xki) se tiene que:
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Donde bk son parámetros y la media y la varianza de yi son iguales a li con la siguiente distribución de probabilidad asociada:
Entonces:
Donde (5) representa los efectos marginales (Gourieroux 2000).
III. Metodología
]]> Esta investigación estima una aproximación a la proporción de PM10 emitido por cada una de las fuentes, utilizando el procedimiento expuesto por Madriñan (2002) y las estimaciones de Olaya y Ramírez (2003). Posteriormente plantea una relación entre las emisiones de PM10 y las tres fuentes a través de una función lineal, la cual se construye con información acerca de la concentración máxima diaria de PM10 en el municipio de Palmira, el número de hectáreas quemadas diariamente, el consumo de energía eléctrica industrial y el número de galones de gasolina extra y corriente vendidos en este mismo municipio. Por último, se basa en un estudio ecológico, que relaciona series de tiempo diarias de contaminación del aire, con admisiones hospitalarias diarias en el municipio de Palmira, estimando una función concentración-respuesta a través de un modelo Poisson.A. Información utilizada
Los datos usados en este estudio se dividen en tres categorías: los datos ambientales, las fuentes de emisión y la información de morbilidad.
Los datos ambientales fueron suministrados por la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca (CVC). Estos incluyen información de una estación de monitoreo de aire, la cual mide dirección y velocidad del viento, calidad del aire, humedad relativa y temperatura. La información fue suministrada por horas diarias para el año 2004. Sin embargo, no se cuenta con los 365 días, ya que la estación de monitoreo presentó fallas en más de 190 días y pequeños espacios en el resto de tiempo. Por consiguiente, sólo se empleó la parte continua de la información que se limita a 119 días entre el 2 de febrero y el 6 de junio y un solo contaminante (PM10).
Las emisiones provienen de los tres tipos de fuentes, en el caso de la fuente de área la quema de la caña de azúcar es programada mensualmente por cada uno de los ingenios azucareros. Esta programación es enviada a ASOCAÑA, quien agrega la información y la envía a la CVC. Sin embargo la información acerca del número de hectáreas quemadas programadas diariamente y los incendios accidentales diarios, no fue suministrada directamente por ASOCAÑA. Por lo tanto, se emplearon los informes entregados por ASOCAÑA a la CVC. Dichos informes incluyen datos acerca del ingenio azucarero que llevo a cabo la cosecha, el nombre de la hacienda, el área cosechada, el método usado para cosechar (en verde, quema o incendio), la duración de la quema y la edad de la plantación.
En cuanto a las fuentes fijas, se empleo el consumo de energía eléctrica industrial como variable proxy que captura la actividad industrial en este municipio, esta información fue suministrada en agregados mensuales por la Empresa de Energía del Pacifico (EPSA S.A). Por otro lado, para capturar las emisiones del parque automotor, se empleó el recaudo por sobretasa a la gasolina en Palmira, dicha información fue suministrada como un agregado mensual por el Ministerio de Hacienda y Crédito Público. Este recaudo monetario se convirtió en galones de combustible vendidos empleando los precios bases suministrados por la Unidad de Planeación Minera y Energética (UPME). Estas variables mensuales fueron incluidas en el análisis como efectos fijos mensuales.
La información de morbilidad empleada en esta investigación, consiste en las consultas diarias por IRA en el 2004. Esta información fue suministrada por el Hospital San Vicente De Paúl de Palmira (HSVPP) el cual era para el año 2004 el único hospital público del municipio y se estimaba que atendía cerca del 80 por ciento de la población. La base de datos original (egresos hospitalarios diarios) contiene información de cada paciente tal como diagnóstico medico, edad, género y lugar de procedencia, distinguiendo entre área rural o urbana, además de los días de permanencia en el centro hospitalario. Con el fin de acceder a la información, se estableció un convenio entre el HSVPP y esta investigación, donde dicha entidad suministro la información física y esta investigación procesó y digitalizó todos los egresos hospitalarios diarios para el año 2004, entregando copia digital de la información a dicha entidad.
B. El Modelo
Con el fin de establecer la relación entre la concentración máxima diaria de PM10 y las tres fuentes de emisión existentes en el municipio de Palmira, se construye una función lineal que incluye como variable dependiente el PM10 máximo diario y como variables independientes el número de hectáreas de caña quemadas en el municipio de Palmira (AP), el consumo de energía eléctrica industrial en kilovatios hora (CEEI), la venta de galones de gasolina corriente y extra en Palmira (GG), la humedad relativa diaria promedio en porcentaje (hr), la temperatura diaria promedio en grados centígrados (t) y, por último, la velocidad del viento diaria promedio en metros por segundo (vv). Debido a que entre la humedad relativa, la temperatura y el viento se encontró una fuerte colinealidad se plantean tres ecuaciones diferentes con el fin de evitar problemas en la estimación.
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Las ecuaciones (6), (7) y (8) plantean la relación entre la concentración máxima diaria de PM10 y las tres fuentes de contaminación atmosférica en el municipio de Palmira. Se espera que exista una relación positiva entre el PM10 y el área de caña quemada, así como con el número de galones de gasolina vendida. En cuanto al consumo de energía eléctrica industrial, no es posible establecer a priori la relación entre el contaminante y el consumo de energía eléctrica industrial, ya que si la energía eléctrica es sustituto de otra fuente de energía más contaminante se esperaría una relación inversa, mientras que si el consumo de energía eléctrica industrial refleja netamente la actividad industrial, entonces dicha relación seria positiva, ya que a mayor actividad, más emisiones. En cuanto a las variables ambientales, se esperaría que tanto la humedad relativa como el viento presenten una relación inversa con la contaminación ya que a medida que el aire es más húmedo es factible que las partículas respirables disminuyan. En el caso del viento, este limpia la contaminación, por tanto, se creería que un aumento en la velocidad permitiría mejorar la calidad del aire que se respira.
Con el fin de medir el impacto de la concentración del contaminante en la morbilidad por IRA, se emplea una función concentración-respuesta que relaciona la concentración máxima diaria de PM10 y el número de admisiones hospitalarias diarias por IRA (NADIRA). Las diferencias geográficas e individuales no son tomadas en cuenta debido a las limitaciones de los datos. Se asume que NADIRA es función de la concentración máxima diaria de PM10 en el municipio de Palmira con un rezago de hasta 5 días (PM102, PM103, PM105), ya que la exposición a este contaminante no implica una afección respiratoria inmediata. El ciclo promedio de desarrollo de una IRA alcanza hasta cinco días después de la exposición (Committe on Environmental Health 2004). Se incluye, además, la temperatura mínima diaria (Tmin) con el fin de controlar a través de variables meteorológicas.
La ecuación (9) establece una relación entre el número de admisiones hospitalarias diarias por IRA y PM10. Se espera que el contaminante tenga una relación positiva con el número de consultas médicas por IRA. En el caso de las variables ambientales, no es claro de antemano qué signo esperar, ya que a mayor temperatura se genera una mayor descomposición de los contaminantes, por tanto, habría un mayor efecto de estos en la salud; pero a menor temperatura usualmente los resfriados aumentan.
Para llevar a cabo la estimación de la función concentración-respuesta, se emplea un modelo Poisson, ya que la variable dependiente es un variable de conteo. La información utilizada en la estimación obedece a series de tiempo, capturando los efectos del contaminante a través del tiempo, pero omitiendo características inherentes al individuo ya que estas se mantienen constantes. Uno de los principales problemas de las series de tiempo consiste en la estacionariedad de la misma, es decir establecer que la relación entre una serie y otra no es espúrea. En este caso, se determinó a través de pruebas de raíz unitaria que las series de datos empleadas son estacionarias y sin problemas de auto correlación (Anexo 3).
IV. Resultados
A. Estadísticas Descriptivas
En el cuadro 1 se encuentran las estadísticas básicas para todas las variables empleadas en las estimaciones econométricas. Se observa que en promedio en el HSVPP se atienden a diario dos pacientes por IRA; sin embargo, la frecuencia relativa de ausencia de pacientes es baja; no se registraron pacientes en nueve de los 119 días analizados. Ello refleja el constante flujo de enfermos por causas respiratorias. La mayoría de la población que consulta proviene de la zona urbana alcanzando 97% del total de las consultas, es decir, la problemática de la contaminación del aire por PM10 está situada en la cabecera municipal, no en la zona rural donde se originan gran parte de las emisiones. Esto podría deberse a que las emisiones no son estáticas, es decir, ellas fluyen dependiendo de la velocidad del viento y llegan hasta la cabecera municipal donde se concentra la mayor parte de la población.
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El consumo de energía eléctrica industrial y los galones de gasolina extra y corriente vendidos en Palmira presentan una baja dispersión, esto significa que las cantidades consumidas y vendidas de estas dos variables son muy similares en los periodos analizados. En cuanto a la quema de caña de azúcar, el promedio diario de caña de azúcar quemada es de 55 hectáreas, alcanzando en algunas ocasiones 133 hectáreas diarias, pero con una dispersión considerable y son precisamente los picos de quemas que inducen la exacerbación de los síntomas respiratorios ello significa que el metabolismo humano tiene un rango de tolerancia ante a la contaminación, pero cuando es expuesto a altas concentraciones, la tolerancia disminuye y se presenta la irritación en las mucosas oculares y nasales, la rinitis alérgica y el asma entre otros. En este caso la concentración de PM10 máximo diario sobrepasa el máximo diario permitido por la EPA (150mg/m3) en diez ocasiones a lo largo de 119 días, alcanzando niveles de 235.62mg/m3 (Grafica 1).
La exposición a estas altas concentraciones de contaminación atenta contra un adecuado estado de salud de los individuos que inhalan este tipo de aire contaminado, generando diversas enfermedades respiratorias, cardiovasculares, reproductivas y neurológicas. Según la EPA, es apenas aceptable exceder este limite en una ocasión por año (EPA 1990), ya que los efectos podrían ser un aumento en la morbilidad y la mortalidad por causas relacionadas a la contaminación.
En cuanto a las variables ambientales se incluye temperatura promedio diaria, mínima diaria, máxima diaria y variaciones en la temperatura, dentro de las variables a analizar, ya que en algunas ocasiones la IRA se puede presentar por grandes y súbitas variaciones en la temperatura. En este caso se observa que la dispersión es baja, con una temperatura promedio diaria de 24°C . No existen entonces grandes cambios en la temperatura que puedan inducir la propagación de resfriados y otro tipo de afecciones respiratorias, por tanto, es posible que esta no sea una de las principales causas de morbilidad. En cuanto a la velocidad del viento, la dispersión es baja, reflejando una velocidad diaria constante, la cual no necesariamente generaría una limpieza en la concentración de PM10 en el aire.
B. El PM10 y La caña de azúcar
El PM10 en el municipio de Palmira proviene de los tres tipos de fuentes existentes (fijas, móviles y de área). Sin embargo, se desconoce la proporción del aporte que hace cada una de ellas. Con el fin de hallar la proporción de emisión proveniente de la quema de la caña de azúcar, se emplea el factor de emisión definido por Echavarria (1990), como se cita en Madriñan (2002), el cual establece que una hectárea de caña quemada emite 75.9 kilogramos día de PM10, esto bajo los siguientes supuestos: i) Diez hectáreas por suerte7 y ii) Duración de la quema de diez a 60 minutos. Empleando este factor para el número de hectáreas quemadas entre el 2 de febrero y el 6 de junio, se halla que las emisiones de PM10 provenientes de la quema de caña de azúcar ascienden durante este periodo a un total de 493 toneladas.
Por otro lado, se estima la proporción de PM10 emitido por el parque automotor y las industrias, tomando como base los resultados del estudio realizado por Olaya y Ramírez (2003), el cual llevo a cabo un inventario de fuentes fijas y móviles en el municipio de Palmira, obteniendo como resultado una emisión de 2.58 y 2.61 toneladas diarias de PM10 respectivamente. Suponiendo que dichas estimaciones no varían drásticamente de un año a otro debido a que el sector industrial y el combustible empleado no cambia en tan poco tiempo, se emplean estas mismas cifras para hallar una aproximación a la proporción de emisiones en el municipio. La mayor cantidad de PM10 emitido en la ciudad de Palmira procede, por lo tanto, de la quema de la caña de azúcar, aportando durante estos 119 días cerca de la mitad del total de PM10 diario, mientras que el sector industrial aporta en promedio un 24 por ciento y las fuentes móviles cerca del un 26 por ciento (Anexo 2).
]]> Este tipo de cálculos, parten de supuestos muy fuertes ya que no diferencian entre días hábiles y feriados, suponiendo que tanto industrias como conductores realizan la misma actividad todos los días, generando una sobreestimación en las emisiones. Sin embrago, es una aproximación válida dada la falta de medición exacta de las emisiones generadas por las diferentes fuentes.Más aún, al sobreponer las series de tiempo del contaminante y las hectáreas de caña quemadas (Gráfica 2), se ilustra una similitud entre las dos series, lo cual podría estar describiendo una relación entre una variable y la otra. Sin embargo, este tipo de estimaciones matemáticas e ilustraciones gráficas, no son muy rigurosas, por tanto se procede a estimar a través de un modelo econométrico la existencia de dicha relación.
Una vez estimadas las funciones (6), (7) y (8), se corrobora la relación observada en la grafica anterior. Pero ahora se tiene un coeficiente con el cual se puede afirmar que un aumento en una hectárea de caña quemada, genera un incremento de 0.64 microgramos por metro cúbico de PM10 máximo diario. En otras palabras, si se incrementa la quema de caña en un diez por ciento, la concentración máxima diaria de PM10, aumenta en un cuatro por ciento. Nótese que las variables que capturan las emisiones de las otras dos fuentes no resultan significativas. Mientras que las hectáreas de caña quemadas reflejan una relación positiva y estadísticamente significativa entre la quema de la caña de azúcar y las emisiones de PM10. No obstante, aun se requieren mediciones más exactas de las otras fuentes con el fin de establecer con precisión su contribución a la contaminación.
Por último, un aumento de la humedad relativa genera una disminución de la concentración de PM10, mientras que un aumento en la temperatura produce un incremento en la concentración de este contaminante, es decir, las diferentes variables ambientales influyen en la concentración de PM10 en la atmósfera, tal y como se intuía inicialmente, si embargo para el caso de la velocidad del viento, este no resulto significativo.
C. Los Pacientes y El PM10
Dentro del diagnóstico por IRA se incluyen tanto las afecciones respiratorias altas como las bajas (Ostro, et al. 1998). Todas estas enfermedades respiratorias presentan procesos inflamatorios que se desarrollan entre dos y cinco días después de la exposición al virus o a la contaminación y generalmente tienen una duración máxima de diez días (Committe on Environmental Health 2004). En el municipio de Palmira, el 23 por ciento del total de las consultas médicas atendidas en el HSVPP fueron diagnosticadas como IRA, siendo los niños y niñas menores de diez años y los adultos mayores de sesenta años los dos grupos de la población que más consultaron (Grafica 3), alcanzando el 77 por ciento del total de las consultas por IRA en el 2004. Estos dos grupos de edad son justamente los que la literatura sugiere como la población más vulnerable, ya que los niños aun están en desarrollo y los ancianos entran en una inevitable inmunosupresión.
]]> Al realizar el análisis por género se encuentra que la mayor cantidad de individuos que consultan por IRA son hombres que provienen de la zona urbana alcanzando un 52 por ciento. Los meses con mayor afluencia de pacientes son enero, julio, octubre, noviembre y diciembre (Anexo 2), mientras que los meses con mayor número de hectáreas de caña quemadas son enero, febrero, marzo, julio y agosto (Anexo 2). Solo existe coincidencia en dos de los periodos. Sin embargo, a l sobreponer las series de tiempo del contaminante emitido por la quema de la caña de azúcar (PM10), junto con el número de pacientes que consultaron por IRA durante los 119 días a tratar, se observa gran similitud entre las dos series, aunque los pacientes presentan rezago frente a los picos del contaminante (Grafica 4); dejando ver que las consultas no se efectúan el mismo día que se presenta la exposición al contaminante, sino algunos días después, tal como lo describe Committe on Environmental Health (2004).
La gran similitud de las dos series podría estar mostrando una relación de causalidad entre una variable y la otra, no obstante esta ilustración grafica no es suficiente, por lo cual se lleva a cabo la estimación econométrica de la función concentración-respuesta, arrojando como resultado una relación positiva y estadísticamente significativa (cuadro 3), entre la concentración máxima diaria de PM10 y el número de consultas por IRA, con hasta cinco días de rezago tal y como lo emplean Ostro et al (1998) y Torres (2002).
Por tanto al analizar los resultados como una elasticidad, podríamos afirmar que un aumento del uno por ciento en la concentración del PM10 máximo diario cinco días atrás, generaría un aumento del 0.25 por ciento en el número de consultas por IRA hoy. En cuanto a la temperatura mínima diaria, se obtiene una relación positiva y significativa. Además, las variaciones en la temperatura no resultaron ser un factor determinante en el aumento de la morbilidad por IRA, ya que al incluirlas en la estimación se obtuvo un coeficiente no significativo.
Al discriminar los pacientes que consultaron en tres grandes grupos de edad: i) Niños menores o iguales a diez años, ii) Jóvenes y adultos menores de 60 años y iii) Adultos mayores de 60 años, se encontró que el primer grupo es afectado por la concentración de PM10 de la siguiente forma: Un incremento en uno por ciento en la concentración del PM10 máximo diario dos días atrás, generaría un aumento del 0.17 por ciento en el número de consultas por IRA hoy y al tratarse de cinco días atrás, el incremento se traduce en un 0.11 por ciento. En cuanto al segundo grupo, la concentración del PM10 no explica las variaciones en el número de consultas. Por ultimo, los adultos mayores se ven afectados por incrementos en la concentración de PM10 e incrementos en la temperatura (véase cuadro 4).
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De este modo se llega a resultados similares a los hallados por Ostro et al (1998), quienes establecieron que los principales afectados por la contaminación son los niños, adicionalmente los resultados hallados coinciden con las afirmaciones de Samakovlis et al (2005) quienes sostienen que los adultos mayores son el grupo de la población más afectado por la contaminación, debido al deterioro del sistema inmunológico. Al comparar la magnitud de los coeficientes hallados se concluye que estos son altos, ya que Ostro et al (1998) obtiene valores para el cuarto rezago entre 0.15 y 0.20 dependiendo del grupo de edad. Mientras que en los análisis que no se emplean variables rezagadas como el de Lozano (2004) se encuentra un coeficiente de 0.08 y en otros casos como el de Ostro et al (1998) varía entre 0.049 y 0.066.
D. La caña de azúcar y los pacientes
A lo largo de la investigación se presentaron dos relaciones de manera aislada, primero la relación de causalidad entre la quema de la caña de azúcar y la concentración de PM10 en la atmósfera y posteriormente la relación entre el PM10 y las IRA. Estos dos análisis a pesar de ser realizados separadamente, reflejan de modo indirecto una relación entre la quema de la caña de azúcar y las IRA, ya que la fuente de la contaminación es en última instancia la causante de las enfermedades (ver Figura 1).
Empleando los coeficientes hallados en las secciones anteriores, se estima una aproximación a la magnitud del impacto generado por un aumento en el área de caña de azúcar quemada, hallando que si se duplica el número de hectáreas de caña quemada, se incrementa en diez por ciento el número de consultas por IRA (Resultado obtenido de multiplicar los coeficientes hallados 0.6405242*0.0060556 y hallar la elasticidad usando las medias, con un resultado de 0.09795661, lo cual implica que un incremento del 100% de las hectáreas genera un aumento en el 10% de pacientes). Ello indica que la quema de la caña de azúcar no solo genera un aumento en la productividad de los corteros, sino una externalidad negativa sobre la población de Palmira, incrementando las visitas que estos hacen al médico. Dicho de otro modo, el aumento en la productividad derivada de esta quema agrícola, esta siendo asumido por la población del municipio de Palmira. Esta franja de la población esta padeciendo a través de sus problemas de salud las debilidades de las leyes ambientales colombianas, las cuales en este caso no están protegiendo a aquellos que lo requieren.
V. Conclusiones y Recomendaciones
La población de Palmira se está viendo afectada por la contaminación del aire. Ello se refleja en las numerosas consultas médicas efectuadas por IRA y los resultados empíricos de la investigación que corroboran una relación positiva y significativa entre el PM10 y la morbilidad por esta misma causa. Los grupos de la población más afectados son los niños y los adultos mayores de 60 años. En otras palabras, los niños y niñas de Palmira se enferman de IRA debido a la quema de la caña de azúcar.
]]> Asimismo, se halla que la principal fuente de contaminación atmosférica es la quema de la caña de azúcar, emitiendo el 50 por ciento del total de la contaminación por PM10, relación que se corrobora a través de la estimación de la función lineal, hallando una estrecha relación entre la quema de la caña de azúcar y la concentración de PM10 en la atmósfera. De modo indirecto, se encuentra que la quema de la caña de azúcar está generando un efecto nocivo en la población, ya que la quema de la caña genera PM10 y este genera IRA.Paralelamente, los limites diarios máximos permitidos por la EPA son sobrepasados en diez ocasiones en tan solo 119 días, sin importar que este limite solo se puede rebasar una vez al año con el fin de garantizar la adecuada calidad del aire. Esta situación deja ver que la autoridad ambiental no está ejerciendo de manera adecuada su gestión, ni considera esta situación como un problema.
La sociedad en su conjunto está asumiendo un alto costo por la externalidad generada por las diferentes fuentes de contaminación, es decir, los costos de la contaminación se socializan, mientras que los beneficios derivados del proceso productivo son capturados de manera privada. Uno de los mecanismos eficaces para redistribuir esta situación serian los impuestos a través de tasas retributivas tasas que se apliquen a las emisiones industriales, agrícolas y vehiculares.
Sería conveniente revisar la regulación acerca de las quemas agrícolas, ya que esta investigación se limito a la quema antes de la cosecha, pero el efecto es aun mayor, ya que existe una quema post-cosecha, la cual según Madriñan (2002) emite 20 toneladas de PM10 diarias adicionales. La autorización indiscriminada de esta práctica está induciendo al traslado de un alto costo a los habitantes de los municipios vecinos.
NOTAS AL PIE
1. Contaminante emitido por los tres tipos de fuentes.
2. Periodo en el cual se puede realizar el corte.
3. Persona que lleva a cabo la tarea de cortar manualmente la caña de azúcar.
4. El 80 por ciento de los alvéolos se desarrollan entre la fase postnatal hasta la adolescencia (Committe on Environmental Health 2004)
5. Individuos con una edad superior a los 60 años.
6. Palmira tiene sembradas 40,000 hectáreas de caña de azúcar, lo cual representa el 97% del área plana del municipio. El 98% de las empresas en Palmira pertenecen a la categoría de pequeña industria con menos 20 empleados. El 2% restante corresponde a 2 ingenios azucareros, 2 químicas, 2 termoeléctricas 7 empresas de muebles y 1 de alimentos (Olaya y Ramírez 2003).
7. Área de terreno del orden de 20 hectáreas, que se siembra y se recoge al mismo tiempo.
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