Caracterización fisico-química de los aerosoles atmosféricos en el Mediterráneo Occidental

Abstract

La contaminación atmosférica por material particulado (PM) tiene efectos adversos sobre la salud, el clima y los ecosistemas. La concentración en masa y número, el tamaño y la composición química son aspectos clave, pese a que la legislación actual solamente se centra en la medida de la masa.

La cuenca mediterránea ha sido escenario de numerosos estudios que, sin embargo, no han cubierto algunos aspectos, que conforman los objetivos de esta memoria: Interpretar la variabilidad de niveles de PM; Cuantificar y caracterizar los aportes urbanos; Identificar las principales fuentes de PM; Interpretar la variabilidad de número (N) y distribución- granulométrica de aerosoles sub-micrométricos.

Se seleccionaron tres emplazamientos con distinto grado de influencia antrópica en la cuenca mediterránea occidental: estación de fondo regional (FR) y de fondo urbano (FU) en Cataluña, y estación suburbana (FSU) en Baleares.

Se midieron los niveles de PM y se tomaron varias muestras semanales de PM10 y PM2.5, que fueron analizadas químicamente. Se realizó el análisis de contribución de fuentes. En el FU se determinó la concentración de N en diferentes fracciones granulométricas.

Los niveles medios de PM incrementan desde el FR hasta el FU, con niveles intermedios en el FSU. Se observa una tendencia decreciente en los niveles de PM registrados en el FR, atribuida a causas meteorológicas y antrópicas (reducción de emisiones industriales a escala regional). Se constata la tendencia opuesta en el FU, relacionada con el aumento y dieselización del parque de vehículos.

La variabilidad de niveles de PM en el FR y FSU es similar, lo cual confirma la importancia de la meteorología en su control. Los niveles mínimos se registran en otoño-invierno coincidiendo con la mayor renovación de las masas de aire y mayores precipitaciones; mientras que los máximos ocurren en verano dada la menor renovación de las masas de aire, la mayor frecuencia de episodios africanos, la escasa pluviometría y mayor resuspensión. Los bajos niveles invernales pueden incrementar bruscamente durante episodios de estancamiento anticiclónico. Los niveles de PM en el FU dependen de las emisiones locales, que se dispersan en mayor o menor medida en base a la meteorología.

La materia mineral, los aerosoles carbonosos, los compuestos inorgánicos secundarios, y numerosos elementos traza presentan niveles muy elevados en el FU con respecto al FR, siendo intermedios en el FSU. Los resultados obtenidos evidencian el impacto del tráfico rodado en el FU, en especial el impacto del road dust. Cr, Co, Zr, Hf y U son los trazadores de las emisiones portuarias que afectan al FSU.

Se han identificado tres fuentes comunes de PM (crustal, marina y regional 1), y se han obtenido algunas fuentes específicas. La fuente crustal es dominante en el FU debido a la contribución del road dust. La fuente regional 1 es dominante en el FR, representando la contaminación a escala regional. La contribución del tráfico rodado es superior al 40% en el FU. Se han identificado algunos perfiles industriales y de combustión de fuel-oil en el FU, de emisiones portuarias en el FSU, y una fuente regional 2 en el FR, que corresponde al transporte de contaminantes durante escenarios anticiclónicos. Se ha desarrollado y validado una metodología sencilla para cuantificar los aportes de polvo africano, y que está siendo aplicada en las redes de calidad del aire.

Se han identificado tres fuentes comunes de PM (crustal, marina y regional 1), y se han obtenido algunas fuentes específicas. La fuente crustal es dominante en el FU debido a la contribución del road dust. La fuente regional 1 es dominante en el FR, representando la contaminación a escala regional. La contribución del tráfico rodado es superior al 40% en el FU. Se han identificado algunos perfiles industriales y de combustión de fuel-oil en el FU, de emisiones portuarias en el FSU, y una fuente regional 2 en el FR, que corresponde al transporte de contaminantes durante escenarios anticiclónicos. Se ha desarrollado y validado una metodología sencilla para cuantificar los aportes de polvo africano, y que está siendo aplicada en las redes de calidad del aire.

La concentración media de N (13-800 nm) en el FU es similar a otras zonas de fondo urbano europeas. La variabilidad de N depende del tráfico rodado, y también de los factores meteorológicos. La combinación entre especiación química y N confirma el impacto del tráfico rodado y la relevancia de algunos procesos atmosféricos (nucleación fotoquímica y coagulación-condensación). Se ha averiguado la granulometría de algunos componentes químicos. N y PM no varían simultáneamente, y por tanto la simultaneidad de ambas medidas garantiza la caracterización detallada de los aerosoles atmosféricos.