Manizales 14 al 16 de marzo de 2007

Composición multielemental de material particulado: de los receptores a las

fuentesLaura Dawidowski

Julieta Marrero, Griselda Polla,Patricia Smichowski y Darío Gómez

ComisiComisióón Nacional de Energn Nacional de Energíía Ata AtóómicamicaArgentinaArgentina

I CONGRESO COLOMBIANO DE CALIDAD DE AIRE Y SALUD PÚBLICA

Métodos de identificación de fuentes de emisión

Modelos de dispersión

Modelos de Receptores

Inventarios de emisiones

Métodos Microscópicos

Métodos Químicos

Métodos Físicos

Microscopio electrónico de barrido (MEB)

Microscopio óptico

MEB controlado por computadora

Dispersión de rayos X

Análisis de trayectorias

Análisis de Radioisótopos

Análisis de series

espaciales

Factores de enriquecimiento

Análisis de series de tiempo

Balance Químico de

Masas

Análisis de Variables Múltiples

Fuente: Seigneur, 1997

Fuentes

Receptores

Fuentes

Receptores

Fuentes

Receptores

Fuentes

Receptores

REDES DE MONITOREOS DE CALIDAD DE AIRE EN ARGENTINA

CÓRDOBA

MENDOZA

PUERTO MADRYN

CAMPANA

LA PLATA

AMBA:

•1 sitio

•Recientemente 2 más

CNEA(1 mes)

CNEA(2 años)

CNEA (3 meses)

CNEA + INQUIMAE(2 meses)

INQUIMAE + CNEA(9 meses)

CNEA(2 semanas)

GCBA(1967-73+ 87-96)

CNEA (2 meses)

Mediciones de Partículas

GCBA

Red Panaire1967-80•Sedimentables•PTS

2002 – actual:•SedimentablesPalermoChacaritaPompeyaParque Patricios

Recientemente:PTS, PM10, PM2.5Parque

CentenarioY Microcentro

CNEA(1 mes)

•PTS

PIXEPbTi, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Br, Sr

M. J. Ozafrán, M. E. Vázquez, A. Burlón, M. Buhler, M. A. Cardona, M. E. Debray, D. Hojman, J. M. Kesque,A. J. Kreiner, G. Levinton, J. J. Mene´ndez, F. Naab, P. Stoliar, M. Davidson and J. Davidson, Int. J. PIXE, 1999, 9, 21.

CNEA(2 años)

•PM < 2.2 µm•PM 2.2 – 10 µm

AANBa, Br, Ce, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, La, Lu, Na, Rb, Sb, Sc, Sm, Th, ZnCromatografía IónicaSulfatos Nitratos ClorurosVolumetría de Stripping AtómicoPb

R. R. Pla´ , M. A. Moreno, V. Tafuri, G. Custo and M. Adler,Study of air pollution in Buenos Aires city, Second Research. Co-ordination Meeting: Applied Research on Air Pollution using Nuclear-related Techniques, Australia, 27–31 March, 1995.

CNEA + INQUIMAE(2 meses)

(Banco Mundial)

•PTS•PM 10•PM 2.5

FRXBa, Co, Cu, Cr, Mn, Ni, Pb, Sr, Ti, Zn

• The Air Quality Situation in the Grand Buenos Aires Area,Argentina, World Bank, 1997. Report RG96/019/B/01/99.

•C. Vázquez, L. Gidhagen. D. Gómez, L. Dawidowski y M. Warnes, Análisis del Contenido Metálico en Aerosoles Atmosféricos Muestreados en las Ciudades de Buenos Aires, Campana y Zárate por WDXRF, Avances en Análisis por Técnicas de Rayos X, Vol. X, SARX, 1998

INQUIMAE + CNEA(9 meses)

•PTS•PM 10•PM 2.5

PIXEFe, Ni, Cu, Zn, Pb

Cromatografía iónicaAniones:Sulfatos, Nitratos, Cloruros, Fosfatos, Fluoruros, Cationes:Potasio, Sodio, Amonio

H. Bogo, M. Otero, P. Castro, M. J. Ozafra´ n, A. Kreiner, E. J. Calvo and R. M. Negri, Atmos. Environ., 2003, 37, 1135.

CNEA(2 semanas: Invierno y Verano)

•PM 10

IPC OESAl, Ca, Cu, Fe, Mn, Mb, Ni, Pb, S, Sb, Sn, Zn, Zr,

SF-ICP-MSPt, Rh

•P. Smichowski, y col. Monitoring trace metals in urban aerosols from Buenos Aires City. Determination by plasma-based techniques, Journal of Environmental Monitoring, 2004•Completar•Completar

CNEA(3 meses)

•PM 10•PTS

C. Romero, C. Rickert, A. Ledesma, Medición de material particulado en el área de influencia de las Centrales Térmicas Puerto y Costanera, Informe Técnico CNEA, 1995.

CNEA (2 meses)

•PM 10•PM 2.5

GCBA

Red Panaire1967-7387-96•Sedimentables•PTS

2002 – actual:•SedimentablesPalermoChacaritaPompeyaParque

Patricios

Recientemente:PTS, PM10, PM2.5Parque

Centenario

Concentración

gravimétrica en

la Ciudad de

Buenos Aires

Concentración de PM10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Cos

tane

ra

Isla

Mac

iel

Lini

ers

Cap

. Fed

.

Cap

.Fed

. (Fa

c.de

FyB

)

San

Mar

tín

DIN

ES

HO

SP

ALE

MA

N

Cas

a R

apal

lini

Cas

a A

mar

illa

Met

roga

s

Hos

pita

lG

arra

han

Jard

in J

apon

es

Bib

liote

caN

acio

nal

Agu

asA

rgen

tinas

I.I.C

.UB

A

Lugares de medición

Con

cent

raci

ón (

g m

-3)

Fibra de vidrio

Teflon

C promedio 55 ug/m3

Concentración de PM 2,5

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Ezeiza Nuñez Isla Maciel Liniers Cap. Fed. Cap.Fed.(Fac.de

FyB)

San Martín I.I.C.UBA Flores I.I.C.UBA Flores

Con

cent

raci

ón( u

g m

-3)

Policarbonato

Fibra de vidrio

Teflon

Celulosa

Insignificante contenido de cenizas, pero alta higroscopía

Son útiles para aplicaciones biomédicas

Altas concentraciones en los blancosAbsorben HNO3, NO2, SO2 y vapores orgánicos

Baja higroscopia

Inertes a la absorción de gasesBaja higorscopíaBajo peso del blancoDifícil manipuleo

Inertes a la absorción de gasesBaja higorscopíaBajo peso del blancoRequieren el uso de una capa de grasa

Rango PM2.5/PM10 medido en la Ciudad de México (Vega y col. 2004)

Relación PM2,5/PM10

00.20.40.60.8

11.21.41.61.8

2

Isla Maciel Liniers Cap. Fed. Cap.Fed. (Fac.de F y B)

San Martín I.I.C (UBA) I.I.C (UBA)

50% PM2.5 y 50% PM10

NIVELES DE LAS CONCENTRACIONES MEDIDAS MP Total

• GCBA: alta frecuencia de valores superiores a la norma de calidad de aire (anteriores a 1996)

• Otras mediciones: más actuales, algunos valoresaltos, pero menos frecuentes

PM10

• Todos los valores inferiores (con frecuenciacercanos) a la norma de calidad de aire

PM2.5

• Valores medios (a veces cercanos) a la norma de calidad de aire (EPA).

PM10 PM2.5

Distribución espacial de las concentraciones

Composición química del material particulado en el área metropolitana de Buenos Aires

Estudios

SF-ICP-MSBocca et al.PM102006ICP OES, ICP-MSGómez et al.PM102005PIXE, HPLCMurruniPM2.5, PM10, PM2004

ICP OES, ICP-MSSmichowski et al.PM102004

HPLCBogo et al.PM102003

ICP-MSBollhöffer & RosmanPM2000

PIXEOzafrán et al.PM1999

XRFGidhagen et al.PM2.5, PM101997

NAAPlá et al.PM2.5, PM101995

PIXECaridi et al.PM1989

TécnicaReferenciaTipo de partículasAño

Plomo (ng/m3)

1

10

100

1000

1000019

88

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

0 1 2 km

N

E

1

2

75

6

3

4

8

10

9

Verano:

Pt, Rh

Cd

Cu

Pb

V

Invierno:

Al

Ca

Cu

Fe

Mn

Mo

Ni

Pb

S

Sb

Sn

Zn

Zr

CONCENTRACICONCENTRACIÓÓN DE N DE ELEMENTOSELEMENTOS

S Ca Al Fe Zn Pb Cu Mn Zr Sb Ni Sn Mo0.01

0.10

1.00

10.00

100.00

1000.00

10000.00

100000.00

µgm

-3

MayoritariosMayoritarios MinoritariosMinoritarios TrazaTraza

∑=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

+−

=n

i jkij

jkijjk xx

xxn

COD1

21

xij concentración promedio de un compuesto químico in número de elementos medidos

SITIO A SITIO DÍA A DÍA

DISTRIBUCIDISTRIBUCIÓÓN ESPACIAL N ESPACIAL --VARIACIVARIACIÓÓN TEMPORALN TEMPORAL

DISTRIBUCIDISTRIBUCIÓÓN ESPACIAL N ESPACIAL --VARIACIVARIACIÓÓN TEMPORALN TEMPORAL

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Todos los elementos

Geológicos Geológicos +

Azufre

Minoritarios Traza

MaxMin75 %25 %Mediana

COD: SITIO A SITIOCOD: SITIO A SITIO COD: DCOD: DÍÍA A DA A DÍÍAA

OTRAS CIUDADESOTRAS CIUDADES

1

10

100

1000

10000

Al Ca Cu Fe Mn Ni Pb S Zn Zr

Elemento

Con

cent

raci

ón (n

gm

-3) Buenos Aires Santiago Sao Paulo Mexico DF

0 1 2 km

N

E

E1

E2

E7

E5

E6

E4

E3

E1

E2

E7

E5

E6

E3

Pt

Rh

CAMPAÑA DE

VERANO

Sitios Muestreados

Pt(

pgm

-3)

0

10

20

30

40

50

1 2 3 4 5 6 7

Media + std. dev.Media - std. dev.Media + std. errorMedia - std. errorMedia

Sitios Muestreados

Rh

(pg

m-3

)

0

5

10

15

1 2 3 4 5 6 7

Media + std. dev.Media - std. dev.Media + std. errorMedia - std. errorMedia

1, DINES 2, Hospital Alemán3, Avda. De Mayo y Salta4, INAP 5, Casa Amarilla6, Hospital Garrahan7, Metrogas

(0.8-9.4)(0.1-1)(0.2-12.2)(0.2-18.4)(2.0-6.5)(pg m-3)

4.00.33.33.03.9Rh

(2.4-60.1)(0.1-57.1)(0.1-57.1)(0.2-130.5)(7.3-22.9)

(pg m-3)

17.84.112.812.312.9Pt

RomaMunichMadridGöteborgBuenos Aires

SbSb en en diferentesdiferentes matrices matrices ambientalesambientales

0.1

1.0

10.0

100.0

1000.0

Car

bón

(Sub

bitu

min

oso)

Cru

stal

ro

ck

Car

bón

(bitu

min

oso)

Cen

iza

Volc

ánic

a

Suel

o

Con

teni

dode

Sb

/ µg

g-1

Cen

izas

de

carb

ón

Polv

oSe

dim

enta

doU

rban

o

PTS

Urb

ano

En Buenos Aires En Buenos Aires (Smichowski 2004)(Smichowski 2004)

~ 40 % del Sb proviene de fuentes naturales

ContenidoContenido mediosmedios de Cu, Mo y de Cu, Mo y SbSb

Cu, Mo y Sb están contenidosen las cintas de freno

Las cintas de freno contienen5-20% Cu y 1-5% Sb

Cu/Sb en MP: 4.9 (Cologne, Weckwerth, 2001) 5.6-8.0 (Buenos Aires) 13-17 (Thessaloniki, Voutsa et al.,

2002)

En En µµgg gg--11

1

10

100

1000

Cu Sb Mo

Sitios monitoreo

MoMo 2424

CuCu 3131

SbSb 17311731

FactoresFactores de de enriquecimientoenriquecimiento

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Sulfatos Nitratos Sodio Potasio Amonio Cloruros

Con

cent

raci

ón(µ

g m

-3 )

PM 10 (INQUIMAE)PM 2.5 (MÉXICO)

PM 10 (MÉXICO)

ANIONES Y CATIONESANIONES Y CATIONES

A AAC C C

La variación temporal de las concentraciones medias, dominadas por los elementos mayoritarios (Al, Ca, Fe y S) es preponderante frente a la variación espacial, lo queindica la necesidad de contar con un menor número de puntos y mayores períodos de muestreo).

Hay un gradiente decreciente de concentraciones medias de PM10 desde el Río de la Plata hacia el interior de la Ciudad, mientras que las concentraciones de PM2.5 no presentan un patrón definido de distribución espacial

La relativamente alta concentración de azufre y sudistribución espacial homogénea, son indicativos de suorigen mayormente secundario.

La mayor variabilidad de los elementos minoritarios, y en particular de los traza, indican su interés para los estudiosde identificación de fuentes emisoras.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

El contenido de antimonio en las partículas es indicadordel caudal vehicular.

Los contenidos de platino y el rhodio en las partículas son independientes de los niveles de PM10 y son indicadoresdel caudal de vehículos con convertidores catalíticos.

Las especies iónicas Na+ Cl- en la fracción gruesa se encuentran correlacionadas como en los aerosolesmarinos, mostrando la influencia de esta fuente en la atmósfera de Buenos Aires.

CONCLUSIONES (2)CONCLUSIONES (2)

MUCHAS GRACIASMUCHAS GRACIAS……