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El coneixement sobre les particules en suspensió (PM)
Fulvio AmatoEnvironmental Geochemistry & Atmospheric Research (EGAR)
IDAEA-CSIC
Grup de treball de qualitat de l’aire, soroll i mobilitat sostenible 16 Novembre 2020
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1. Proceso de formación:• Primarias: emitidas directamente como partículas (p.ej. carbono negro)• Secundarias: formadas en atmosfera por oxidación de gases precursores
p.ej. SO2 (g) oxidation SO42- (s)
2. Origen:• partículas naturales• partículas antropogénicas
3. Tamaño:PM10, PM2.5, PM1, PM0.1 (UFP)
4: Composición química:Minerales, carbonosas (C organico y elemental), sales de amonio,
metales/metaloides, sal marina..
Criterios de clasificación de las particulas (PM)
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Nivel de cumplimiento en Europa - PM10
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Nivel de cumplimiento en Europa - PM2.5
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Población en riesgo
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Muertes prematuras
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Contribución de fuentes al PM10 en Barcelona
Días de alta contaminación (2013) Promedio anual (2013)
Amato et al., 2016 Atmospheric Chemistry and Physics
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Contribución de fuentes al PM2.5
Días de alta contaminación (2013) Promedio anual (2013)
Amato et al., 2016 Atmospheric Chemistry and Physics
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EU
WHO
Tendencias de PM10
Fuente: Generalitat de Catalunya (DTES)
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Tendencias de PM2.5
Fuente: ASPB, 2020
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Principales hipótesis
1. Incremento de la formación de secundarios orgánicos (SOA)2. Fuentes no controladas (biomasa, desgaste por tráfico, resuspensión, cocinas,
detergentes…)
Tendencias
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Incremento de SOA
A que se debe?
Cambios en las emisiones de gases precursores:
- SOx, NOx y NMVOCs se han reducido de 78%, 41% and 40% en EU. Mayor disponibilidad de radicales OH y NO3 que forman ahora SOA
- El incremento de motores de inieccíon directa (Gasoline DirectInjection)
- Reformulación de la gasolina para reducir el contenido en benzeno
- Nuevos motores diesel con menor ratio NO/NO2 ratio, que incrementael ozono urbano y la ozonolisis de isoprene y α-pinene
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Particulas ultrafinas (UFP ) y ozono urbano
Traffic 1PhotonucleationTraffic 2
Regional
Rivas et al., 2020
Massaguè et al., 2019
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Quema de biomasa: Benzo(a)pireno (BaP)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
02/06/08
02/11/08
02/04/09
02/09/09
02/02/10
02/07/10
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02/05/11
02/10/11
02/03/12
02/08/12
02/01/13
02/06/13
02/11/13
02/04/14
02/09/14
02/02/15
02/07/15
02/12/15
02/05/16
02/10/16
02/03/17
02/08/17
02/01/18
02/06/18
02/11/18
Manlleu BaP
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Emisiones de desgaste y resuspensión (non-exhaust)
Exhaust PM
brake wear
tyre wear
resuspension road wear
Non-exhaust PM• Sin control legislativo
• Independientes del tipo o antiguedad de motor (ZBE)
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Impacto del vehiculo electrico (BEV) en PM10
EURO
6 di
esel
EURO
6 g
asol
ine
BEV
Turismos SUVs Fugornetas
EURO
6 di
esel
EURO
6 g
asol
ine
BEV
EURO
6 di
esel
EURO
6 g
asol
ine
BEV
Source: OECDNon-exhaust emissions from road transportin press (December 2020)
PC SUV LCV
PM2.5 BEV 100
-12.8 -11.2 -13.3
BEV 300
+2.6 +7.5 +7.8
PM10 BEV 100
-17.8 -18.0 -19.3
BEV 300
-6.5 -4.5 -5.5
Non-exhaust % change
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18
Proyecciones OECD
Projected global non-exhaust emissions to 2030 under alternative EV uptake scenarios
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
4% uptake 8% uptake2017 2030
Glob
al pa
rticula
te em
ission
s (to
nnes
/km)
PM10 PM2.5
Source: OECDNon-exhaust emissions from road transportin press
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Impacto de las emisiones non-exhaust en Barcelona (2010)
Amato et al., 2016Atmospheric Environment
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Variabilidad espacial de PM
Que factores tiene un rol:
• Intensidad/tipo de trafico• Otras fuentes• Viento regional• Orientación calle• Geometría calle• Conc. de fondo• Vegetación
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61 perfiles de BC
Vertical profilesHorizontal profilesBackground concentration
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Distancia de la via
Reducción promedia del 50% a 25m de la vía,Pero con una gran variabilidad
Amato et al., 2019Science of the Total Environment
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Orientación de la calle respecto al viento
R² = 0,843
R² = 0,8106
0
1
2
3
4
5
6
7
0 50 100 150 200 250
No
rmal
ized
BC
distance from road (m)
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Topologia urbana
Halving distance: 32 mOpen busy roads (Diagonal)
Street canyon (Eixample)
Historical center (Gracia)
Halving distance : 26 m
Halving distance : 22 m
100 m
100 m
100 m
Existe cierta relación entre volumen de trafico y distancia a la que se alcanza reducción de 50%
Amato et al., 2019Science of the Total Environment
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Solo emisión de C/Aragó
Alta presión
Baja presión
Impacto de las calles secundarias
Emisiones de 1 km2 alrededor
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Variabilidad de BC en altura• Variabilidad mucho menor a la horizontal
• Reducción 50%: inalcanzable
• Concentración de fondo: inalcanzable
• A 10 m: 12%
• A 20 m: 33%
• Reducciones todavía menores para NO2
0
5
10
15
20
25
30
35
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Hei
ght
(m)
BC (ng/m3)
Plaza de España - Gran Via
Gracia
Eixample
Poble nou
Amato et al., 2019Science of the Total Environment
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Efecto street canyon
kurtosis
0.0
1.0
2.0
3ex
pone
nte
Horizontales (SE-NW) Collserola MarLado montaña
Lado mar
Amato et al., 2019Science of the Total Environment
Lado mar Lado montaña
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Conclusiones
• Las particulas en suspensión son el contaminantes de mayor impacto en salud eincumplen en nuestra región las recomendaciones de la OMS
• Después del 2010, hay un estancamiento de las concentraciones. Posible causas son: • Incremento partículas secundarias (por mayor disponibilidad de radicales
libres)• No control sobre emisiones de desgaste y resuspensíón, biomasa, obras…
• El trafico rodado contribuye 31-42% a PM10 y 26-38% a PM2.5. Además se está investigando la contribución adicional debido al enhanced SOA
• Los vehículos eléctricos no son la solución para PM
• Existe una gran variabilidad a nivel horizontal (muy menor a nivel vertical) según intensidad/tipo de trafico, geometría/orientación de la calle, fuentes muy locales..
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Recomendaciones para reducir PM
Hace falta voluntad política en aplicar medidas estructurales (más que para los episodios):
1. Mejorar el transporte publico (sobre todo metropolitano) y fomentar el transporte activo (bici y a pie)
2. Reducir el numero total de vehículos (peaje y limitación aparcamiento)
3. Prioridad de restricciones sobre furgonetas de reparto ytaxis
4. Limitar vehículos pesados y velocidad5. Tasación sobre la masa/dimensión del vehículo6. Más zonas peatonales y verdes7. Control de obras, resuspensión y pequeñas industrias8. Limitar el uso de biomasa para calefacción domestica
Muchas gracias por la atenció[email protected]
Agradecimientos:- Diputación de Barcelona- Ajuntament de Barcelona- Generalitat de Catalunya (DTES)- LIFE+ - OECD- Ministerio de Ciencia, Innovación y
Universidades (Plan RETOS)
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Efecto del confinamiento
Tobias et al., 2020
- 28-31% - 45% - 47-51%
No change + 57-58%
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0
10
20
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2
µg/m
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2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
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2
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3
Barcelona
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Madrid
WHO AQG
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Switzerland
WHO AQGWHO AQG
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Barcelona Madrid SwitzerlandPM2.5 PM2.5 PM2.5
Tendencias
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Altura de edificios
Amato et al., 2019Science of the Total Environment