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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

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)

Nivel de cumplimiento en Europa - PM10

Nivel de cumplimiento en Europa - PM2.5

Población en riesgo

Muertes prematuras

Contribución de fuentes al PM10 en Barcelona

Días de alta contaminación (2013) Promedio anual (2013)

Amato et al., 2016 Atmospheric Chemistry and Physics

Contribución de fuentes al PM2.5

Días de alta contaminación (2013) Promedio anual (2013)

Amato et al., 2016 Atmospheric Chemistry and Physics

EU

WHO

Tendencias de PM10

Fuente: Generalitat de Catalunya (DTES)

Tendencias de PM2.5

Fuente: ASPB, 2020

Principales hipótesis

1. Incremento de la formación de secundarios orgánicos (SOA)2. Fuentes no controladas (biomasa, desgaste por tráfico, resuspensión, cocinas,

detergentes…)

Tendencias

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

Particulas ultrafinas (UFP ) y ozono urbano

Traffic 1PhotonucleationTraffic 2

Regional

Rivas et al., 2020

Massaguè et al., 2019

Quema de biomasa: Benzo(a)pireno (BaP)

0

2

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02/06/08

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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

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02/06/13

02/11/13

02/04/14

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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

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)

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

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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

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

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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

Impacto de las emisiones non-exhaust en Barcelona (2010)

Amato et al., 2016Atmospheric Environment

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

61 perfiles de BC

Vertical profilesHorizontal profilesBackground concentration

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

Orientación de la calle respecto al viento

R² = 0,843

R² = 0,8106

0

1

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7

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No

rmal

ized

BC

distance from road (m)

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

Solo emisión de C/Aragó

Alta presión

Baja presión

Impacto de las calles secundarias

Emisiones de 1 km2 alrededor

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

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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

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

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..

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 atenciónfulvio.amato@idaea.csic.es

Agradecimientos:- Diputación de Barcelona- Ajuntament de Barcelona- Generalitat de Catalunya (DTES)- LIFE+ - OECD- Ministerio de Ciencia, Innovación y

Universidades (Plan RETOS)

Efecto del confinamiento

Tobias et al., 2020

- 28-31% - 45% - 47-51%

No change + 57-58%

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2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

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Barcelona

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

Madrid

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Switzerland

WHO AQGWHO AQG

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Tendencias

Altura de edificios

Amato et al., 2019Science of the Total Environment