Contribución de fuentes del material particulado atmosférico en estaciones de tráfico de Andalucía

Abstract

Trabajo Fin de Máster en Tecnología Ambiental. Directores: Dra. Dª. Ana M. Sánchez de la Campa Verdona; Dr. D. Jesús D. de la Rosa Díaz. El PM10 es uno de los contaminantes que se encuentran regulados por la actual legislación europea y nacional, por lo que se mantiene una estrecha vigilancia de los niveles del mismo en áreas urbanas, sobre todo en zonas con fuerte influencia del tráfico rodado. En este trabajo se ha realizado una caracterización química del PM10 para determinar los componentes mayoritarios y minoritarios, a partir de los cuales se ha llevado a cabo un estudio de contribución de fuentes. Se han seleccionado tres estaciones de tráfico representativas de Andalucía durante el año 2021: Granada Norte (Granada), Marbella Arco (Málaga) y Torneo (Sevilla). El estudio gravimétrico pone de manifiesto que según el percentil 90.4, las estaciones de Granada Norte y Marbella Arco incumplen el VLD (50 μg/m3), sin embargo, todas cumplen con el valor límite anual (40 μg/m3). Los resultados de composición química muestran que los componentes mayoritarios presentes en el PM10 son la materia mineral el principal, siendo este un rasgo común en las tres estaciones. Elementos traza como Ni, As y Cd, regulados en la Directiva 2004/107/CE, cumplen con los valores límites anuales establecidos en las estaciones de estudio y las concentraciones de Pb son inferiores al valor límite anual según la Directiva 2008/50/CE. El estudio de contribución de fuentes a partir del PMF v.5, ha permitido identificar cuatro fuentes (Tráfico, Marino, Mineral y Regional) en Marbella Arco y Torneo, y una quinta (Combustión) en Granada Norte. Las mayores contribuciones de origen marino y del tráfico se producen en Marbella con un 26% (8.3 μg/m3) y 32% (10.2 μg/m3) respectivamente, mientras que la mayor contribución mineral (38%, 10.4 μg/m3) y regional (20%, 5.3 μg/m3) fue en Torneo. Solo en Granada Norte se identificó una fuente adicional (Combustión) asociada a la quema de biomasa en el entorno del núcleo urbano, con un aporte del 30% (8.7 μg/m3), siendo el período de noviembre a marzo el de mayor contribución. Las especies químicas asociadas al tráfico se originan por las emisiones exhaust y no-exhaust de vehículos. En la fuente de origen marino el mayor aporte al PM10 se produce en zonas próximas a la costa (estación Marbella Arco). La mayor contribución de origen mineral coincide con los períodos de mayor sequía del año, influenciada, además, por las intrusiones de polvo sahariano en el sur de España. Se determinó que la fuente Regional está caracterizada por aerosoles secundarios (nitrato, sulfato y amonio) y elementos traza (Ni+V). Los resultados del estudio muestran similitud con los perfiles químicos obtenidos en estaciones de tráfico de Andalucía y Palermo (Italia) durante el año 2005, donde se observa una tendencia a la disminución en el 2021 de elementos como Cr, Ni, Cu, Zn, Sb asociados al tráfico.

PM10 is one of the pollutants that are regulated by current European and national legislation, so that levels are closely monitored in urban areas, especially in areas with strong influence of road traffic. In this work, a chemical characterization of PM10 has been carried out to determine the majority and minority components, from which a source contribution study has been carried out. Three representative traffic stations in Andalusia have been selected for the year 2021: Granada Norte (Granada), Marbella Arco (Málaga) and Torneo (Seville). The gravimetric study shows that according to the 90.4 percentile, the Granada Norte and Marbella Arco stations do not comply with the VLD (50 μg/m3), however, all of them successfully comply with the annual limit value (40 μg/m3). The chemical composition results show that the major components present in PM10 are the main mineral matter, being this a common feature in all three stations. Trace elements such as Ni, As and Cd, regulated in Directive 2004/107/EC, comply with the annual limit values established in the study stations and Pb concentrations are lower than the annual limit value according to Directive 2008/50/EC. The source contribution study from the PMF v.5, has identified four sources (Traffic, Marine, Mineral and Regional) in Marbella Arco and Torneo, and a fifth (Combustion) in Granada Norte. The highest contributions of marine and traffic origin occur in Marbella with 26% (8.3 μg/m3) and 32% (10.2 μg/m3) respectively, while the highest mineral (38%, 10.4 μg/m3) and regional (20%, 5.3 μg/m3) contribution was in Torneo. Only in Granada Norte was an additional source identified (Combustion) associated with biomass burning in the urban core environment, with a contribution of 30% (8.7 μg/m3), being the period from November to March the one with the highest contribution. The chemical species associated with traffic originate from exhaust and non-exhaust emissions from vehicles. In the marine origin source, the greatest contribution to PM10 occurs in areas near the coast (Marbella Arco station). The greatest contribution of mineral origin coincides with the periods of greatest drought of the year, also influenced by the entry of Saharan dust in southern Spain. It was determined that the regional source is characterized by secondary aerosols (nitrate, sulfate and ammonium) and trace elements (Ni+V). The results of the study show similarity with the chemical profiles obtained in traffic stations in Andalusia and Palermo (Italy) during 2005, where a decreasing trend is observed in 2021 of elements such as Cr, Ni, Cu, Zn, Sb associated with traffic.