Jornada sobre Canvi Global: Efectes i estratègies de gestió Barcelona, 30 novembre de 2006
Canvis en la qualitat de l’aire Anna Avila
Qualitat de l’aire o contaminació atmosfèrica Contaminació atmosfèrica: – Presència a l’aire de substàncies que no formen part de la composició habitual de l’atmosfera, o bé d’aquelles que tot i formar-ne part de forma natural, ho fan en quantitats superiors (La qualitat de l’aire. Generalitat de Catalunya)
– Introducció a l’atmosfera de substàncies o formes d’energia que, per sí sols o com a conseqüència de la seva transformació, presenten un risc per a la salut humana, el medi ambient o els ecosistemes (Llei d’atmosfera Galícia)
Transport atmosfèric
vent dominant
Transformació física i/o química
Emissions Immissions Antròpiques
Naturals
deserts volcans sòls
Deposició atmosfèrica
Efectes de la contaminació atmosfèrica 1.Disminució de la visibilitat
Lanzarote 26/3/00
26/02/00
2.Degradació de materials 26/02/00 Imatge SeaWiFS (NASA/GSFC) 1908 1969 Herten Castle (Ruhr-Alemanya) 1702
3.Canvis globals Disminució ozó estratosfèric Canvi climàtic
Efectes de la contaminació atmosfèrica
• Impacte en la salut humana • Impacte en els ecosistemes
Emissions. Composició química Fonts estacionaries Combustió hidrocarburs fòssils centrals tèrmiques, calefaccions, indústria
Transport rodat, aeri, trens dipòsits combustible
UF-PM, Sb, Ba (Pb), Cl-
Processos industrials, incineració V, Ni (As, Se,..)
CO2, CO, HC, NOx, PM, Corg+Celem, SO2
H+
Varis agricultura, incendis urbans, combustió de biomasa
Font: X. Querol
químics, metal·lúrgics, petroquímics, minerals alimentaris, incineració
NH3, K+
Cu, Zn, Hg, V, Ni F-, NH3, As, Pb, Fe, P, Al, Cl Si, Ca,..
Cl-, Na+
biogèniques, Emissions naturals resuspensió, marina, tempestes, volcans, incendis
HC = hidrocarburs; PM = partícules; UF-PM = partícules ultrafines
% Massa de partícules
Emissions. Característiques físiques: la mida Compostos de C
0,01 µm
Matèria mineral Aerosol marí
Compostos de S Compostos de N
0,1 µm
1 µm
Diàmetre de partícula PM1 (fines en terminologia de ciències atmosfèriques) PM2,5 (fines en terminologia ambiental i epidemiològica) PM10 PST
Warneck 1988, Harrison & van Grieken 1998. Adaptat de X. Querol
10 µm
Londres, 5-8 desembre 1952 aprox. 4.000 morts
1956: Llei de l’Aire Pur a UK 1963: Llei de l’Aire Pur a USA
Deposició de partícules en el sistema respiratori Efectes excita mecanismes de protecció resposta transitòria (e.g. atac asmàtic)
deteriora a llarg termini cèl·lules epitelials fibrosis
tumors
Percent increase in mortality
Informe Air Pollution on Health
Augment en el % de morts diĂ ries associades a un increment de 10Îźg/m3 en els nivells de PM10 a ciutats europees Katsouyanni et al Epidemiology 2001;12:521-531
-1
0
1
2
L’aire que respirem Filtre d’un mesurador de partícules (PM10) després de filtrar un volum determinat d’aire urbà
color original del filtre
La Vanguardia, 13 octubre 2006
Legislació en PM Valors límit anuals, diaris i nombre de superacions permeses pel Reial Decret 1321/1992 i per la nova Directiva Europea 1999/30/CE per a partícules en suspensió.
* no vigents per no haver estat ratificats per la avaluació de la directiva (any 2005).
μg/m3
Mitjana PM10 Espanya 1996-2004 Estacions classificades per tipus d’activitat
70
60
50
Tràfic Industrial ó T. intens
40
Fons rural
2005
Fons urbà Estacions EMEP
30
2010 20
10
Dades X.Querol; IJA-CSiC
0 Galícia Euskadi Cat+Val Andalusia Centre Canàries
Nombre de superacions del valor límit diari de 50 µg/m3
Nº 100
Barcelona Huelva tràfic Tarragona urbana urbana
50
2005, n<35
Las Palmas urbana Alcobendas Llodio urbana urbana Bemantes rural
a
0 Episodi africà
Dades X.Querol; IJA-CSiC
Episodis no africans
Impacte en els ecosistemes Acidificació Slamba Poremba, Poland (C. Martin, The Environmental Picture Library)
Eutrofització
Exposició a l’ozó i altres contaminants
S’ha observat una correlació negativa entre la presència de Vaccinium vitis-idaea i la deposició de nitrogen en boscos caducifolis a Suècia Ribas et al. (1998) Water Air and Soil Poll. 197
Conveni UN-ECE CLRTAP “Transport de contaminants atmosfèrics a llarga distancia” 1979 • Protocol del sofre (Helsinki 1985, 1994) • Protocol del N (Sofia 1988, Gothenburg 1999) • Protocol dels COVs (Ginebra 1991) • Protocol dels metalls pesants i POPs (Aarhus 1998)
Protocol de Gothenburg “Multipollutants-multieffects” (1999) proposa valors màxims d’emissió de S, NOx, COVs, NH3 per país signatari per tal d’arribar a les següents reduccions l’any 2010 respecte a les emissions del 1990:
63% S 43% NOx 40% COVs 17% NH3
Reduccions (%) previstes i reals: NH3 NO2 COV SO2
17 43 40 63
10 30 45 70
Càrregues crítiques per l’acidesa Concepte de càrrega crítica: quantitat de deposició de compostos acidificadors per sota de la qual no hi ha canvis perjudicials als ecosistemses Excedència de la càrrega critica: s’obté per diferència entre les quantitats d’àcid depositades i les càrregues critiques
1980
1990 93 106 ha
207 106 ha
-80% 2000 38 106 ha
2010 15 106 ha estabilització
Arees on les càrregues crítques d’acidesa s’excedien al 1980, 1990, 2000 i previsió pel 2010 (segons protocol Goteborg)
Càrregues crítiques pel N Nivells de càrrega crítica calculats pel balanç de massa, en eq/ha/any que poden tolerar els ecosistemes. A cada nivell de càrrega, el 95 per cent dels ecosistemes del quadrat estan protegits.
Cel.les que excedeixen les carregues critiques 1990 2000 2000
44% 33%
CLRTAP-1999 protocol de Gothenburg S’estima que quan s’hagi implementat el protocol de Göteborg, s’ hauran aconseguit les següents millores: Any 1990
Any 2010
Arees amb excés d’acidificació (ha)
93 x 106
15 x 106
Arees amb excés d’eutrofització (ha)
165x 106
108 x 106
Nº dies excessius nivells d’ozó
Reduïts 50%
Morts prematures per exposició a ozó i PM
Reduïdes en 47.500
Exposició de la vegetació a excessius nivells d’ozó
Reduïda en 44%
Es recuperen els ecosistemes? Estudis de llarga durada en rieres no pertorbades mostren una recuperació de l’alcalinitat i una disminució dels sulfats Hubbard Brook (NH, EUA) Periode 1960-1995
Vikedal, Noruega Periode 1981-2001
pH
SO4 pH SO4 Al [SO4] = a + b (temps)
reestabliment d’invertebrats sensibles
Es recuperen els ecosistemes? Estudis regionals Distribució dels pendents de les tendències de variació en el temps de paràmetres químics a les rieres, per regions d’Europa i Nord Amèrica (ICP-Waters) Període 1990-2001.
SO4: totes b baixen!
Alcalinitat: augmenta! NO3: b variable, baixa més a Nordamèrica
Skjelvale et al. 2005. Regional scale evidence for improvements in surface water chemistry 1990-2000. Environmental Pollution 137, 165-176
Comparació dels pendents en rieres i en la pluja Pluja pluja Rieres i llacs
Els pendents generalment són menors en rieres que en la pluja, per l’acció del tamponament dels sòls. Pero hi ha disminució de la concentració de SO4, o sigui, recuperació de l’alcalinitat dels ecosistemes aquàtics
Periode 1990-2000
Skjelvale et al. 2005 Regional scale evidence for improvements in surface water chemistry 1990-2000. Environmental Pollution 137, 165-176
Impactes en ecosistemes. Estudis a Catalunya
Llac Redò, Pirineus Foto: Jordi Catalan
La Castanya, Montseny
So
Prades
Estacions Xarxa Pluja Àcida Be SMP
Central tèrmica de Cercs, Berguedà
Dpt. Medi Ambient i Habitatge, Generalitat Catalunya
LS
Emissions a Espanya del 1990 al 2002 i objectius pel 2010, segons els â&#x20AC;&#x153;sostresâ&#x20AC;? acordats en el protocol de Gothenburg 106 T/any
1.6 106T/any
2 1.2 1.5 0.8
1 0.5
0.4
0
0
106T/any
1.6
T/any
400
1.2
300
0.8
200
0.4
100
0
103 T/any
Reducció de les concentracions de S a la pluja en àrees rurals SO4*LC SO4*SM SO4*Be SO4*LS
80 -1
3000
en la pluja
2500
60
3
-1
emissió SO Espanya (x10 tonnes yr )
emissio SO2
concentracions SO pluja (µeq L )
a Espanya
4
2000 40
2
1500 20
1000
objectiu emissions 2010 500 1980
0 1985
1990
1995
2000
2005
Augment de les concentracions de NO3 a la pluja en àrees rurals NO3 NO3 NO3 NO3
en la pluja 80 -1
1500 60
3
1300
1100
40
2
3
-1
emissió NO (x10 tonnes yr )
emissio NO2
LC SM Be LS
900
concentracions NO pluja (µeq L )
a Espanya
objectiu emissions 2010 20
700
500 1980
0 1985
1990
1995
2000
2005
Estabilitat de les concentracions de NH4 a la pluja en àrees rurals NH4 LC NH4 SM NH4 Be NH4 LS
emissio NH3
100
-1
emissió NH (x10 tonnes yr )
-1
500
en la pluja concentracions NH pluja (µeq L )
a Espanya
75
objectiu emissions 2010
4
3
400
50
200
25
100
0
3
300
1980
1985
1990
1995
2000
2005
Emissions NH3 segons inventari EMEPEstiu
Emissions NOx segons inventari EMEPEstiu
Cortesia del Laboratori de Modelització Atmosfèrica, Carlos Pérez (Barcelona SuperComputing Centre) A partir de dades de l’inventari d’emissions EMEP per cel.les de 50x50 km
Emissions SO2 segons inventari EMEPEstiu
Grau de compliment dels objectius d’emissió, per països
Consum d’energia a Espanya base 1980 = 100 180
160
Energia primària per habitant Energia primària per unitat de PIB
140
120
100
80
1980
1985
1990
1995
Font: La Energía en España 2004. Dirección Gral. de Política Energética y Minas.
2000
2004
De Acid News, publicació del Swedish NGO Secretariat on Acid Rain, Setembre 2004
As Pontes Spain 315.000
Maritsa Bulgaria 332.000
1400 MW 5% de l’energia electrica espanyola
Krivoy Rog Ucrain 213.000 Tones SO2/any
Setembre 2006. Comunicat d’Endesa conforme central As Pontes obté certificat ambiental europeu (EMAS). Plà de substitució progessiva dels lignits locals (6-8% en S) per carbó importat d’Indonèsia (a completar l’any 2008)
Gràcies per la seva atenció
Agraïments al grup de geoquímica ambiental de l’Institut Jaume Almera-CSIC, especialment a Xavier Querol, Sonia Castillo i Miguel Escudero., al Departament de Medi Ambient i Habitatge de la Generalitat Catalunya i al Ministerio de Educación y Ciencia.