Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Bases científicas y técnicas para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE-LIFE+ Xavier Querol Huesca, 20/09/2012
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
• • • • • • •
Contenido Parámetros críticos NO2 NH3 PM BC Partículas ultrafina Medidas de mejora de calidad del aire (NO2 & PM) sobre el tráfico rodado urbano
BASES CIENTÍFICO-TÉCNICAS PARA LA ELABORACIÓN DEL PLANES DE MEJORA DE LA CALIDAD DEL AIRE RELATIVO AL MATERIAL PARTICULADO Y NO2 EN ESPAÑA
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Parámetros críticos calidad aire
Sede Pirineos
RD 102/2011, 28 Ene. 2011 y Directiva 2008/50/CE Horario Diario Anual prot. ecos. Horario Anual Anual prot. vegetación Anual Media 8-h máx. en un día Anual Anual Diario Anual 2010-2020
293 °K , 101,3 kPa excepto PM y metales, Cond. Amb. 350 µg/m3 SO2 24 ocasiones por año 3 125 µg/m SO2 3 ocasiones por año 3 20 µg/m SO2 no superar ni anual ni media 1Oct-31Mar 3 200 µg/m NO2 18 ocasiones por año, 2010 3 40 µg/m NO2 no superar, 2010 3 30 µg/m NOx (expresado como NO2) no superar, 2010 3 5 µg/m Benceno no superar 3 10 mg/m CO no superar 3 500 ng/m Pb no superar 3 40 µg/m PM10 no superar, 2005 3 50 µg/m PM10 n<35 por año, 2005 3 (25 y 20 (18) µg/m PM2.5) no superar, 2010, 2015, 2020 (reducir 20% PM2.5 anual en estaciones de fondo urbano)
RD 102/2011, 28 Ene. 2011 y Directiva 2004/107/CE Anual (valor objetivo) 6 ng/m3 As Anual (valor objetivo) 20 ng/m3 Ni Anual (valor objetivo) 5 ng/m3 Cd Anual (valor objetivo) 1 ng/m3 Benzo[α]pireno
no superar, 2013 no superar, 2013 no superar, 2013 no superar, 2013
Evaluación de las Directivas 2013, nuevos parámetros?: NH3, Black Carbon & Ultrafine Particles
Parámetros críticos (incumplimiento, mayor impacto en salud)
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Parámetros críticos calidad aire
Sede Pirineos
RD 102/2011 y Directiva 2008/50/CE AOT40 [expresado en (µg/m3·h] = suma de la diferencia entre las concentraciones horarias superiores a los 80 µg/m3 y 80 µg/m3 a lo largo de un período dado utilizando únicamente los valores horarios medidos entre las 8.00 y las 20.00 horas, Hora de Europa Central (HEC), cada día Valor objetivo protección salud humana Máximo de las medias 8 h del día
120 µg/m3 O3
no superar más de 25 días/año promedio en período 3 años
Valor objetivo protección vegetación AOT40, valores horarios de mayo a julio
18.000 µg/m3·h O3
no superar promedio en un período de 5 años (c)
Umbral de información: horario Umbral de alerta: horario
180 µg/m3 O3 240 µg/m3 O3
1. 2.
Niveles elevados fuera del entorno urbano Evaluación: relevancia de COVsNM (precursores)
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
The Gothenburg Protocol Task Force For Emission Inventories (EMEP) and Projections 2012 report
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
The Gothenburg Protocol Task Force For Emission Inventories (EMEP) and Projections 2012 report
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
Parámetros críticos calidad aire
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
Parámetros críticos calidad aire PM10
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Parámetros críticos calidad aire
PM2.5
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Parámetros críticos calidad aire NO2
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Parámetros críticos calidad aire O3
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El Problema de NO2
Sede Pirineos
100
100
COMUNIDAD DE MADRID
90
2005
2006
2007
2008
2009
2010
80
2006
2007
2008
2009
2010
70
CC AA: VALENCIA, CASTILLA Y LEÓN ANDALUCÍA, ARAGÓN, ASTURIAS, GALICIA
90
2005
2006
2007
2008
2009
NA
NA AL BA D
RC
O
O
NA
BA
RC
EL
EL
O
DE BA SA
Causas de superación del VLA de NO2: promedio 2001-2009 (53 estaciones)
2010
Heavy traffic
80
2% 1% 3%
70
Proximity to a major road
2%
Local industry Quarrying/mining
Valor límite desde 2010
60
BA
ET
LL
SA
LL O
AS TE
RR
O BA
RC
EL
RI AD ST
M
B.
NA
NA
À
NA
O
O
EL
AL
RC
PR EL
BA D
BA
U
AT
A M
RE
LO
AN D
CO A ST
ST
ET
DA
AL IT
NT CA
SP
O
O L'H
M
A
RP PE A
O EL RC
FO NE
M
NA
RS
D
E
AD RI
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BA
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G
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M
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ÓN
D
D
AD RI
D
AD RI M
M
M
AD RI
AD RI
AD A SL CO
M
M
AD RI
E
AD RI
AF
O
G
M
ET
AD RI
ND AS BE
D
0 D
10
0 D
20
10
D
30
20
ET UA
40
30
AL C
Valor límite desde 2010
50
ST
40
60
LL
50
RN E
NO2 (µ g/m 3)
60
CO
Valor límite desde 2010
100
Domestic heating
29%
50
Industrial accident
40
Non-industrial accident
30
Natural source Winter sanding
20
63%
10 0
African dust Local petrol station
ÑA CO
Benzene storage
A
PA S LA
RU
AS
O VI
LM
ED
ES IL AV
O
RA ZA
RA
G
G
OZ
OZ
A
A
DA NA RA G
ZA
A
DA
LL
NA G
RA
VI SE
PA
LE
NC
VI GO SE
LA SA
2011
IA
A
N
CA AN M
IA
O
VA
LE
LE
NC
IA VA
LE
NC
IA
IA VA
LE
NC
NC LE VA
ST EL
LÓ
Parking facility
CA
N O2 (µg/m 3)
2005
80
70 NO2 (µ g/m 3)
CATALUNYA
90
Industry
•MADRID, COSLADA, GETAFE, LEGANÉS •BARCELONA, BARBERÀ DEL V., MARTORELL, MONTCADA I R., ST. ANDREU DE LA B., MOLLET DEL VALLÈS, ST ADRIÀ DE BESÒS, SABADELL, STA. COLOMA G., TERRASSA •PALMA DE MALLORCA •GRANADA, SEVILLA
Sede Pirineos
Cars x1000
2500 5
2000 4
1500 3
1000 2
500 1
0 0 Barcelona M adrid València Amsterdam Belgrade Berlin Bern Bologna Budapest Stockholm Firenze Frankfurt Genoa Hamburg Helsinki London2007 Luxemburg M ilan M unich N apoli Oslo Praha Roma Torino W ien Zurich
3000
Barcelona M adrid València Am sterdam Belgrade Berlin Bern Bologna Budapest Stockholm Firenze Frankfurt Genoa Hamburg Helsinki London2007 Luxemburg M ilan M unich N apoli Oslo Praha Rom a Torino W ien Zurich
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El Problema de NO2 6
Cars x 1000 / km2
Very high density of vehicles (#/km2), But also >50% of vehicles circulating in the city come from outside
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El Problema de NO2
500m
Ámsterdam
Madrid
Barcelona
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El Problema de NO2
Sede Pirineos
NO
NO2
% diesel flota Prov. BCN
%NO2/NOx
NOx
180
70
Martorell
160
60
140 50
40
80
30
%
100
60 20 40 10
20 0
0 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Evolución de los valores medios de NO y NO2 en las estaciones que permanecen en la red
90 NO
80
NO2
70
3
60 μ g/m
µg/m
3
120
50 40 30 20 10 0 2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
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El Problema de NO2
Sede Pirineos
Emisiones diesel: test de homologación vs. vida real PC
1.6
1.6 NO NO NO2 1.4 NO2
Diesel NEDC, PC
1.4
NOx [g/km]
1.2
1.0 0.8 0.6
0.8 0.6 0.4
0.2
0.2
0.0
0.0
EU 0
EU 2
EU 3
EU 4
EU 5
EU 0
EU 1
EU 2
EU 3
EU 4
EU 5
EU 6
Emisiones NO2 de la flota urbana de vehículos (Austria) 2.5 P a s s e n g e r c a r s g a s o lin e
NO2
P a s s e n g e r c a r s d ie s e l
0.2
HD V
0.15
1.5
0.1
1
0.05 0 1990
2
0.5
1995
2000
2005 Y ear
2010
2015
0 2020
HDV NO2 [g/km]
0.25
EU 1
(2015!!!!!!)
1.0
0.4
Passenger cars NO2 [g/km]
NOx [g/km]
1.2
Diesel CADC, PC
Hasta 2015 no hay una normativa para vehículos de pasajeros diesel que realmente disminuya emisiones Urgente medidas no tecnológicas (reducción de vehículos en el centro urbano) Cortesía Prof. Dr. S. Hausberger T.U. Graz
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El Problema de NH3
Sede Pirineos
NH3 [μgm‐3] City center Traffic Urban background
Summer Winter 15.2 4.7 7.6 4.6 5.9 3.2
City center
N -3 μgm
(Reche et al., AE, 2012) μg/m3
N
wind spd [m/s] 7 6 5 4 3
2.4
35
158
2.2 2
W
1 0
342 inhab. hm-2
E
30
2.0 1.8
25 1.6
S
NH3
Urban background
20 N
wind spd [m/s] 5
15
< 100 μg/m3 8.0
4
7.5 3
7.0
2
10 1
W
6.5 E
0
5
6.0 5.5 5.0
(Pandolfi al., ACP, 2012)
5 km S
NH3
4.5 4.0
NH3
0 Croatia-Residential Croatia-Residential Beijing (China) -Urban Croatia-Residential Croatia-Residential Barcelona (Spain)-City centre Kanpur (India)-Urban Mexico city (Mexico)-Urban Rome (Italy)-Traffic Kanpur (India)-Urban Croatia-Industrial Croatia-Industrial Croatia-Industrial Agra (India)-Urban Barcelona (Spain)-Urban Croatia-Industrial Barcelona (Spain)-Traffic Clinton, NC (USA)-Urban New York (USA)-Urban New York (USA)-Urban Edinburgh (Scotland)-Traffic Barcelona (Spain)-Traffic Clinton, NC (USA)-Urban New York (USA)-Urban Kinston, NC (USA)-Urban Münster (Germany)-Urban Barcelona (Spain)-Urban Rome (Italy)-Urban Aveiro (Portugal)-Urban New York (USA)-Urban Clinton, NC (USA)-Urban Kinston, NC (USA)-Urban Clinton, NC (USA)-Urban Thessaloniki (Greece)-Urban Schiedam (Holland)-Urban Yokohama (Japan)-Urban Edinburgh (Scotland)-Rural Atlanta (USA)-Urban Kinston, NC (USA)-Urban Morehead city, NC (USA)-Urban Kinston, NC (USA)-Urban Morehead city, NC (USA)-Urban Pittsburgh (USA)-Urban Morehead city, NC (USA)-Urban Morehead city, NC (USA)-Urban
NH3 (µgm-3)
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Sede Pirineos
CEH ALPHA Nesslerization RBD QCLAS MCT OGAWA chemiluminescence
El Problema de NH3
30
All seasons Winter Spring Summer Fall
CEH ALPHA
ADS ADS
FPM
AMANDA
ADS CIMS
35
UB+CC
25
20
15
10
5
Montseny Regional Background (NE Spain)
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de NH3
Sede Pirineos
18 16
2010-2011 Atmospheric NH 3
14
µg/m3
12 10 8 6 4 2 0 Winter
Summer
Winter
Summer
Winter
Summer
Winter
Summer
Winter
Summer
Winter
BCN
BCN
MAD
MAD
A COR
A COR
HUEL
HUEL
STCT
STCT
VAL
<1.0 1.0-1.5 1.5-2.0 2.0-2.5 2.5-3.0
October Summer VAL
VAL
NH4+ (µg/m3) PM10
Highcontribution of secondary inorganic PM due probably to high concentration of NH3
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de NH3 Number of waste containers/hm
2
Sede Pirineos
16
y = 0.7454x - 0.0874
14
2
R = 0.8727
12 10 8 6 4 2 0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 3
Number of waste containers/hm
2
NH3 (µg/m ) in summer 16
y = 2.1511x - 3.971
14
2
R = 0.7871
12 10 8 6 4
CC
2 0
0
1
2
3
4
5
6
7
8 3
9
NH3 (µg/m ) in winter
(Reche et al., AE, 2012)
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de NH3
Sede Pirineos
Traffic emissions (17 Nov – 4 Dec 2011; Winter)
7
Pedestrian street
6
-3
NH3 (µgm )
5 4 3 2
Diagonal Avenue 1
132,000 veh day-1
0 110
70
30
0
0
50
80
Distance to the Diagonal Avenue (m)
Levels decrease by 50% 50m away from the emission source
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de NH3
Sede Pirineos
Sewer
Central open-air market
4.0
Garbage container
8.2
6.2 8.6
4.7 4.4 7.0 9.0 10.4 7.3 9.5 120 m
4.9
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
El Problema de PM
El material particulado atmosférico (PM): Material heterogéneo sólido y/o líquido presente en suspensión en la atmósfera
• Impacto en salud • Ecosistemas • Clima • Materiales de construcción • Visibilidad
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
El Problema de PM EFECTO EN CLIMA, IPCC (2007)
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de PM
Sede Pirineos
80
80
Rurales y urbanas, 2006
Rurales y urbanas, 2009 Rurales y urbanas, 2010
Urbanas de fondo 9%
27%
Remotas
80
3 PPM M 10 10 (µ (µg/m g/m 3))
80 Superaciones* en 2010 20
Urbanas Industriales
Sub-urbanas industriales
40%
Barcelona, Avilés, Granada, Sabadell, 60 Regionales-industriales 29% y próximas a ciudades-industriales El Prat, Rubí, Málaga, Sevilla
40 4%
Industriales, 2006
3
Sub-urbanas de fondo Rurales regionales y próximas a ciudades
3
Urbanas de tráfico 42%
35%
60
PM 10 (µg/m )
Sub-urbanas de tráfico
PM 10 (µg/m )
120 120
5% 40
6%
Estaciones de tráfico urbanas, sub-urbanas y rurales
20
Urbanas y sub-urbanas Rurales yy regionales Rurales regionales de fondo y sub-urbanas Urbanas Próximas aa ciudades Próximas ciudades de fondo 268 estaciones de vigilancia y control calidad del aire (España 2006), 25% superan VLA
7%
Estaciones de tráfico urbanas, sub-urbanas y rurales 13% 7%
VLA: Avilés2, Avilés3 40 40 VLD: Torrejón, Alcalá, Murcia, Aviles1, Avilés2, Avilés 3, Gijón, Camargo, Remotas Remotas Puertollano 0
0
177 estaciones de vigilancia y control calidad del aire (España 2006), 24% superan el VLA
80
80
Industriales, 2007
Rurales y urbanas, 2007
Sub-urbanas de tráfico
Urbanas de tráfico
30%
43%
2% 308 estaciones de vigilancia y control calidad aire (España 2009), 5% superan el VLA 40 309 estaciones de vigilancia y control calidad aire (Espa ña 2009), 0% superan el VLA
Remotas
120 120
Superaciones en 2011 20
21%
Regionales-industriales y próximas a ciudades-industriales
3
00
40
Urbanas de fondo PM 10 (µg/m )
Rurales regionales y próximas a ciudades
3
60
29% 16%
PM 10 (µg/m )
26%
Sub-urbanas de fondo
60
Urbanas Industriales
Sub-urbanas industriales
Vilanova i la G., Avilés, El Prat 20
Industriales, 2009 Industriales, 2010
0
0
VLA: Avilés2 8080 VLD: Sevilla, Granada, Córdoba, Villanueva del Arz., Huelva, Bailén, Urbanas Urbanas Alfaro, Bilbao, Puertollano, St. Vicenç Horts, Sta Pertétua de Rurales y regionales Avilés, Gijón,Sub-urbanas Rurales y regionales Sub -urbanas Próximas a ciudades 2% 4% Próximas a ciudadesVic, Barcelona, A Coruña2% la M., Granollers, Lleida, 4040 175 estaciones de vigilancia y control calidad del aire (España 2007), 19% superan el VLA
80
P M 10 (µg/m (µg/m 33)) PM10
294 estaciones de vigilancia y control calidad del aire (España 2007), 20% superan VLA
80
Industriales, 2008
Rurales y urbanas, 2008
Sub-urbanas de tráfico
60
Urbanas de fondo
10%
Urbanas de tráfico
11%
21%
40
Remotas
20
0
Regionales-industriales y próximas a ciudades-industriales
13%
3
Rurales regionales y próximas a ciudades
3
PM 10 (µg/m )
Sub-urbanas de fondo
PM 10 (µg/m )
60
Urbanas Industriales
Sub-urbanas industriales
15%
13%
40
20
00
197 estaciones de vigilancia y control calidad aire0 (España 2009), 2% superan el VLA y control calidad aire (Espa ña 2% superan el VLA 1882010), estaciones de vigilancia y control calidad del aire (España 2008), 10% superan el VLA
196 de superan vigilancia 293 estaciones de vigilancia y control calidad del aireestaciones (España 2008), 11% VLA
10%
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de PM
Sede Pirineos
Nano-partículas <0.05 µm
Masa de partículas Número partículas
Partículas Ultra-finas <0.1 µm Partículas finas <1 µm Compuestos carbonosos Vapor
Materia mineral Aerosol marino
Compuestos de S yN
Condensación
Nucleación
ión c a ul g a Co
Nucleación
Aitken
0.01 µm
Partículas gruesas >1 µm
Mechanical
Acumulación
0.10 µm PM1 PM2.5 PM10 PST
Diámetro
Mecánica 1.00 µm
10.00 µm Warneck, 1988 Harrison and van Grieken, 1998
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
Mineral Al2O3 Mg Ti Fe K SiO2 CO32P Ca
Aerosol marino Na+ ClSO42-
El Problema de PM Aerosol carbonoso
Aerosoles secundarios inorgánicos NH4+ SO42NO3-
Metales y elementos traza As, Ba, Bi, Cd, Ce, Co, Cr, Cs, Cu, Dy, Er, Ga, Gd, Ge, Hf, La, Li, Mn, Mo, Nd, Ni, Pb, Pr, Rb, Sb, Sc, Se, Sm, Sn, Sr, Ta, Th, Ti, Tl, U, V, W, Yb, Zn, Zr
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de PM
Sede Pirineos
•
•
PRIMARIAS Naturales resuspensión local/externa evaporación/precipitación Antropogénicas emisiones directas emisiones fugitivas
•
•
SECUNDARIAS Naturales sulfatos naturales emisiones biogénicas Antropogénicas emisiones gaseosas: nucleación, condensación evaporación
SiO2,Al2O3,Fe2O3,TiO2
SO4=, NO3-, NH4+, H+
CaCO3, NaCl, C, metales
Corg, metales
0.1 µm (Soot)
1.0 µm
10 µm
25 µm
0.1 µm
1.0 µm
10 µm
25 µm
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de PM
Sede Pirineos
Average PM source contributions, Barcelona (2003-2010) Road traffic 48% Non road resuspension 14% PM10 Mineral; 5.6; 14%
African dust; 1.5; 4%
Road traffic 49% Non road resuspension 4% PM2.5 Mineral; 1.9; 7%
Vehicle Exhaust; 7.5; 18%
Sea salt; 1.0; 4%
African dust; 0.9; 3%
Vehicle Exhaust; 6.6; 25%
Sea salt; 4.1; 10% Sulfate; 7.0; 28% Nitrate; 4.5; 11%
Sulfate; 6.7; 17% Industrial; 1.0; 2%
Heavy oil; 1.0; 2%
Nitrate; 4.0; 16%
Industrial; 0.9; 3%
Road dust; 8.8; 22%
Heavy oil; 0.8; 3%
Shipping 2% Non road resuspension 1% Sea salt; 0.2; 1%
Shipping 3%
PM1 Mineral; 0.2; 1% African dust; 0.3; 2%
Road dust; 2.9; 11%
Vehicle Exhaust; 4.4; 30%
Sulfate; 5.6; 38%
Road traffic 46%
Shipping 4%
Nitrate; 2.8; 19% Industrial; 0.5; 3% Heavy oil; 0.6; 4%
Road dust; 0.3; 2%
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de PM
Sede Pirineos
PM: ES SIMILAR EL PROBLEMA EN TODA EUROPA?
Madrid / Barcelona Amsterdam
32
33
Direct from local traffic from this street (T) 30
15 8
34
Direct from local 28 traffic from this street (T) 25 Urban background
23
Fondourbano Urban background (FU)
Fondoregional Regional background (FR) (RB)
Regional background (RB)
Fondocontinental Continental background (FC) (CB)
Continental background (CB)
10
PM10 (µg/m3)
PM10 (µg/m3)
37
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de PM
Sede Pirineos
Mean urban PM levels in Spain
50 y = -1.4557x + 2951 R2 = 0.8813
45
PM10 (μg/m3)
40 35 30 25 y = -1.2307x + 2503.6 2 R = 0.7252
20 15
60
10
y=
PM 2.5 (μg/m 3) NO2 (μg/m 3 )
50 5
All sites Traffic Urban -1.3913x + 2831.9 2 Lineal (All sites)
R =Lineal 0.9427 (Traffic Urban)
0 1994
40
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
25 30 20 20
y = -1.3834x + 2800.2 R2 = 0.9765
10 15 0 10 1994
5 0 2002
1996
1998
All sites Serie2 Lineal (All sites) Lineal (Serie2)
2003
2004
y = -1.0326x + 2090 2 R = 0.7181
All sites Traffic Urban Lineal (All sites) Lineal (Traffic Urban)
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
y = -0.4817x + 980.91 2
R = 0.625
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de PM
Sede Pirineos
-3
PM2.5 (µg m )
EMEP
10 9 8 7 8 7 6 5 4 20 18 16 14 12
Sweden 35%
Finland
Switzerland 36%
12 11 10 9 8 24 22 20 18 16 2002
32%
Germany 32%
Austria 36%
2003
2004
2005
(CUSACK ET AL., ACP, 2012)
2006 Year
2007
2008
2009
2010
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de PM
Sede Pirineos
EMEP
14
North_East_IP
12 10 8 11.0
South_IP
10.0
PM2.5 (µg m-3)
9.0 8.0
East_IP
8.0 7.0 6.0 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 10.0 9.5 9.0 8.5 8.0 7.5 2002
Central_IP
North_IP
2003
2004
2005
2006
Year
(CUSACK ET AL., ACP, 2012)
2007
2008
2009
2010
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de PM
Sede Pirineos
EMEP
30
Italy Portugal
-3
PM2.5 (µg m )
28 26
34%
24 22 20 13 12
-3
PM2.5 (µg m )
11 10
38%
9 8 7 6 2002
2003
2004
2005
2006 Year
(CUSACK ET AL., ACP, 2012)
2007
2008
2009
2010
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema del BC
Sede Pirineos
79 sites for nmC, 33/79 sites OC, EC
Most> 1 year in the period 1999-2010 some >6 years (up to 10) Elemental LECO analyzers (total C) after subtraction of carbonate C, deduced from measured Ca and Mg EC and OC: Thermo-optical without artifact corrections: - Aveiro University (1999-2000) - IDAEA-CSIC Sunset EUSAAR2 (no artifact correction, limitation!!!!) Online: EBC- MAAP with EC insitu corrections (6 sites), OC & EC online measurements (1)
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
El Problema del BC nmC
µg/m3 Remote & Rural
Rural Industrial
Industrial
Urban-indust
Remote
Urban B.
Traffic
Traffic
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema del BC
Sede Pirineos
OC & EC 6.5
6.5 EC
SUB-URBAN
INDUSTRIAL/RURAL
INDUSTRIAL/URBAN
URBAN
TRAFFIC
6.0 5.5
OC
5.0
5.0
4.5
4.5
4.0
4.0
3.5
3.5
3.0
3.0
2.5
2.5
2.0
2.0
1.5
1.5
1.0
Canary Islands (most OM is POM???)
0.5
N SY SJ O O N D M O AL Z B_ UB PF E AR E BO BI R L S A _U N B _U B L' ZA AL R_ U B HU E ST C M LL AD I M _U EL B B A _UB R B C R_ N T G _U R B A S A _U B_ B U BC B A M D O NT AV BI I L_ T ZA M B AD _T BA S A IL B_ T
O
M
O M
IZ
SC
1.0 0.5 0.0
0.0 M
3
EC (µg/m )
5.5
RURAL
x 30 for EC
x 5 for OC
3
REMOTE
OC (µg/m )
6.0
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema del BC
Sede Pirineos
Montseny
J F M A MJ L A S O N D
Barcelona
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun Weekday
Month
Month
Month
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun Weekday
Madrid
Montsec
J F M AM J L A S O N D
J F M AM J L A S O N D
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun Weekday
J F M AM J L A S O N D Month
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun Weekday
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema del BC
Sede Pirineos
720 m a.s.l. Montseny
J F M A MJ L A S O N D Month
Barcelona
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun Weekday
J F M AM J L A S O N D
Month
Weekday
Month
Madrid
1570 m a.s.l. Montsec
J F MAM J L A SO N D
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun Weekday
J F M AM J L A S O N D Month
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun Weekday
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
Data
Sen's estimate
Residual
Inter-annual trends
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
OC [μg/m 3 ]
nm C [μg/m 3 ]
Montseny
α = 0.01 Q = - 0.18
3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
α = 0.001 Q = - 0.18
-0.0 -0.5 2000 2002 2004 2006 2008 2010
0.0 -0.5 2000 2002 2004 2006 2008 2010
8
2.0
4
α > 0.1 Q = - 0.58
2 0 -2 2000 2002 2004 2006 2008 2010
1.5 1.0 0.5 0.0
nmC [μg/m 3 ]
nmC [μg/m 3 ]
2.5 2.0
OC: α = 0.1 Q = - 0.55
14 12 10 8
α > 0.1 Q = + 0.23
1.5
1.0 0.5
2000 2002 2004 2006 2008 2010
0.0
-0.5 2000 2002 2004 2006 2008 2010
S. Cruz de Tenerife
6 5 4 3 2 α = 0.01 1 Q = - 0.42 0 -1 -2 2000 2002 2004 2006 2008 2010
4 3 2 1 0 -1
OC
6
3.0
OC/EC
2.5
-0.5 2000 2002 2004 2006 2008 2010
Bailén
6 α = 0.05 4 Q = - 1.07 2 0 -2 2000 2002 2004 2006 2008 2010
nmC [μg/m 3 ]
10
EC [μg/m 3 ]
nm C [μg/m 3 ]
Barcelona α = 0.1 Q = - 0.38
6 5 4 3 2 1 0 -1
Huelva
α > 0.1 Q = + 0.02
-2 2000 2002 2004 2006 2008 2010
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
El Problema de BC y UFPs
Inter-annual trends Highly relevant for air quality policy in terms of using NO2 standard as a proxy for UFP
Barcelona UB
Barcelona
Santa Cruz Tenerife UB
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
N10-800 annual mean, Barcelona 2004 Traffic -3
336; 14%
N13-20 (2336 cm )
68; 1%319; 6% 76; 2% 85; 2% 159; 3% 29; 1%
Crustal
-3
N50-200 (14813 cm )
Industrial Marine Photochemical
536; 23%
Regional / Urban back.
1253; 54%
Fuel-Oil combustion 59; 3% 56; 2%
4261; 85% 97; 4%
Number of particles
0,4; 2%
-3
N400-800 (22 cm )
5; 26%
10; 52% 0,1; 1% Nucleation 0.01 µm
Aitken 0.10 µm
Accumulation
Coarse 1.00 µm
0,1; 1% 10.00 µm
Pey J., et al. 2009. Atmospheric Environment
2; 10% 2; 8%
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
BC & UFP in 6 EU cities 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000
BCN
5000
50000 BC45000
Number of particles (n/cm 3)
4.0 N (>7nm)
N (>7nm)
BC
30000
2.5
25000
2.0
20000
1.5
15000
1.0
10000
0.5
NK
LUG
5000
0.0
0 0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22
0
2
4
6
8
35000
4
30000 25000
3
20000 2
15000 10000
1
BERN
0
0 4
4
6
8
6
8
10 12 14 16 18 20 22
10 12 14 16 18 20 22 Hour (UTC)
12
N (>7nm)
45000
BC 10
40000 35000
8
30000 25000
6
20000 4
15000 10000
2
MR
5000 0
0 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
Hour (UTC)
Hour (UTC)
4.0
50000 3
45000
N (>2.5nm)
HU
40000
BC
N (>2.5nm)
SCO
BC
3.5 3.0
35000 30000
2.5
25000
2.0
20000
1.5
15000
1.0
10000
0.5
5000 0
0.0 0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 Hour (UTC)
0
2
4
6
8
10
12 14 16 18 20
Hour (UTC)
22
Black Carbon (µg/m 3)
Number of particles (n/cm )
Black Carbon (µg/m3)
5
40000
2
2
50000
BC
3
3
6 N (>7nm)
45000
Black Carbon (µg/m3)
Number of particles (n/cm )
50000
0
0
10 12 14 16 18 20 22 Hour (UTC)
Hour (UTC)
5000
3.5 3.0
35000
0
RECHE ET AL., ACP, 2011
BC
40000
Number of particles (n/cm )
3
N (>5nm)
45000
Black Carbon (µg/m 3 )
Number of particles (n/cm )
50000
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
Barcelona 2010 RURAL
SUBURBAN
Biogenic-photchemical nucleation
URBAN B.
TRAFFIC
Dall’Osto et al., 2012a Atmospheric Chemistry and Physics Discussions
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
16000
Evaporation %?
RS RB TC UB
14000 12000
dN/dlodDa
10000 8000 6000 4000 2000 0 10
100
Nucleation %?
1000
Da
Dall’Osto et al., 2012a Atmospheric Chemistry and Physics Discussions
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
Dall’Osto et al., 2012b Atmospheric Chemistry and Physics Discussions
Barcelona 2004, Cluster analysis using k-means >6000 hourly size distributions N10-800 1 & 2 clean atlantic advection
3 to 5 traffic pollution
3
1 2
80 60 40 20
3 4 5
80 60
16% 26% 27%
40 20
0
0 10
2
3
4
5 6 7 89
100
2
3
4
5 6 7 89
1000
D (nm)
10
3
100x10
-3
60 40 20
2
3
4
5 6 7 89
100
2
3
4
5 6 7 89
1000
D (nm)
3
10% 5%
7 9
80
-3
2% 2%
6 8
80
dN/dlog (D) (cm )
100x10
dN/dlog (D) (cm )
3
-3
8% 4%
dN/dlog (D) (cm )
100x10
-3
dN/dlog (D) (cm )
100x10
60 40 20
0
0 10
2
3
4
5 6 7 89
100
2
3
4
5 6 7 89
1000
D (nm) 6 & 8 summer breeze (Photochem. nucleation)
10
2
3
4
5 6 7 89
100
2
3
4
5 6 7 89
1000
D (nm) 7 & 9 winter and summer regional
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
El Problema de las UFPs Madrid 2007-2008 (CIEMAT-IDAEA)
Cluster 1 2 3 4 5 6 7 8
Percentage 31% 10% 3% 17% 26% 4% 3% 6%
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
El Problema de las UFPs Madrid 2007-2008 (CIEMAT-IDAEA) N17.5-50 nm N50-600 nm
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
PM2.5 Barcelona, 54 women ARIBA project Minguillón M.C. et al., Atmospheric Environment, 2012 INDOOR
Sulfate Road traffic Industrial 10% 4% 1% Fueloil+sea salt 2% Mineral 5%
NonAnalyzed 75%
OUTDOOR
NonAnalyzed 67%
Sulfate PERSONAL 9%
Cigarette 2%
NonAnalyzed 74%
undet 1%
Sulfate Road traffic 15% 5% Industrial 2% Fueloil+sea salt 2% Mineral 6% Cigarette undet 2% 1%
Road traffic+Ind Fueloil+sea salt+BS 4% 5% Cigarette 3% Subway 3% Cosmetics 2% undet 0%
OUTDOOR COMPLETED
Sulfate 15% Road traffic 5% Industrial 2% Fueloil+sea salt 2% Mineral 9%
NonAnalyzed 26%
OM 21%
NH4 9%
Cigarette 2% NO3 undet 1% 8%
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
Medidas para la mejora de calidad del aire 1. Medidas sobre el tráfico rodado
5. Medidas en puertos
2. Medidas sobre sector agropecuario: 2.1. Emisiones de amoníaco 2.2. Combustión de biomasa 2.3. Polvo agrícola
6. Medidas en aeropuertos 7. Domestico & residencial
3. Medidas sobre sector construcción 2.1. Polvo en obra 2.2. Transporte de materiales 2.3. Emisiones de vehículos y maquinaria 2.4. Almacenamiento de materiales y demolición 4. Medidas sobre la industria
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
Medidas para la mejora de calidad del aire Selección de 5 medidas principales º
1. Desarrollo de planes de calidad del aire a escala metropolitana y no sólo a nivel municipal
2. Mejora del transporte público para satisfacer las necesidades de transporte para los desplazamientos urbanos e interurbanos • Aumento de la frecuencia y el transporte por ferrocarril eléctrico • Mejora de la cobertura espacial de las líneas • Incentivos económicos y billetes combinados para los diferentes modos de transporte • Diseño eco-eficiente de la red. La estructura radial incrementa en aproximadamente un 2030% el número de kilómetros recorridos y las emisiones más densa en las áreas centrales • Carriles bus interurbanos • Aplicación de las medidas tecnológicas (ver más adelante)
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Medidas para la mejora de calidad del aire
Sede Pirineos
3. ‘Zonas Urbanas de la Atmósfera Protegida (ZUAP)‘ para la reducción progresiva de las emisiones en base a la limitación a la circulación a los vehículos contaminantes, y a la reducción de número de vehículos
Ministerio de Industria etiqueta los vehículos en función de:
1 3 4+
2 4
Diesel EURO 0 a EURO 2, gasolina Euro 0 y todos los anteriores a 1992 Diesel EURO 2 con filtro de partículas y EURO3 (2013, o 2015) Diesel EURO 3 con filtro de partículas, EURO4 o EURO5. Gasolina Euro 1 con convertidor catalítico Diesel EURO 6, todos gasolina, con el requerimiento mínimo de Euro 2. Híbridos, gas y eléctricos
3.1. Campañas de sensibilización y promoción transporte público 3.2. Limitación circulación a vehículos más contaminantes: ( 1 sin acceso a ZUAP, 01/01/2012) 3.3. Parking regulado: - Toda la ZUAP con aparcamiento verdes (tarifa reducida residentes, azul para el resto) - También en los alrededores de la ZUAP con tarifa verde gradual con la distancia - Parkings disuasorios en grandes estaciones de transporte público de la periferia - Aparcamiento gratuito para los vehículos de 4+ - Mayor tiempo y más áreas de estacionamiento para v. comerciales 4 y 4+
ZUAP 3.4. Transporte público limpio (ver posteriormente) 3.5. Flota limpia de vehículos públicos: Recogida de residuos, jardinería, limpieza, … 3.6. Prohibición de calefacciones de carbón y de biomasa
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
Medidas para la mejora de calidad del aire ZONAS DE BAJAS EMISIONES 10 Estatados Miembros, 190 ciudades: - DE, NL, UK, NO, SE, DK, CZ, AT, HU, IT AT (3) Autopistes Tirol CZ (1) Praga DE (50) Augsburg, Berlín, Bochum, Bonn, Bottrop, Bremen, Dinslaken, Dortmund, Duisburg, Düsseldorf, Essen, Frankfurt, Friburg, Gelsenkirchen, Halle (Saale), Hannover, Heidelberg, Heilbronn, Herrenberg, Ilsfeld, Karlsruhe, Köln (Colonia), Krefeld, Leipzig, Leonberg, Leonberg, Ludwigsburg, Magdeburg, Mannheim, Markgröningen, Mühlacker, Mühlheim, München, Münster, NeuUlm, Neuss, Oberhausen, Osnabrück, Pfinztal, Pforzheim, Pleidelsheim, Pleidelsheim, Recklinghausen, Ratisbona, Reutlingen, Schwäbisch-Gmünd, Stuttgart, Tübingen, Ulm, Wuppertal DK (5) Aalborg, Aarhus, Frederiksberg, Copenhague, Odense GB (3) Londres, Oxford, Norwich IT (42) Roma, Milán, Livorno, Pisa, Módena, Nápoles, Palermo, Parma, Pavía, Pisa, Regggio Emilia, Rimini, Torino, Trento, Varese, Verona, Lodi, Lucca, Montove, Mezzocorona, Mondovi, Nichelino, Novara, Novi Ligure, Orbassano, Perugia, Piacenza, Prato, Ravenna...................... NL (13) Ámsterdam, Breda, Delft, La Haya, Eindhoven, Leiden, Maastrich, Rijswijk, Rotterdam, Hertogenbosch, Schiedam, Tiburg, Utrech NO (3) Oslo, Bergen, Trondheim, SE (6) Estocolmo, Gotemburgo, Helsinburg, Lund, Malmo, Molndal FR Paris: Testing in 2012
http://www.lowemissionzones.eu/es/
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
Medidas para la mejora de calidad del aire
4. Medidas tecnológicas 4.1. Nuevos vehículos, gas natural (SCR), Stop & Go, híbrido, híbrido enchufable, HÍBRIDBUS, eléctricos, hidrógeno 4.2. Nuevos motores, EGR, inyección de combustible, alta presión, optimización de la combustión 4.3. Calidad de combustibles y lubricantes, gasolina, diesel, contenido S, gas natural, bio combustible 4.4. Limitación de Metales en lubricantes (lubricante diesel ZnO) 4.5. Post-tratamiento de las emisiones: 4.6. SRC, Sistemas de OC, L-NOxc, 4.7. Filtros PM, CRT tipo (SCRT), FAP, DPF 4.8. Combinación de EGR-FP-SRC
SCRT EGR CRT
SRC
La tecnología actual no contempla reducir emisiones PM de abrasión frenos, ruedas y firme de rodadura: se requieren soluciones no-tecnológicas
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
Medidas para la mejora de calidad del aire
5. Estrategias a largo plazo 5.1. Creación de logística de transporte público paralelamente con crecimiento peri-urbano 5.2. Ubicar futuras estructuras logísticas de educación, sanidad y atención social en áreas con buena calidad del aire, y actuar sobre el tráfico que rodea a las estructuras existentes
Otras medidas relevantes no del tráfico 6. Reducción emisiones difusas de amoniaco: Agricultura, residuos urbanos, y tráfico 7. Evitar combustión biomasa en entornos urbanos y suburbanos (doméstica y agrícola) 8. Control emisiones construcción (pública y privada)
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos
• •
•
•
• •
Conclusiones
Los valores límite y objetivo de NO2, PM10 y PM2.5 se superan, especialmente en áreas con altas densidades de tráfico. Algunas zonas industriales muy específicas también registran superaciones El clima y la arquitectura urbana de las ciudades españolas favorecen la acumulación de contaminantes y en consecuencia se requieren medidas específicas NO2 Se requieren medidas urgentes para resolver el problema. Alta densidad de tráfico, dieselización (un alto porcentaje son nuevos!), y altas emisiones de NO2 de vehículos diésel nuevos son las causas del problema Las medidas no-tecnológicas del tráfico (la reducción del número de automóviles en el centro de la ciudad), como ZUAPs son necesarios para NO2 PM10 Materia mineral (de tráfico y de construcción), carbonosos PM (motor) y nitrato (motor) son los componentes objetivo a reducir Las medidas no tecnológicas son también prioritarias para PM
Puzzle complejo de resolver: AIRUSE-LIFE+ ofrece un marco experimental para cuantificar eficiencia de medidas en tráfico, resuspensión, quema de biomasa, en entornos del sur de Europa: Hay iniciativas marcadas pero se agradecerán propuestas de medidas concretas a evaluar: ESTA TARDE EN LA SESIÓN DE AIRUSE Y EN LA DISCUSIÓN
Acknowledgements: UIMP Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Ministry of the Environment of Spain, Ministry of Sciences and Innovation of Spain Sede Pirineos Regional AQ monitoring networks: Generalitat de Catalunya, Andalucía, Aragón, Asturias, Baleares, Canarias, Cantabria, Castilla la Mancha, Castilla León, Euskadi, Extremadura, Galicia, Generalitat Valenciana, Madrid, Melilla, Murcia, Ayuntamientos de Barcelona, Madrid y Barcelona
¡ Gracias por su atención ! xavier.querol@idaea.csic.es
Fotografía: Observatori Fabra