Xavier Querol

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

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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

AF ET

BA

AL

CO

G

SL

RC CO

M

AD A

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

Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+

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

Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+ Sede Pirineos

El Problema de NO2

500m

Ámsterdam

Madrid

Barcelona

Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+

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

Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+

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

Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+

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)

Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+

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