Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Bases científicas y técnicas para la mejora dela calidad del aire urbano: AIRUSE-LIFE+
Xavier Querol
Huesca, 20/09/2012
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
• Parámetros críticos• NO2
• NH3
• PM• BC• Partículas ultrafina• Medidas de mejora de calidad del aire (NO2 & PM)
sobre el tráfico rodado urbano
Contenido
BASES CIENTÍFICO-TÉCNICAS PARA LA ELABORACIÓN DEL PLANES DE MEJORA DE LA CALIDAD DEL AIRE RELATIVO AL MATERIAL PARTICULADO Y NO2 EN ESPAÑA
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Parámetros críticos calidad aireRD 102/2011, 28 Ene. 2011 293 °K , 101,3 kPay Directiva 2008/50/CE excepto PM y metales, Cond. Amb.
Horario 350 µg/m3 SO2 24 ocasiones por añoDiario 125 µg/m3 SO2 3 ocasiones por añoAnual prot. ecos. 20 µg/m3 SO2 no superar ni anual ni media 1Oct-31MarHorario 200 µg/m3 NO2 18 ocasiones por año, 2010Anual 40 µg/m3 NO2 no superar, 2010Anual prot. vegetación 30 µg/m3 NOx (expresado como NO2) no superar, 2010Anual 5 µg/m3 Benceno no superarMedia 8-h máx. en un día 10 mg/m3 CO no superarAnual 500 ng/m3 Pb no superarAnual 40 µg/m3 PM10 no superar, 2005Diario 50 µg/m3 PM10 n<35 por año, 2005Anual (25 y 20 (18) µg/m3 PM2.5) no superar, 2010, 2015, 20202010-2020 (reducir 20% PM2.5 anual en estaciones de fondo urbano)
RD 102/2011, 28 Ene. 2011 y Directiva 2004/107/CEAnual (valor objetivo) 6 ng/m3 As no superar, 2013Anual (valor objetivo) 20 ng/m3 Ni no superar, 2013Anual (valor objetivo) 5 ng/m3 Cd no superar, 2013Anual (valor objetivo) 1 ng/m3 Benzo[α]pireno no superar, 2013
Evaluación de las Directivas 2013, nuevos parámetros?: NH3, Black Carbon & Ultrafine Particles
Parámetros críticos (incumplimiento, mayor impacto en salud)
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Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
1. Niveles elevados fuera del entorno urbano2. Evaluación: relevancia de COVsNM (precursores)
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 objetivoprotección salud humanaMáximo de las medias 8 h del día 120 µg/m3 O3 no superar más de 25 días/año
promedio en período 3 añosValor objetivoprotección vegetaciónAOT40, 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 180 µg/m3 O3Umbral de alerta: horario 240 µg/m3 O3
Parámetros críticos calidad aire
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Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
The Gothenburg ProtocolTask Force For Emission Inventories (EMEP) and Projections 2012 report
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
The Gothenburg ProtocolTask Force For Emission Inventories (EMEP) and Projections 2012 report
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Parámetros críticos calidad aire
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
PM10
Parámetros críticos calidad aire
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PM2.5
Parámetros críticos calidad aire
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Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
NO2
Parámetros críticos calidad aire
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
O3
Parámetros críticos calidad aire
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Causas de superación del VLA de NO2:promedio 2001-2009 (53 estaciones)
63%
29%
3% 2%2% 1%
Heavy trafficProximity to a major roadLocal industryQuarrying/miningDomestic heatingIndustrial accidentNon-industrial accidentNatural sourceWinter sandingAfrican dustLocal petrol stationParking facilityBenzene storageIndustry
0
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20
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50
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100
FONERSBARCELONA
CORNELLA
STA PERPETUAL'HOSPITALE
TMONTCADA
STA COLO
MAST ANDREU
EL PRAT
BADALONABARCELONAST ADRIÀ B.BARCELONA
TERRASSA
MOLLET
SABADELLBARCELO
NABARCELONA
BADALONA
NO
2 (µ
g/m
3)
2005 2006 2007 2008 2009 2010CATALUNYA
Valor límite desde 2010
0
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40
50
60
70
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90
100
ALCOBENDAS
MADRID
GETAFE
MADRID
MADRID
COSLADA
MADRID
MADRID
MADRID
MADRID
ALCORCÓN
COSLADA
GETAFE
MADRID
NO2
(µg/
m3)
2005 2006 2007 2008 2009 2010COMUNIDAD DE MADRID
Valor límite desde 2010
0
10
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100
CASTELL
Ó
VALENCIA
VALENCIA
VALENCIA
VALENCIA
LEON
SALAMANCA
SEGOVIA
PALENCIA
SEVILLA
GRANADAGRANADA
ZARAGOZAZARAGOZA
AVILES
OVIEDOLAS PALMAS
A CORUÑA
NO
2 (µ
g/m
3)
2005 2006 2007 2008 2009 2010CC AA: VALENCIA, CASTILLA Y LEÓNANDALUCÍA, ARAGÓN, ASTURIAS, GALICIA
Valor límite desde 2010
•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
2011
El Problema de NO2
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1
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3
4
5
6
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Bologn
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mbu
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nMun
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oli
Oslo
Prah
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ma
Torino
Wien
Zurich
Cars x 1000 / km2
Very high density of vehicles (#/km2),But also >50% of vehicles circulating in the city come from outside
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Barcelon
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Berlin
Bern
Bologn
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2007
Luxe
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Oslo
Prah
aRo
ma
Torino
Wien
Zurich
Cars x1000
El Problema de NO2
Sede Pirineos
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Ámsterdam
Madrid
Barcelona
500m
El Problema de NO2
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0
20
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1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
µg/m
3
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70
%
NO NO2 % diesel flota Prov. BCN %NO2/NOx NOx
Martorell
Evolución de los valores medios de NO y NO2 en las estaciones que permanecen en la red
0
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50
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80
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2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
μg/
m3
NO NO2
El Problema de NO2
Sede Pirineos
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0.0
0.2
0.4
0.6
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1.2
1.4
1.6
EU 0 EU 1 EU 2 EU 3 EU 4 EU 5
NO
x [g
/km
]
NONO2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
EU 0 EU 1 EU 2 EU 3 EU 4 EU 5
NO
x [g
/km
]
NONO2
Emisiones diesel: test de homologación vs. vida real PCDiesel NEDC, PC Diesel CADC, PC
Cortesía Prof. Dr. S. Hausberger T.U. Graz
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020
Year
Pass
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O2
[g/k
m]
0
0.5
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1.5
2
2.5
HD
V N
O2
[g/k
m]
Passenger cars gasoline
Passenger cars d ieselHDV
NO2
Emisiones NO2 de la flota urbana de vehículos (Austria)
Urgente medidas no tecnológicas
(reducción de vehículos en el centro urbano)
Hasta 2015 no hay una normativa para vehículos de pasajeros diesel que realmente disminuya emisiones
(2015!!!!!!)
EU 6
El Problema de NO2
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
N
City center
342 inhab. hm-2
Urban background
5 km
158
5
10
15
20
25
30
35
NH3
μgm-3
NH3 [μgm‐3] Summer Winter
City center 15.2 4.7 Traffic 7.6 4.6Urban background 5.9 3.2
< 100
(Reche et al., AE, 2012)
(Pandolfi al., ACP, 2012)
El Problema de NH3
N
S
W
76
54
32
10
wind spd [m/s]
E
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
μg/m3
NH3
N
S
W
54
32
1
0
wind spd [m/s]
E
4.0
4.5
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5.5
6.0
μg/m3
NH3
6.5
7.0
7.5
8.0
Sede Pirineos
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0
5
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20
25
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NH 3
(µgm
-3)
Nesslerization
OGAWA
CEH ALPHA
chemiluminescence
QCLASRBD
MCTADSADS
CEH ALPHA
AMANDAFPM ADS CIMS
Montseny Regional Background (NE Spain)
UB+CC
All seasonsWinterSpring
El Problema de NH3
SummerFall
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Highcontribution of secondary inorganic PM due probably to high concentration of NH3
NH4+ (µg/m3) PM10
<1.01.0-1.51.5-2.02.0-2.52.5-3.0
El Problema de NH3
2010-2011Atmospheric NH3
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Winter Summer Winter Summer Winter Summer Winter Summer Winter Summer Winter October Summer
BCN BCN MAD MAD A COR A COR HUEL HUEL STCT STCT VAL VAL VAL
µg/m
3
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
y = 0.7454x - 0.0874R2 = 0.8727
0
2
4
6
8
10
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14
16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
NH3 (µg/m3) in summer
Num
ber
of w
aste
con
tain
ers/
hm2
y = 2.1511x - 3.971R2 = 0.7871
6
8
10
12
14
16
f was
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iner
s/hm
2
(Reche et al., AE, 2012)
0
2
4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
NH3 (µg/m3) in winter
Num
ber
o
CC
El Problema de NH3
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Levels decrease by 50% 50m away from the emission source
Diagonal Avenue
132,000 veh day-1
0
1
2
3
4
5
6
7
NH
3 (µg
m-3
)
110 70 30 0 0 50 80
Distance to the Diagonal Avenue (m)
Pedestrianstreet
Traffic emissions (17 Nov – 4 Dec 2011; Winter)
El Problema de NH3
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Central open-air market
10.4
4.97.3
8.24.0
6.2
4.4
7.0
120 m
8.6
9.0
9.5
4.7
El Problema de NH3
Sewer Garbage container
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
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
El Problema de PM
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
EFECTO EN CLIMA, IPCC (2007)
El Problema de PM
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
0
20
40
60
80PM
10 (µ
g/m
3 )
268 estaciones de vigilancia y control calidad del aire (España 2006), 25% superan VLA
Remotas
Rurales regionalesy próximas a ciudades
Sub-urbanas de fondo
Sub-urbanas de tráficoUrbanas de tráfico
Urbanas de fondo9%
35%42%
Rurales y urbanas, 2006
4%
27%
0
20
40
60
80
PM10
(µg/
m3 )
294 estaciones de vigilancia y control calidad del aire (España 2007), 20% superan VLA
Remotas
Rurales regionalesy próximas a ciudades
Sub-urbanas de fondo
Sub-urbanas de tráfico
Urbanas de tráficoUrbanas de fondo16%
29%
26%
Rurales y urbanas, 2007
30%
0
20
40
60
80
PM10
(µg/
m3 )
293 estaciones de vigilancia y control calidad del aire (España 2008), 11% superan VLA
Remotas
Rurales regionalesy próximas a ciudades
Sub-urbanas de fondoSub-urbanas de tráfico
Urbanas de tráficoUrbanas de fondo
10%21%
15%
Rurales y urbanas, 2008
11%
0
20
40
60
80
PM10
(µg/
m3 )
177 estaciones de vigilancia y control calidad del aire (España 2006), 24% superan el VLA
Regionales-industrialesy próximas a ciudades-industriales
Sub-urbanas industrialesUrbanas Industriales
5% 6%
29%
40%
Industriales, 2006
0
20
40
60
80
PM10
(µg/
m3 )
175 estaciones de vigilancia y control calidad del aire (España 2007), 19% superan el VLA
Regionales-industrialesy próximas a ciudades-industriales
Sub-urbanas industrialesUrbanas Industriales
2%
21% 43%
Industriales, 2007
0
20
40
60
80
PM10
(µg/
m3 )
188 estaciones de vigilancia y control calidad del aire (España 2008), 10% superan el VLA
Regionales-industrialesy próximas a ciudades-industriales
Sub-urbanas industrialesUrbanas Industriales
13%
13% 10%
Industriales, 2008
0
40
80
120
PM10
(µg/
m3 )
308 estaciones de vigilancia y control calidad aire (España 2009), 5% superan el VLA
Rurales y urbanas, 2009
Rurales y regionalesPróximas a ciudades
Remotas
Urbanas y sub-urbanasde fondo
Estaciones de tráfico urbanas,sub-urbanas y rurales
7%13%7%
Barcelona, Avilés, Granada, Sabadell, El Prat, Rubí, Málaga, Sevilla
0
40
80
120
PM10
(µg/
m3 )
197 estaciones de vigilancia y control calidad aire (España 2009), 2% superan el VLA
Industriales, 2009
Rurales y regionalesPróximas a ciudades
Sub-urbanasUrbanas
4%2%
Vilanova i la G., Avilés, El Prat
0
40
80
120
PM
10 (µ
g/m
3 )
196 estaciones de vigilancia y control calidad aire (Espa ña 2010), 2% superan el VLA
Industriales, 2010
Rurales y regionalesPróximas a ciudades
Sub-urbanasUrbanas
2%
0
40
80
120
PM
10 (µ
g/m
3 )
Rurales y urbanas, 2010
Rurales y regionalesPróximas a ciudades
Remotas
Urbanas y sub-urbanasde fondo
Estaciones de tráfico urbanas,sub-urbanas y rurales
309 estaciones de vigilancia y control calidad aire (España 2009), 0% superan el VLA
Superaciones* en 2010
VLA: Avilés2, Avilés3VLD: Torrejón, Alcalá, Murcia, Aviles1, Avilés2, Avilés 3, Gijón, Camargo, Puertollano
Superaciones en 2011
VLA: Avilés2 VLD: Sevilla, Granada, Córdoba, Villanueva del Arz., Huelva, Bailén, Alfaro, Bilbao, Puertollano, Avilés, Gijón, St. Vicenç Horts, Sta Pertétua de la M., Granollers, Lleida, Vic, Barcelona, A Coruña
El Problema de PM
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Partículas gruesas >1 µm
0.10 µm
Partículas Ultra-finas <0.1 µm
1.00 µm
Núm
ero
de p
artíc
ulas
Diámetro
Nucleación Aitken Acumulación Mecánica
Partículas finas <1 µm
0.01 µm
Nucleación
CondensaciónVapor
Coagulación
Mechanical
10.00 µm
PM2.5
PM10
PM1
PST
Warneck, 1988Harrison and van Grieken,
1998
Mas
a de
par
tícul
as Materia mineral
Aerosol marinoCompuestos de S
y NCompuestos carbonosos
Nano-partículas <0.05 µm
El Problema de PM
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Aerosoles secundarios inorgánicos
NH4+
SO42-
NO3-
Mineral
Al2O3MgTi Fe KSiO2CO3
2-
PCa
Aerosol marino
Na+
Cl-SO4
2-
Aerosol carbonoso
Metales y elementos trazaAs, 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
El Problema de PM
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
PRIMARIAS• Naturales
resuspensión local/externaevaporación/precipitación
• Antropogénicasemisiones directasemisiones fugitivas
SECUNDARIAS• Naturales
sulfatos naturalesemisiones biogénicas
• Antropogénicasemisiones gaseosas:nucleación, condensaciónevaporación
0.1 µm 1.0 µm 10 µm 25 µm
SO4=, NO3
-, NH4+, H+
Corg, metales
0.1 µm 1.0 µm 10 µm 25 µm
SiO2,Al2O3,Fe2O3,TiO2
CaCO3, NaCl, C, metales
(Soot)
El Problema de PM
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Vehicle Exhaust; 4.4; 30%
Nitrate; 2.8; 19%
Road dust; 0.3; 2%Heavy oil; 0.6; 4%Industrial; 0.5; 3%
Sulfate; 5.6; 38%
Mineral; 0.2; 1%
Sea salt; 0.2; 1%
African dust; 0.3; 2%
Vehicle Exhaust; 6.6; 25%
Nitrate; 4.0; 16%
Road dust; 2.9; 11%Heavy oil; 0.8; 3%
Industrial; 0.9; 3%
Sulfate; 7.0; 28%
Mineral; 1.9; 7%Sea salt; 1.0; 4%
African dust; 0.9; 3%
Vehicle Exhaust; 7.5; 18%
Nitrate; 4.5; 11%
Road dust; 8.8; 22%Heavy oil; 1.0; 2%
Industrial; 1.0; 2%
Sulfate; 6.7; 17%
Mineral; 5.6; 14%
Sea salt; 4.1; 10%
African dust; 1.5; 4%
Road traffic 46%
Shipping 2% Shipping 3%
Shipping 4%
Non roadresuspension 1%
PM10PM10 PM2.5PM2.5
PM1PM1
Average PM source contributions, Barcelona (2003-2010)
Road traffic 48% Road traffic 49%Non roadresuspension 14%
Non roadresuspension 4%
El Problema de PM
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
PM: ES SIMILAR EL PROBLEMA EN TODA EUROPA?
Madrid / Barcelona
Direct from localtraffic from thisstreet (T)
37
3332
Fondourbano(FU)
30
PM10
(µg/
m3 )
Fondoregional (FR)
15
Fondocontinental (FC)8
Madrid / Barcelona
Urban background
PM10
(µg/
m3 )
Regional background (RB)
Continental background (CB)8
PM10
(µg/
m3 )
34
28
2523
10
Amsterdam
Direct from localtraffic from thisstreet (T)
Urban background
Regional background (RB)
Continental background (CB)
El Problema de PM
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
y = -0.4817x + 980.91R2 = 0.625
y = -1.0326x + 2090R2 = 0.7181
0
5
10
15
20
25
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
PM2.
5 (μ
g/m
3 )
All sitesSerie2Lineal (All sites)Lineal (Serie2)
y = -1.4557x + 2951R2 = 0.8813
y = -1.2307x + 2503.6R2 = 0.7252
05
101520253035404550
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
PM10
(μg/
m3 )
All sitesTraffic UrbanLineal (All sites)Lineal (Traffic Urban)
y = -1.3834x + 2800.2R2 = 0.9765
y = -1.3913x + 2831.9R2 = 0.9427
0
10
20
30
40
50
60
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
NO
2 (μg
/m3 )
All sitesTraffic UrbanLineal (All sites)Lineal (Traffic Urban)
Mean urban PM levels in SpainEl Problema de PM
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
2422201816
201020092008200720062005200420032002Year
1098787654
2018161412
PM
2.5
(µg
m-3
)
121110
98
Austria
Sweden
Finland
Switzerland
Germany
35%
32%
36%
32%
36%
EMEPEl Problema de PM
(CUSACK ET AL., ACP, 2012)
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
10.09.59.08.58.07.5
201020092008200720062005200420032002
Year
14
12
10
811.0
10.0
9.0
8.0
8.0
7.0
6.0
PM
2.5
(µg
m-3
)
8.07.57.06.56.05.5
North_IP
Central_IP
East_IP
South_IP
North_East_IP
EMEPEl Problema de PM
(CUSACK ET AL., ACP, 2012)
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
201020092008200720062005200420032002Year
30
28
26
24
22
20
PM2.
5 (µg
m-3
)
13
12
11
10
9
8
7
6
PM2.
5 (µg
m-3
)
Italy Portugal
34%
38%
EMEPEl Problema de PM
(CUSACK ET AL., ACP, 2012)
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
79 sites for nmC,33/79 sites OC, EC
Most> 1 year in the period 1999-2010some >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 withoutartifact corrections:- Aveiro University (1999-2000)- IDAEA-CSIC Sunset EUSAAR2(no artifact correction, limitation!!!!)
Online: EBC- MAAP with EC insitucorrections (6 sites), OC & EC online measurements (1)
El Problema del BC
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
nmC
TrafficUrban B.
Remote & Rural Rural Industrial Industrial
Traffic
Urban-indust
Remote
µg/m3
El Problema del BC
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5
MSC IZO
MONMSYSJO ONDMOZ
ALB_U
BPFEAREBOR
BIL_UB
SAN_UB
L'AL
ZAR_UB
HUESTC LL
IMAD_U
BMEL_
UBBARR_TBCN_UBGRA_U
BSAB_U
BBCADMONT
AVIBIL_T ZAB
MAD_TBAIL
SAB_T
EC (µ
g/m
3 )
REMOTE RURAL SUB-URBAN INDUSTRIAL/RURAL INDUSTRIAL/URBAN URBAN TRAFFIC
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5
OC
(µg/
m3 )
OCEC
x 30 for EC x 5 for OC
Canary Islands (most OM is POM???)
El Problema del BC
OC & EC
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
J F M A M J L A S O N D
Month
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun
Weekday
Barcelona
J F M A M J L A S O N D
Month
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun
Weekday
Montseny
J F M A M J L A S O N D
Month
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun
Weekday
Montsec
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun
Weekday
Madrid
J F M A M J L A S O N D
Month
El Problema del BC
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
J F M A M J L A S O N D
Month
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun
Weekday
Barcelona
J F M A M J L A S O N D
Month
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun
Weekday
Montseny
J F M A M J L A S O N D
Month
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun
Weekday
Montsec
J F M A M J L A S O N D
Month
Madrid
Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun
Weekday
720 m a.s.l.
1570 m a.s.l.
El Problema del BC
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Inter-annual trends
-0.50.0
1.0
2.0
3.0
0.5
1.5
2.5
3.5
2000 2002 2004 2006 2008 2010
Montseny
nmC
[μg/
m3 ]
α = 0.01Q = - 0.18
Data Sen's estimate Residual
-0.5-0.0
1.0
2.0
3.0
0.5
1.5
2.5
3.5
2000 2002 2004 2006 2008
α = 0.001Q = - 0.18
2010
-2
0
4
8
2
6
10
2000 2002 2004 2006 2008 2010
α > 0.1Q = - 0.58
OC
[μg/
m3 ]
nmC
[μg/
m3 ]
OC: α = 0.1Q = - 0.55
EC [μ
g/m
3 ]
-0.5
0.0
1.0
2.0
0.5
1.5
2.5
2000 2002 2004 2006 2008 2010
Barcelonaα = 0.1Q = - 0.38 α > 0.1
Q = + 0.23
OC
/EC
2000 2002 2004 2006 2008 2010
0.0
1.0
2.0
3.0
-0.5
2000 2002 2004 2006 2008 2010
nmC
[μg/
m3 ]
S. Cruz de Tenerife
- 2- 1
1
3
5
0
2
4
6
α = 0.01Q = - 0.42
Bailén
nmC
[μg/
m3 ]
α = 0.05Q = - 1.07
2000 2002 2004 2006 2008 2010-20
4
8
12
2
6
10
14 Huelva
-2-1
1
3
0
2
4
nmC
[μg/
m3 ] 5
6
α > 0.1Q = + 0.02
2000 2002 2004 2006 2008 2010
0.5
1.5
2.5
-10
2
4
1
3
2000 2002 2004 20062008 2010
OC
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Barcelona UB
Santa Cruz Tenerife UB
Highly relevant for air quality policy in terms of using NO2 standard as a proxyfor UFP
Inter-annual trends
Barcelona
El Problema de BC y UFPs
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Pey J., et al. 2009. Atmospheric Environment
N13-20 (2336 cm-3)
1253; 54%536; 23%
336; 14%
97; 4%56; 2%
59; 3%
N50-200 (14813 cm-3)
4261; 85%
85; 2%68; 1%
159; 3%
319; 6% 76; 2%
29; 1%
0.10 µm 1.00 µm
Num
ber o
f par
ticle
s
Nucleation Aitken Accumulation CoarseNucleation Aitken Accumulation Coarse
0.01 µm 10.00 µm
N400-800 (22 cm-3)
10; 52%
2; 8%
2; 10%
0,1; 1%
0,1; 1%
5; 26%
0,4; 2%
Traffic
Crustal
Industrial
Marine
Photochemical
Regional / Urban back.
Fuel-Oil combustion
N10-800 annual mean, Barcelona 2004
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
BC & UFP in 6 EU cities
RECHE ET AL., ACP, 2011
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Hour (UTC)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Black C
arbon (µg/m3)
N (>2.5nm) BC
05000
100001500020000250003000035000400004500050000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22Hour (UTC)
Num
ber o
f par
ticle
s (n
/cm
3 ) N (>2.5nm) BC
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Hour (UTC)
Num
ber o
f par
ticle
s (n
/cm
3 )
0
2
4
6
8
10
12
Black C
arbon (µg/m3)
N (>7nm) BC
05000
100001500020000250003000035000400004500050000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22Hour (UTC)
Num
ber o
f par
ticle
s (n
/cm
3 )
0
1
2
3
4
5
6
Black C
arbon (µg/m3)
N (>7nm) BC
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22Hour (UTC)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
Black C
arbon (µg/m3)
N (>7nm) BC
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Hour (UTC)
N (>7nm) BC
05000
100001500020000250003000035000400004500050000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
Hour (UTC)
Num
ber o
f par
ticle
s (n
/cm
3 ) N (>5nm) BC
BCN LUG
BERN
NK
HU SCO
MR
05000
100001500020000250003000035000400004500050000
Num
ber o
f par
ticle
s (n
/cm
3 )
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Biogenic-photchemical nucleation
TRAFFIC
URBAN B.
SUBURBAN
Barcelona 2010RURAL
Dall’Osto et al., 2012a Atmospheric Chemistry and Physics Discussions
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
10 100 1000Da
dN/d
lodD
a
RSRBTCUB
Evaporation %?
Nucleation %?Dall’Osto et al., 2012a Atmospheric Chemistry and Physics Discussions
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
100x103
80
60
40
20
0
dN/d
log
(D) (
cm-3
)
102 3 4 5 6 7 8 9
1002 3 4 5 6 7 8 9
1000D (nm)
1 2
100x103
80
60
40
20
0
dN/d
log
(D) (
cm-3
)
102 3 4 5 6 7 8 9
1002 3 4 5 6 7 8 9
1000D (nm)
3 4 5
100x103
80
60
40
20
0
dN/d
log
(D) (
cm-3
)
102 3 4 5 6 7 8 9
1002 3 4 5 6 7 8 9
1000D (nm)
6 8
100x103
80
60
40
20
0
dN/d
log
(D) (
cm-3
)
102 3 4 5 6 7 8 9
1002 3 4 5 6 7 8 9
1000D (nm)
7 9
Barcelona 2004, Cluster analysis using k-means >6000 hourly size distributions N10-800
1 & 2 clean atlantic advection 3 to 5 traffic pollution
6 & 8 summer breeze (Photochem. nucleation) 7 & 9 winter and summer regional
Dall’Osto et al., 2012b Atmospheric Chemistry and Physics Discussions
8%4%
16%26%27%
2%2%
10%5%
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Cluster Percentage1 31%2 10%3 3%4 17%5 26%6 4%7 3%8 6%
El Problema de las UFPs
Madrid 2007-2008 (CIEMAT-IDAEA)
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
NN17.517.5--50 50 nmnm NN5050--600 600 nmnm
Madrid 2007-2008 (CIEMAT-IDAEA)
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
Non-Analyzed
75% undet1%
Industrial1%
Road traffic4%
Fueloil+sea salt2%
Cigarette2%
Mineral5%
Sulfate10%INDOOR
Road traffic+Ind
4%
Cigarette3%
Cosmetics2%
Subway3%
Sulfate9% Fueloil+sea
salt+BS5%
undet0%
Non-Analyzed
74%
PERSONAL
Non-Analyzed
67%
Road traffic5%
Fueloil+sea salt2%
Cigarette2%
Mineral6%
Sulfate15%
Industrial2%
undet1%
OUTDOOR
OM21%
NH49%
Non-Analyzed
26%
Road traffic5%
Fueloil+sea salt2%
Cigarette2%
Mineral9%
Sulfate15%
NO38%
Industrial2%
undet1%
OUTDOORCOMPLETED
PM2.5 Barcelona, 54 women ARIBA projectMinguillón M.C. et al., Atmospheric Environment, 2012
El Problema de las UFPs
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
1. Medidas sobre el tráfico rodado
2. Medidas sobre sector agropecuario:2.1. Emisiones de amoníaco2.2. Combustión de biomasa2.3. Polvo agrícola
3. Medidas sobre sector construcción2.1. Polvo en obra2.2. Transporte de materiales2.3. Emisiones de vehículos y maquinaria2.4. Almacenamiento de materiales y demolición
4. Medidas sobre la industria
5. Medidas en puertos
6. Medidas en aeropuertos
7. Domestico & residencial
Medidas para la mejora de calidad del aire
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
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 20-30% 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)
º
Medidas para la mejora de calidad del aire
Selección de 5 medidas principales
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
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
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+
3.1. Campañas de sensibilización y promoción transporte público
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
ZUAP
12
34
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 catalíticoDiesel EURO 6, todos gasolina, con el requerimiento mínimo de Euro 2.Híbridos, gas y eléctricos
Ministerio de Industria etiqueta los vehículos en función de:
3.2. Limitación circulación a vehículos más contaminantes: ( sin acceso a ZUAP, 01/01/2012)1
Medidas para la mejora de calidad del aire
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
ZONAS DE BAJAS EMISIONES
10 Estatados Miembros, 190 ciudades:- DE, NL, UK, NO, SE, DK, CZ, AT, HU, IT
http://www.lowemissionzones.eu/es/
AT (3)Autopistes TirolCZ (1)PragaDE (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, Neu-Ulm, Neuss, Oberhausen, Osnabrück, Pfinztal, Pforzheim, Pleidelsheim, Pleidelsheim, Recklinghausen, Ratisbona, Reutlingen, Schwäbisch-Gmünd, Stuttgart, Tübingen, Ulm, WuppertalDK (5)Aalborg, Aarhus, Frederiksberg, Copenhague, OdenseGB (3)Londres, Oxford, NorwichIT (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, UtrechNO (3)Oslo, Bergen, Trondheim,SE (6)Estocolmo, Gotemburgo, Helsinburg, Lund, Malmo, MolndalFRParis: Testing in 2012
Medidas para la mejora de calidad del aire
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
CRT SRC
EGR
La tecnología actual no contempla reducir emisiones PM de abrasión frenos, ruedas y firme de rodadura: se requieren soluciones no-tecnológicas
4. Medidas tecnológicas4.1. Nuevos vehículos, gas natural (SCR), Stop & Go, híbrido, híbrido enchufable, HÍBRIDBUS, eléctricos, hidrógeno4.2. Nuevos motores, EGR, inyección de combustible, alta presión, optimización de la combustión4.3. Calidad de combustibles y lubricantes, gasolina, diesel, contenido S, gas natural, bio -combustible4.4. 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, DPF4.8. Combinación de EGR-FP-SRC
SCRT
Medidas para la mejora de calidad del aire
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
5. Estrategias a largo plazo5.1. Creación de logística de transporte público paralelamente con crecimiento peri-urbano5.2. 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
Medidas para la mejora de calidad del aire
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)
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
• 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
Conclusiones
Puzzle complejo de resolver: AIRUSE-LIFE+ ofrece un marco experimental paracuantificar eficiencia de medidas en tráfico, resuspensión, quema de biomasa, enentornos del sur de Europa: Hay iniciativas marcadas pero se agradeceránpropuestas de medidas concretas a evaluar: ESTA TARDE EN LA SESIÓN DEAIRUSE Y EN LA DISCUSIÓN
Sede Pirineos
Retos para la mejora de la calidad del aire urbano: AIRUSE‐LIFE+
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Fotografía: Observatori Fabra
Acknowledgements: UIMPMinistry of the Environment of Spain, Ministry of Sciences and Innovation of SpainRegional 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