Xavier Querol

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


• 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


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)

Sede Pirineos


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

Sede Pirineos


The Gothenburg ProtocolTask Force For Emission Inventories (EMEP) and Projections 2012 report

Sede Pirineos


The Gothenburg ProtocolTask Force For Emission Inventories (EMEP) and Projections 2012 report

Sede Pirineos



Sede Pirineos


PM10


Sede Pirineos


PM2.5


Sede Pirineos


NO2


Sede Pirineos


O3


Sede Pirineos


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

10

20

30

40

50

60

70

80

90

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

10

20

30

40

50

60

70

80

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


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

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


•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

Sede Pirineos


0

1

2

3

4

5

6

Barcelon

aMad

rid

Valènc

iaAmsterda

mBe

lgrade

Berlin

Bern

Bologn

aBu

dape

stStoc

kholm

Firenz

eFran

kfur

tGen

oaHam

burg

Helsink

iLo

ndon

2007

Luxe

mbu

rgMila

nMun

ich

Nap

oli

Oslo

Prah

aRo

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

aMad

rid

Valènc

iaAmsterda

mBe

lgrade

Berlin

Bern

Bologn

aBu

dape

stStoc

kholm

Firenz

eFran

kfur

tGen

oaHam

burg

Helsink

iLo

ndon

2007

Luxe

mbu

rgMila

nMun

ich

Nap

oli

Oslo

Prah

aRo

ma

Torino

Wien

Zurich

Cars x1000

El Problema de NO2

Sede Pirineos


Ámsterdam

Madrid

Barcelona

500m

El Problema de NO2

Sede Pirineos


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

µg/m

3

0

10

20

30

40

50

60

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

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

μg/

m3

NO NO2

El Problema de NO2

Sede Pirineos


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

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

enge

r car

s N

O2

[g/k

m]

0

0.5

1

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


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

5.0

5.5

6.0

μg/m3

NH3

6.5

7.0

7.5

8.0

Sede Pirineos


0

5

10

15

20

25

30

35

Cro

atia

-Res

iden

tial

Cro

atia

-Res

iden

tial

Beiji

ng (C

hina

) -U

rban

Cro

atia

-Res

iden

tial

Cro

atia

-Res

iden

tial

Barc

elon

a (S

pain

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entre

Kanp

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Mex

ico

city

(Mex

ico)

-Urb

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(Ital

y)-T

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Urb

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ia-In

dust

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ia)-

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Urb

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dust

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Barc

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ton,

NC

(USA

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rban

Rom

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New

Yor

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SA)-

Urb

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Urb

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rban

Schi

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(Hol

land

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rban

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Edin

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SA)-

Urb

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city

, NC

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NC

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Urb

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(USA

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Mor

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ty, N

C (U

SA)-

Urb

anM

oreh

ead

city

, NC

(USA

)-U

rban

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


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


y = 0.7454x - 0.0874R2 = 0.8727

0

2

4

6

8

10

12

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

te c

onta

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


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


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


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


EFECTO EN CLIMA, IPCC (2007)

El Problema de PM

Sede Pirineos


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 )


Remotas


Sub-urbanas de fondo

Sub-urbanas de tráfico

Urbanas de tráficoUrbanas de fondo16%

29%

26%


30%

0

20

40

60

80

PM10

(µg/

m3 )


Remotas


Sub-urbanas de fondoSub-urbanas de tráfico

Urbanas de tráficoUrbanas de fondo

10%21%

15%


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 )




2%

21% 43%

Industriales, 2007

0

20

40

60

80

PM10

(µg/

m3 )




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 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 )


Industriales, 2009


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


Sub-urbanasUrbanas

2%

0

40

80

120

PM

10 (µ

g/m

3 )



Remotas

Urbanas y sub-urbanasde fondo

Estaciones de tráfico urbanas,sub-urbanas y rurales


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


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


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


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


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%


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%



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%


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


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


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


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


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



Sede Pirineos


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%



Sede Pirineos


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


nmC

TrafficUrban B.

Remote & Rural Rural Industrial Industrial

Traffic

Urban-indust

Remote

µg/m3

El Problema del BC

Sede Pirineos


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


J F M A M J L A S O N D

Month

Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun

Weekday

Barcelona


Month


Weekday

Montseny


Month


Weekday

Montsec


Weekday

Madrid


Month

El Problema del BC

Sede Pirineos



Month


Weekday

Barcelona


Month


Weekday

Montseny


Month


Weekday

Montsec


Month

Madrid


Weekday

720 m a.s.l.

1570 m a.s.l.

El Problema del BC

Sede Pirineos


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


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


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


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 )


Sede Pirineos


Biogenic-photchemical nucleation

TRAFFIC

URBAN B.

SUBURBAN

Barcelona 2010RURAL

Dall’Osto et al., 2012a Atmospheric Chemistry and Physics Discussions


Sede Pirineos


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


Sede Pirineos


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%


Sede Pirineos


Cluster Percentage1 31%2 10%3 3%4 17%5 26%6 4%7 3%8 6%


Madrid 2007-2008 (CIEMAT-IDAEA)

Sede Pirineos


NN17.517.5--50 50 nmnm NN5050--600 600 nmnm

Madrid 2007-2008 (CIEMAT-IDAEA)


Sede Pirineos


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


Sede Pirineos


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


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


Selección de 5 medidas principales

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

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


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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


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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


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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


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)

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• 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

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¡ Gracias por su atención [email protected]

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

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Xavier Querol