Fuentes y composición química del aerosol en distintos entornos del sureste ibérico y su relación con el potencial oxidativo

Abstract

En las últimas décadas el interés por la caracterización fisicoquímica de los aerosoles atmosféricos se ha incrementado notablemente debido a sus efectos sobre la salud y por su potencial capacidad de alterar el balance radiativo del planeta y, por tanto, afectar al clima. Un parámetro directamente asociado con las respuestas biológicas que la exposición a partículas atmosféricas induce sobre los organismos vivos es el potencial oxidativo (OP). El OP proporciona más información sobre los posibles efectos adversos de los aerosoles que la concentración másica por sí sola y tiene la ventaja de poder determinarse de forma rápida y económica.

El principal objetivo de esta tesis doctoral es evaluar el impacto de distintas fuentes antropogénicas sobre los niveles y composición química del material particulado atmosférico, así como analizar la relación de algunas de estas fuentes con el potencial oxidativo de muestras de aerosol. Con tal fin, se han realizado campañas de muestreo de aerosoles en tres emplazamientos con características y predominio de fuentes antropogénicas distintas: 1) Una estación urbana de tráfico situada en Elche, 2) Un emplazamiento ubicado en el límite entre el puerto y la ciudad de Alicante y 3) Una zona suburbana-residencial en el término municipal de Elche. Las muestras han sido posteriormente analizadas para determinar su composición química y los datos han sido tratados mediante procedimientos estadísticos y técnicas como la Factorización de Matrices Positivas (PMF) para determinar las variables de las que dependen sus concentraciones y las fuentes de las que proceden.

Con los datos de la campaña de muestreo de larga duración, llevada a cabo en el centro urbano de Elche, se ha evaluado: a) La variabilidad estacional de los componentes del PM y la influencia de los principales eventos de contaminación que afectan a los niveles de concentración de partículas en este emplazamiento. b) El efecto del confinamiento a causa de la pandemia de COVID-19 sobre la composición y concentraciones de PM1 y PM10. c) La relación entre la composición química del PM y el potencial oxidativo determinado por dos métodos distintos.

En el emplazamiento situado en el puerto de Alicante, se ha cuantificado la contribución del manejo de graneles a los niveles de PM10 a los que están expuestos los transeúntes y vecindarios adyacentes.

Por su parte, la campaña de muestreo realizada en una zona residencial-suburbana de Elche ha permitido identificar y cuantificar el aporte de la quema de biomasa a las concentraciones de PM10 gracias al análisis químico de trazadores específicos como son el levoglucosano y sus isómeros.

En la estación urbana de Elche se observó que la variabilidad estacional tanto de PM1 como de PM10 depende principalmente de las intrusiones de polvo sahariano y los episodios de contaminación local. Mientras que la composición de las dos fracciones se vio alterada de forma significativa durante el segundo tipo de eventos, las intrusiones solo afectaron de forma notable a la composición de PM10. Por otro lado, el confinamiento impuesto durante primavera de 2020 supuso una reducción del 35 % en los niveles de PM10 y PM1 respecto a años anteriores. La reducción experimentada por compuestos procedentes del tráfico rodado como EC, Ca, K, Fe, Cu y Ni fue incluso mayor (entre el 40 % y el 80 %).

Por otro lado, el manejo de graneles se identificó como la principal fuente antropogénica de PM10 en el perímetro del Puerto de Alicante, contribuyendo con un 35 % a la concentración promedio de PM10. Además, esta actividad fue la principal responsable de las superaciones de origen antropogénico del valor límite diario (50 µg·m-3; Directiva 2008/50/CE).

En el emplazamiento residencial-suburbano, el modelo PMF determinó una contribución de la quema de biomasa de un 8 % a los niveles de PM10 y de un 25 % a los de carbono orgánico (OC). Estos porcentajes se encuentran en el rango inferior de los valores medidos en otras zonas suburbanas de Europa. La causa más probable es que en el área de estudio la quema de madera para calefacción está menos extendida que en otras regiones del norte de Europa, debido a las temperaturas invernales más suaves.

Por último, de entre los dos métodos empleados para la determinación del OP, se ha observado que el ensayo del ditiotreitol (DTT) podría considerarse como un mejor indicador para evaluar la toxicidad de los aerosoles atmosféricos que el del ácido ascórbico (AA), dada su sensibilidad a un mayor rango de componentes del aerosol.