Evaluación del impacto de fuentes locales sobre la composición carbonosa y la distribución por tamaños del aerosol atmosférico en el sureste de la Península Ibérica

Abstract

En las últimas décadas ha aumentado el interés por el estudio de la composición química y la distribución por tamaño de partícula de los aerosoles, ya que los efectos del material particulado (PM) sobre la salud y el medio ambiente dependen de estas propiedades. Entre los componentes químicos del aerosol atmosférico los compuestos carbonosos son especialmente relevantes, ya que pueden constituir una fracción importante de las concentraciones en masa de partículas. Debido a sus características de absorción de la luz, el carbono elemental (EC) desempeña un papel importante en la reducción de la visibilidad. Además, la exposición a estas partículas se ha asociado con un aumento de la mortalidad y de los ingresos hospitalarios por causas respiratorias y cardiovasculares. Los aerosoles orgánicos también están fuertemente relacionados con efectos adversos para la salud respiratoria y cardiovascular. En las zonas urbanas, las emisiones de los vehículos son una fuente importante de carbono orgánico primario (POC), mientras que los aerosoles orgánicos secundarios (SOA) pueden formarse a partir de la oxidación de compuestos orgánicos volátiles tanto antropogénicos como biogénicos. Por otro lado, en ciudades portuarias, todas las actividades relacionadas con los puertos son una fuente importante de PM atmosférico y pueden tener un fuerte impacto en la calidad del aire local en las zonas costeras. Las emisiones de PM pueden deberse tanto al transporte marítimo como a la actividad en los muelles. A pesar de ello, existen pocos trabajos relativos al impacto de la actividad portuaria en las distribuciones de tamaño en masa de los aerosoles y ninguno relacionado con la distribución de tamaño de los componentes de los aerosoles. Por estos motivos, se seleccionaron dos entornos diferentes del sureste de la Península Ibérica caracterizados por el predominio de distintas fuentes de PM: un emplazamiento urbano en el centro de la ciudad de Elche en el que el tráfico es la principal fuente antropogénica de partículas y un punto situado en el límite entre el puerto y la ciudad de Alicante con una fuerte influencia de las actividades portuarias. El emplazamiento urbano se escogió con el objetivo de estudiar los factores que afectan a las variaciones temporales de los aerosoles carbonosos. Se ha evaluado el impacto de las emisiones del tráfico y la quema de biomasa, de las condiciones meteorológicas y de eventos específicos de contaminación (intrusiones de polvo sahariano y condiciones de estancamiento atmosférico) sobre las concentraciones de carbono orgánico (OC) y carbono elemental, prestando especial atención a la formación de aerosoles orgánicos secundarios. Para ello, se midieron las concentraciones de OC y EC en muestras diarias de PM1 y PM10 recogidas en el punto de muestreo desde febrero de 2015 hasta febrero de 2018. En el puerto de Alicante se investigaron las variaciones estacionales de las distribuciones de tamaño de partícula de los principales iones hidrosolubles y la influencia de la manipulación de materiales a granel (carga/descarga y acopio) en los muelles. Para ello, se tomaron muestras de aerosol con diferentes tamaños de partícula durante el verano y el invierno utilizando un impactador en cascada. Las muestras se analizaron posteriormente por cromatografía iónica para determinar el contenido de iones solubles en agua. Los resultados obtenidos en el entorno urbano sugieren diferentes vías de formación de compuestos orgánicos secundarios durante el verano y el invierno. En el punto de muestreo, el EC procede principalmente de las emisiones del tráfico, independientemente de la estación del año y del tipo de evento, con una modesta contribución de la quema de biomasa (<20 %). La contribución estimada de esta fuente a los niveles de OC fue similar. Los episodios de contaminación local producidos por condiciones de estancamiento atmosférico provocaron un aumento significativo de las concentraciones de especies carbonosas, en particular de OC secundario, influyendo en su variación temporal. En promedio, las intrusiones de polvo africano mostraron un impacto moderado en los niveles de aerosoles carbonosos; sin embargo, el efecto fue significativamente mayor durante los eventos saharianos invernales. En el emplazamiento del puerto de Alicante, los resultados indican que las actividades portuarias (incluido el acopio de materiales a granel en los muelles, el tráfico y la carga/descarga de buques) influyen significativamente en los niveles de calcio soluble. Las concentraciones totales de Ca2+ fueron más del doble en los días con manipulación de materiales a granel que en los días sin movimiento de materiales, tanto en verano como en invierno. Aunque el aumento de los niveles de calcio se observó en general en todas las etapas del impactador, el mayor incremento se encontró en las partículas de la etapa con un diámetro de corte de 2,68 m. Estos resultados indican que el almacenamiento y la manipulación de materiales a granel al aire libre pueden tener un impacto significativo en la calidad del aire de la zona. Por lo tanto, deben tomarse medidas para minimizar las emisiones fugitivas de estas actividades.