Temporal variability of PM10 and PM2.5 in Puerto Plata, Dominican Republic

Abstract

Las concentraciones de material particulado (PM, por su sigla en inglés) en el Caribe resultan de complejas interacciones entre fuentes naturales transfronterizas y emisiones locales antrópicas y naturales. El presente estudio ofrece un análisis de las concentraciones de PM10 y PM2.5 durante un periodo de cinco años en Puerto Plata, una ciudad turística costera que alberga una significativa actividad portuaria y de cruceros. Las concentraciones anuales promedio alcanzaron valores de 35.0 ± 16.4 μg m–3 para PM10 y 8.8 ± 5.1 μg m–3 para PM2.5, superando las directrices anuales de la Organización Mundial de la Salud (OMS) en factores de 2.3 y 1.8, respectivamente. Se registraron valores de la relación PM2.5/PM10 inferiores a 0.4 en el 88.6 % de los días del periodo de estudio, lo que refleja un dominio de partículas gruesas condicionado por intrusiones de polvo sahariano y por las emisiones de aerosoles marinos. La baja correlación entre PM10 y PM2.5 (ρ = 0.61) indica que provienen de fuentes distintas y presentan un comportamiento atmosférico diferente. Los episodios dominados por partículas finas (relación PM2.5/PM10 ≥ 0.6) fueron poco frecuentes (2.3 %) y estuvieron asociados principalmente a fuentes locales de combustión, tales como espectáculos pirotécnicos durante eventos turísticos. La dinámica estacional mostró picos pronunciados de PM10 durante el verano (junio-agosto) debido al transporte de polvo sahariano. Por el contrario, las concentraciones de PM2.5 presentaron una variabilidad estacional limitada, reflejo de emisiones locales constantes de partículas finas. Los umbrales diarios establecidos por la OMS se superaron en el 19 % de los días para PM10 y en el 7 % para PM2.5, subrayando riesgos asociados a la exposición crónica. Particulate matter (PM) concentrations in the Caribbean result from complex interactions between transboundary natural sources and local anthropogenic and natural emissions. This study presents a five-year analysis of PM10 and PM2.5 levels in Puerto Plata, a coastal tourist city that hosts significant port and cruise ship activity. Annual average PM10 and PM2.5 concentrations were 35.0 ± 16.4 and 8.8 ± 5.1 μg m–3, respectively, exceeding annual guidelines established by the World Health Organization (WHO) by factors of 2.3 and 1.8, respectively. PM2.5/PM10 ratios below 0.4 occurred on 88.6% of days during the study period, with a global average of 0.27, indicating a dominance of coarse particles driven by Saharan dust intrusions and sea spray emissions. The weak correlation between PM10 and PM2.5 (ρ = 0.61) suggests different emission sources and atmospheric behavior. Fine-particle episodes (PM2.5/PM10 ratio ≥ 0.6) were sporadic (2.3%) and primarily associated with localized combustion sources, such as fireworks displays during tourism-related events. Seasonal dynamics revealed marked PM10 peaks during summer associated with dust transport (June-August). Conversely, PM2.5 concentrations showed a limited seasonal variability, reflecting steady local emissions of fine PM. WHO’s 24-h thresholds were exceeded on 19% of days for PM10 and 7% for PM2.5, underscoring chronic exposure risks.