• Título:  CARACTERIZACION FISICO-QUIMICA DE MATERIAL PARTICULADO ATMOSFERICO DE ORIGEN INDUSTRIAL EN ANDALUCIA
• Autor:  GONZÁLEZ CASTANEDO, YOLANDA
• Universidad:  Universidad de Huelva
• Departamento:  Física aplicada
• Fecha de Lectura:  12/07/2011
• Programa de doctorado:  INGENIERÍA AMBIENTAL
• Dirección: 
  • CACHORRO REVILLA, VICTORIA EUGENIA (DIRECTOR)
  • DE LA ROSA DÍAZ, JESÚS DAMIÁN (DIRECTOR)
  • ALASTUEY UROS, ANDRÉS (DIRECTOR)
• Tribunal: 
  • QUEROL CARCELLER, XAVIER (PRESIDENTE)
  • SANCHEZ DE LA CAMPA VERDONA, ANA M. (SECRETARIO)
  • Gil Ibarguchi, José Ignacio (VOCAL)
  • FRUTOS BARAJA, ÁNGEL MÁXIMO DE (VOCAL)
  • MORENO PÉREZ, TERESA (VOCAL)
• Descriptores: 
  • QUIMICA ATMOSFERICA
  • CONTAMINACION ATMOSFERICA
  • GEOLOGIA AMBIENTAL
  • DINAMICA ATMOSFERICA
• Localización:  UNIVERSIDAD DE HUELVA
• Resumen:
  Desde las últimas décadas del siglo XX, en la sociedad ha suscitado un especial interés la problemática ambiental y más específicamente la denominada ¿contaminación¿. Entre los contaminantes atmosféricos destaca el Material Particulado Atmosférico (MPA), cuya concentración discriminada según tamaño de partícula (PM10 y PM2.5), constituye un parámetro fundamental en la evaluación de la calidad del aire. Las partículas pueden ejercer una influencia muy variada en el medio ambiente y en la salud humana. Las fuentes de MPA se clasifican en naturales entre las que destaca las intrusiones saharianas y antrópicas entre las que se encuentran las actividades industriales o las emisiones del tráfico rodado. El fin último de este trabajo es la identificación y cuantificación de las fuentes de MPA en las tres áreas industriales más importantes de Andalucía: Entorno de la Ría de Huelva, Campo de Gibraltar y Bailén. Para este estudio se seleccionaron cuatro estaciones urbanas con influencia industrial localizadas en poblaciones cercanas a las áreas industriales (La Línea, Los Barrios, Campus y Bailén), una estación industrial (Puente Mayorga) y una estación rural (El Arenosillo). En las tres zonas se midieron en tiempo real los niveles de PM10, PM2.5 y PM1 y se tomaron muestras diarias de PM10 y PM2.5 con equipos gravimétricos para determinar la composición química. Los niveles más elevados de MPA tanto en PM10, PM2.5 y PM1 se han registrado en la estación de Bailén. En esta estación se incumplen los dos criterios definidos por la Directiva 2008/50/CE, concentración media anual de PM10 y número de superaciones del VLD, tanto en 2006 como en 2007. En el resto de estaciones se supera el límite de 35 superaciones del VLD anuales pero no el promedio anual de 40 µg/m3. Se ha estimado la contribución de los aportes de material particulado asociado a intrusiones Saharianas mediante la aplicación del método cuantitativo basado en el cálculo del percentil 30, propuesto por el Ministerio de Medio Ambiente y adoptado como propio por la Comisión Europea. La contribución anual media varía desde los 3-4 µg/m3 en la zona occidental a los 6 µg/m3 en la zona oriental. Respecto a las superaciones del VLD, el 6.5%, 16% y 18% de las superaciones registradas en Campus, La Línea y Los Barrios en la zona occidental y 16% en Bailén en la oriental son atribuibles a las intrusiones saharianas. La composición química del MPA obtenida en las estaciones ubicadas cerca de las áreas industriales se ha comparado con la observada en otras áreas de Andalucía y de España. La caracterización química de PM10 y PM2.5 y su comparación con rangos de concentración típicos de estaciones de fondo urbano y rural de referencia, ha revelado que los elementos traza son claves en la identificación del perfil químico característico de cada zona industrial estrechamente relacionado con las características de las actividades presentes en cada área: ¿ As, Se, Cu, Cd, y Bi son elementos representativos de la composición química del MPA en El Entorno de la Ría de Huelva. Entre ellos destaca el enriquecimiento en As, elemento cancerígeno y trazador de las emisiones de la fundición de cobre localizada en el P. I. Punta del Sebo. Dado que la toxicidad del As depende de su estado de oxidación se han determinado las especies de As, siendo más abundante el As (V), tanto en PM10 como en PM2.5. La proporción de la especie As (III), la más tóxica, ha disminuido en el periodo 2006-2007 respecto a 2001-2002. Por otra parte hay que tener en cuenta que el valor medio anual de As excede el límite objetivo establecido en la Directiva (2008/50/CE) registrándose concentraciones promedio horarias muy elevadas de hasta 101 ng/m3 de As en la estación de Campus. ¿ V, Cr, Mn, Co, Ni, Nb, Mo, Ba y La son elementos representativos de la composición química del MPA en el Campo de Gibraltar. Los elementos Cr, Mn y Co están relacionados con las emisiones de la industria metalúrgica. El enriquecimiento de V observado en El Campo de Gibraltar tiene un origen industrial relacionado con la combustión de fuel oil en la central térmica, la petroquímica y el tráfico marítimo y el aporte regional de contaminantes desde el Mediterráneo. La similitud del perfil químico de las fuentes asociadas a los procesos de combustión de fuel oil dificulta su identificación La discriminación de las potenciales fuentes de V y Ni y La en el Campo de Gibraltar se ha basado en el cálculo del Índice de geoacumulación, relaciones entre elementos y diagramas CeLaV en función de la dirección del viento debido a la peculiares características meteorológicas del Campo de Gibraltar. El enriquecimiento en Ni está relacionado tanto con la metalurgia como con la combustión de fuel oil. El enriquecimiento de La en el Campo de Gibraltar está relacionado con los procesos FCC de Refinería. ¿ V, Ni, Se, Rb, Ba y Tl muestran un importante enriquecimiento en la composición química del MPA en Bailén, relacionado con las emisiones fugitivas de material mineral y con las emisiones de combustión características de la industria cerámica de la zona. El aporte crustal es la fuente más importante de lantánidos en el MPA. Sin embargo, en las estaciones estudiadas en Andalucía se ha podido comprobar como hay presentes otras fuentes que emiten especialmente La, como son los procesos FCC llevados a cabo en las refinerías, la combustión de coque en los hornos o la resuspensión de las arcillas empleadas como materia prima en la industria cerámica. El empleo de la relación La/Ce y los diagramas triangulares han permitido observar concentraciones anómalas de La con respecto a la de Ce en las estaciones de Bailén, El Arenosillo, La Línea o Los Barrios donde en principio no se observaba un enriquecimiento significativo de La en el MPA. La aplicación del modelo PMF a los datos de especiación química en PM10 y PM2.5 ha permitido identificar dos fuentes de MPA comunes en las tres zonas industriales: Materia Mineral y Aerosol Marino. El mayor aporte de Aerosol Marino se ha cuantificado en las estaciones ubicadas en El Campo de Gibraltar mientras que el mayor aporte de Material Mineral se ha cuantificado en la estación de Bailén debido a la emisión de MPA en los procesos de tratamiento y transporte de materia prima y al mayor aporte de MPA de origen sahariano en Andalucía oriental. Las fuentes de MPA de naturaleza secundaria y regional, resultado del envejecimiento de aerosoles y de la oxidación fotoquímica de óxidos de azufre y nitrógeno o amoniaco emitidos inicialmente como gases por fuentes de tipo local como puede ser la industria (petroquímicas, centrales térmicas¿) o el tráfico marítimo, aportan el mayor porcentaje del MPA registrado en las estaciones estudiadas. La fuente Tráfico ha sido identificada en todas las estaciones de muestreo. En la estación rural de El Arenosillo se ha identificado una fuente de combustión que engloba las emisiones del tráfico procedente de las poblaciones y carreteras cercanas y combustión de biomasa marcada por la presencia de K. La identificación de las fuentes industriales se ha apoyado en la caracterización de los perfiles químicos de los penachos de las actividades industriales típicas de cada área durante campañas intensivas de medida. En la estación de Bailén el aporte de la industria cerámica (Ladrillera y Alfarería) es muy elevado (50% en PM2.5 y en PM10) mientras que en las áreas industriales de Huelva y Gibraltar el aporte de las fuentes industriales es mucho menor. En el entorno de la Ría de Huelva, las emisiones industriales ubicadas en los dos Polígonos Industriales (Punta del Sebo y Nuevo Puerto) identificadas en un único factor. Hay que destacar como porcentualmente el aporte industrial en la estación rural de El Arenosillo (9% en PM10 y 6% en PM2.5) es muy similar al cuantificado en Campus (6% y 5% en PM10 y PM2.5, respectivamente) debido al transporte de las emisiones procedentes de las industrias ubicadas en el entorno de la ciudad. En el Campo de Gibraltar la aplicación del modelo PMF ha permitido discriminar el aporte de las fuentes industriales denominadas Metalúrgica y Combustión de fuel oil. En conjunto estas fuentes industriales aportan un promedio del 16% en PM10 y entorno 32% en PM2.5. Dadas las peculiares condiciones meteorológicas de El Campo de Gibraltar, el análisis de las contribuciones diarias del factor Combustión de fuel oil y datos de dirección del viento ha permitido cuantificar individualmente el aporte promedio de sus potenciales fuentes, entre las que se encuentran el tráfico marítimo, la refinería o la central térmica. De este modo, se ha observado como el tráfico marítimo tiene un importante impacto en los niveles de MPA de El Campo de Gibraltar con un aporte promedio entorno a 4.5 µg/m3. Estos resultados podrían hacer pensar que el aporte de las fuentes industriales no es muy importante debido a su pequeña contribución en masa de PM. No obstante, estas fuentes industriales están caracterizadas por la emisión de metales, algunos de los cuales están considerados como peligrosos o cancerígenos para el ser humano (As, Ni, Cd o Pb). Por tanto es de gran importancia identificar y cuantificar este tipo de fuentes de MPA especialmente en zonas urbanas.