Modelos de receptor - Docentes - Universidad Nacional de Colombia
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Modelos de receptor Néstor Y. Rojas VII CONGRESO COLOMBIANO DE METEOROLOGÍA Y CONFERENCIA INTERNACIONAL CAMBIO CLIMÁTICO, RECURSOS NATURALES Y DESARROLLO SOSTENIBLE Quibdó, Marzo 11 al 14 de 2008 Estudios de calidad del aire en la U.N. sede Bogotá • Grupo de Investigación en Contaminación atmosférica ANKI – Caracterización de contaminantes. – Modelos de calidad del aire. – Políticas de calidad del aire y salud pública. • Posgrado en Meteorología. • Maestría en Toxicología. • Ing. Mecánica, Biología, IDEA, entre otros. Vinculación de Ing. Química y Ambiental • Composición química y mutagenicidad de partículas emitidas por combustión de diesel y biodiesel. • Modelos de receptor para determinación de contribución de fuentes a material particulado. • Catalizadores para oxidación de partículas emitidas por motores diesel. • Exposición de policías de tránsito a material particulado y relación con metabolitos en orina. Proyectos de extensión • IDEAM: Acreditación de mediciones de emisiones de chimenea. • SDA: Estandarización de las mediciones de opacidad de humos emitidos por motores diesel. Trabajo interuniversitario • Grupo Calidad del Aire – Participantes • • • • Universidad Nacional Universidad de Los Andes Universidad de La Salle Pontificia Universidad Javeriana – Actividades • I Congreso Colombiano de Calidad del Aire y Salud Pública – Marzo de 2007 • Proyecto “Transporte – Aire – Salud y Calidad de vida” http://www.ing.unal.edu.co/eventos/casap2006/ Estudio comparativo de los efectos de dos sistemas de transporte en calidad del aire, salud respiratoria, actividad física y calidad de vida en niños en la ciudad de Bogotá Modelos de receptor Néstor Y. Rojas, PhD Profesor Asociado Departamento de Ingeniería Química y Ambiental Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá Tel. 3165000 Ext. 14304 e-mail: [email protected] Contaminantes del aire y la atmósfera Escala global: • Interés: equilibrio de ecosistemas – Calentamiento global por gases de efecto invernadero • • • • CO2 Metano CFCs Otros – Destrucción de la capa de ozono • CFCs • HCFCs • Otros – Lluvia ácida – Otros Escala local/regional: • Interés: Salud y bienestar de la población – Regulados • • • • • • PM10 Ozono (O3) Óxidos de nitrógeno (NOx) Óxidos de azufre (SOx) Hidrocarburos (HC) o VOCs Monóxido de carbono (CO) – No regulados • Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) • Benceno, Tolueno, Xileno Problemas identificados en Bogotá • Material particulado (PM10) y ozono (O3) son los contaminantes que exceden las normas un mayor número de veces. • Las más altas concentraciones de PM10 se han medido en las estaciones de Puente Aranda, Kennedy y Fontibón. ¿Qué se conoce? • Inventarios de emisiones. – Fuentes fijas 60% del PM10 – Fuentes móviles 40% del PM10 • Algunos estudios epidemiológicos. – Incremento en atención hospitalaria con el aumento en PM10. • Algunos estudios de exposición a contaminantes. – Altas concentraciones de PM10 cerca de las vías. Tomado de: Russell, T. Who’s Doing What to Whom and what it is doing to us: Identifying and Quantifying Sources of Air Pollution and Their Impacts on Health. En: I Congreso Colombiano de Calidad del Aire y Salud Pública. ¿Qué falta por conocer? • ¿Cómo impactan las fuentes a la salud? – Pasar de impacto de contaminante, al impacto de cada fuente (responsabilidad). • Aporte de fuentes a la contaminación del aire. – Con fines de gestión y control. – Con fines de evaluación del impacto sobre la salud. • Relaciones complejas entre fuentes y contaminación del aire. Material particulado • Partículas sólidas y líquidas suspendidas en el aire. • Composición química muy compleja. • Diversidad de tamaños. • Múltiples fuentes. Reacciones químicas en fase gaseosa Vapores calientes Gases de baja volatilidad Condensación y formación de núcleos Condensación Núcleos de condensación Coagulación Partículas Primarias de combustión Droplets Aglomerados Coagulación Polvo resuspendido + Emisiones + Aerosol marino + Erupciones de Volcanes + Partículas de plantas Activación Coagulación 0.001 0.01 Precipitación húmeda 0.1 Sedimentación 1 10 Particle Diameter ( µm) Moda Nucleación Moda Aitken Moda Acumulación Partículas gruesas 100 ¿Qué se requiere? • Caracterización del material particulado. – Composición química. – Distribución de tamaño. • Utilización de modelos de contribución de fuentes. – Modelos de receptor. – Complemento con modelos de dispersión. Tomado de: Russell, T. Who’s Doing What to Whom and what it is doing to us: Identifying and Quantifying Sources of Air Pollution and Their Impacts on Health. En: I Congreso Colombiano de Calidad del Aire y Salud Pública. Tomado de: Russell, T. Who’s Doing What to Whom and what it is doing to us: Identifying and Quantifying Sources of Air Pollution and Their Impacts on Health. En: I Congreso Colombiano de Calidad del Aire y Salud Pública. Aplicación del modelo Aplicación del modelo Muestreo • Equipos de “alto volumen”: – 1 m3/min. – Gran cantidad de masa recolectada. – Facilitan análisis químico cuando existe una extracción involucrada. • Equipos de “bajo volumen” – 10-20 L/min. – Técnicas adaptadas a cantidades limitadas de masa recolectada. – Técnicas que no involucran extracción. Análisis químico • Carbón orgánico y elemental: – Thermal Optical Transmittance (TOT) – Thermal Optical Reflectance (TOR) • Metales: – ICP-MS: Involucra extracción. – EDXRF: No involucra extracción. Recomendación: Filtros de teflón. • Iones (nitratos, sulfatos, amonio, etc): – Cromatografía iónica. Involucra extracción. Recomendación: Filtros de teflón o nylon. Modelo de receptor: análisis • Si se conocen los perfiles químicos de las fuentes: – CMB (Balance químico de masas) • Si no se conocen los perfiles químicos de las fuentes: – UNMIX – PMF (Positive Matrix Factorization) – Otros Adaptado de: Chow, J y Watson, J. Receptor models. En: Air quality modeling. Envirocomp Institute and A&WMA, 2005. Tomado de: Russell, T. Who’s Doing What to Whom and what it is doing to us: Identifying and Quantifying Sources of Air Pollution and Their Impacts on Health. En: I Congreso Colombiano de Calidad del Aire y Salud Pública. Uso de los resultados • Priorización de control a las fuentes. • Identificación de cómo las fuentes (no los contaminantes) afectan la salud. • Complemento con modelos de dispersión. Experiencias en EEUU • Modelos de receptor y de dispersión utilizados para gestión de calidad del aire. • Al utilizarlos para vincular las fuentes a los efectos sobre la salud, los efectos más importantes sobre la salud han sido asociados a: – Emisiones de motores diesel. – Partículas secundarias formadas por compuestos orgánicos.* * Russell, T. Who’s Doing What to Whom and what it is doing to us: Identifying and Quantifying Sources of Air Pollution and Their Impacts on Health. En: I Congreso Colombiano de Calidad del Aire y Salud Pública. Experiencias en Colombia • Medellín – Modelo para PST. 2006. • Bogotá – U. de Los Andes – SDA. PM10 y PM2.5. En curso. – UN – Colciencias. PM10. En curso. • Otras ciudades – U. de la Salle - MAVDT. PM10. En curso. Modelos de receptor Néstor Y. Rojas, PhD Profesor Asociado Departamento de Ingeniería Química y Ambiental Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá Tel. 3165000 Ext. 14304 e-mail: [email protected]
