Els contaminants atmosfèrics i les seves fonts

www.bsc.es
Els contaminants atmosfèrics i les seves fonts
María Teresa Pay1,2
José María Baldasano1,3
1Earth
Science Department | Barcelona Supercomputing Center, Barcelona (España)
2Laboratoire
3Laboratorio
de Météorologie Dynamique | École Polytechnique, Palaiseau Cedex (Francia)
de Modelización Ambiental | Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona (España)
Jornada de Santa Llúcia: el 2014 cap a la millora de l’aire a Barcelona
Barcelona, 10 de desembre 2013
Contaminantes atmosféricos y su impacto
2
Principales fuentes de emisión en 2011
21% NOx
94% NH3
59% SOx
40% NOx
22% NOx
92% NH3
33% NOx
36% SOx
Fuente: EEA
3
Estado de la calidad del aire: tendencias
Emisiones anuales (Gg/año)
Europa
Las emisiones han disminuido, pero la calidad
del aire necesita mejorar
España
% población urbana expuesta a excedencias
2008/50/EC
Fuente: www.emep-emissions.at/emission-data-webdab
Fuente: EEA, 2013
4
Calidad del aire Cataluña (ZQA1 y ZQA2):
NO2 y PM10 evolución anual 2000-2012
ZQA1: Àrea de Barcelona
ZQA2: Vallès-Baix Llobregat
80
Mitjana anual NO2 ( mg/m3)
Mitjana anual NO 2 (mg/m3 )
80
NO2
Mitjana anual diòxid de nitrogen (NO2) - Vallès - Baix Llobregat
90
Mitjana anual diòxid de nitrogen (NO2) - Àrea de Barcelona
90
70
60
50
40
30
20
10
70
60
50
40
30
20
10
0
0
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Badalona
Badalona (Montroig-Ausiàs Marc)
Barcelona (Ciutadella)
Barcelona (Eixample)
Barcelona (Gràcia-Sant Gervasi)
Barcelona (Poblenou)
Barcelona (Palau Reial)
Barcelona (Sants)
Barberà del Vallès
Granollers (c/ Francesc Macià)
Granollers (av. Joan Prim)
Martorell
Granollers (Joan Vinyoli)
Mollet del Vallès (Pista d’Atletisme)
Barcelona (Parc Vall d'Hebrón)
El Prat de Llobregat (CEM Sagnier)
Cornellà de Llobregat
Gavà (c/ Progrés)
El Prat de Llobregat (Pl. de l'esglèsia)
Gavà (Parc del Mil.lenni)
El Prat de Llobregat (Jardins de la Pau)
L’Hospitalet de Llobregat
Mollet del Vallès (Plaça Pau Casals)
Rubí
Montcada i Reixac
Rubí (Ca'n Oriol)
Pallejà
Sabadell (Gran Via)
Sant Adrià de Besòs
Sant Vicenç dels Horts
Santa Coloma de Gramenet
Viladecans (Atrium)
Sabadell (pl. Creu de Barberà)
Sant Fost de Campsentelles
Sant Andreu de la Barca
Sta. Perpètua de Mogoda (Av. Onze de Setembre)
Sant Cugat del Vallès
Sta. Perpètua de Mogoda (Mercat Municipal)
Valor límit anual (40 ug/m3)
Mitjana anual NO2 Àrea de Barcelona
Terrassa
Valor límit anual (40 ug/m3)
Mitjana anual NO2 Vallès-Baix Llobregat
Mitjana anual PM10 - Àrea de Barcelona
Mitjana anual PM10 (ug/m 3)
Mitjana anual PM10 (ug/m 3)
PM10
Mitjana anual PM10 -Vallès - Baix Llobregat
90
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
2000
2001
2002
2003
B adalo na (Guàdia Urbana)
B arcelo na (Eixample)
B arcelo na (IES Verdaguer)
B arcelo na (Zo na Universitària)
B arcelo na (P o rt Vell)
Gavà
Santa Co lo ma de Gramenet (A juntament)
El P rat de Llo bregat (pl. de l'Església)
Sant A drià de B esò s
M itjana anual À rea de B arcelo na
Sant Vicenç dels Ho rts (Verge del Ro cío )
2004
2005
2006
2007
2008
B adalo na (A ssemblea de Catalunya)
B arcelo na (Gràcia - Sant Gervasi)
B arcelo na (Vall d'Hebró n)
B arcelo na (Sants)
Esplugues de Llo bregat (espo rtiu La P lana)
L'Ho spitalet de Llo bregat
Sant Feliu de Llo bregat (CEIP M artí i P o l)
Sant Feliu de Llo bregat (Eugeni d'Ors)
Santa Co lo ma de Gramenet (B alldo vina)
El P rat de Llo bregat (Jardins de la P au)
Viladecans (A trium)
2009
2010
2011
2012
B arcelo na (c/ Lluís So lé i Sabarís)
B arcelo na (IES Go ya)
B arcelo na (pl. Universitat)
B arcelo na (P o bleno u)
Esplugues de Llo bregat (CEIP Isidre M artí)
M o lins de Rei (pl. del M ercat M unicipal)
Sant Vicenç dels Ho rts (Co l·legi Sant Jo sep)
M o lins de Rei (A juntament)
Valo r límit anual (40 ug/m3)
El P rat de Llo bregat (CEM Sagnier)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
2000
2001
2002
2003
B arberà del Vallès (A juntament)
Castellbisbal (av. P au Casals)
M arto rell (c/ Canyameres - c/ Sant A . M . Claret)
M o ntcada i Reixac (A juntament)
P allejà (M ercat M unicipal)
Sabadell (Esco la Industrial)
Sant Cugat del Vallès
Terrassa (M ina P ública d'A igües)
M itjana anual Vallès-B aix Llo bregat
Rubí (Escardívo l)
2004
2005
2006
2007
2008
Caldes de M o ntbui (A juntament)
Castellbisbal (M irado r del Llo bregat)
M o llet del Vallès (P ista M unicipal d'A tletisme)
M o nto rnès del Vallès (CEIP M arinada)
Rubí (A juntament)
Sabadell (Gran Via - cra. de P rats)
Santa P erpètua de M o go da
Terrassa (rambla del P are A legre)
Valo r límit anual (40 ug/m3)
el P apio l (centre dia Jo sep Tarradellas)
2009
2010
2011
2012
Castellar del Vallès (A juntament)
Grano llers (Vinyo li-Fo ix)
M o ntcada i Reixac (pl. de Lluís Co mpanys)
M o nto rnès del Vallès (pl. del P o ble)
Rubí (Ca n'Orio l)
Sant A ndreu de la B arca (CEIP Jo sep P la)
Sentmenat (A juntament)
M o ntcada i Reixac (Can Sant Jo an)
Grano llers (c/ Francesc M acià)
Fuente: XVPCA, Generalitat de Catalunya
5
Sistema de pronóstico de la calidad del aire CALIOPE:
productos dominio CAT
Módulos CALIOPE
• WRF-ARWv3.5
• 38 sigma levels (top 50 hPa)
• IBC: GFS (NCEP)
Meteorología • 33 layers/50 hPa
Pronósticos
Difusión
• Mapas de concentración
• Mapas de emisiones y meteo
• Índices de calidad del aire
•Web (www.bsc.es/caliope )
•Smart phone app
1km x 1 km
Emisiones
Química
Polvo
mineral
1km x 1 km
• HERMESv2
• EU: HERMES-DIS (EMEP data)
• Spain: HERMES-BOUP
• CMAQv5.0.1
• CB05/AERO5
• BC: NCAR MOZART4
• 15 layers/ 50 hPa
• BSC-DREAM8bv2
• PM10 and PM2.5 desert dust
Pronosticos
• Filtro de Kalman (puntual y 2D)
Evaluación pronóstico (NRT)
•Estaciones
•Satelites
Post-proceso
Pronósticos de calidad aire
6
Cuantificación de las fuentes: CAT y ZQA-1
• Análisis de las emisiones,
contribución de los distintos
sectores contaminantes (año
2009):
CAT
o Comunidad Autónoma de
Catalunya (CAT)
o Zona de Qualitat d’Aire 1 (ZQA-1*)
• La estimación de emisiones se ha
llevado a cabo haciendo uso del
modelo de emisiones HERMES
v2.0 (Guevara et al., 2013)
*ZQA-1: superación de los valores límite para
NO2 y PM10 por lo cual se está aplicando un
plan específico de mejora de la calidad del
aire.
ZQA-1
Fuente: La qualitat del l’aire a Catalunya. Departament de Territori i
Sostenibilitat, 2013
7
HERMES v2.0 (Guevara et al., AE 2013)
Inventario
focos puntuales
COPERT IV
tráfico rodado
MEGAN
biogénicas
Emisiones Guevara et al, 2012
puertos/aeropuertos
HERMES v 2.0 Emission system
Patrones espaciales emisiones
agrícolas y residenciales
Perfiles
temporales
Especiación
emisiones
Entrada
emisiones
para AQMS
8
Características ZQA-1 (Área de Barcelona)
Zoom área urbana
•
•
•
•
•
•
•
•
Area  725 km2 (2,3 % CAT)
Población  2.858.770 hab (> 35% CAT)
Industria energética (6 *400 MWe: 4 Besós y 2 puerto de Barcelona)
Incineración RSU (Besós)
Industria manufacturera (cementera, cogeneración, farmacéutica, pintura…)
Puerto  > 8.000 operaciones/año
Aeropuerto  > 135.000 LTO/año
Trafico rodado  flujo de tráfico urbano y accesos elevado (media > 20.000 veh/día)
9
Emisiones estimadas: NOx
Región
NOx
CAT
92094,2
ZQA-1
20896,1
ZQA-1/CAT
22,7%
10
Emisiones estimadas: PM10
Región
PM10
CAT
17293,5
ZQA-1
2006,3
ZQA-1/CAT
11,6%
11
Emisiones estimadas: SOx
Región
SOx
CAT
34489,5
ZQA-1
1884,5
ZQA-1/CAT
5,5%
12
Emisiones estimadas: NMVOC
Región
NMVOC
CAT
109367,0
ZQA-1
20480,6
ZQA-1/CAT
18,7%
13
Comparativa
Equipos auxiliares asociados a
las actividades del puerto
resuspension
14
Episodio de contaminación: Anticiclón + inversión térmica
Activación Protocolo Contaminación
15
Episodio de contaminación: evaluación anual
16
Conclusiones
•
En Europa, las emisiones han disminuido, pero los niveles de contaminación no lo han
hecho en la misma proporción:
•
•
•
En el área urbana de Barcelona (ZQA1) los principales contaminantes que presentan
superaciones de limites establecidos por la legislación son el NO2 y el PM10.
Fuentes estimadas por modelo de emisiones HERMES (CALIOPE):
•
Más del 22% del total de emisiones de NOx de CAT se concentran en la ZQA-1 debido al volumen
de tráfico rodado.
•
A nivel de PM10 se observan como en CAT las emisiones quedan desglosadas entre distintas
fuentes (i.e. tráfico, industrias, agricultura) mientras que en ZQA-1 más del 80% proceden de
tráfico.
•
Para los SOx se observa la influencia del puerto de BCN en la ZQA-1, mientras que en CAT
aparece también la combustión en la generación de energía.
•
Para los NMVOCs en ambos casos más del 50% de las emisiones proceden de uso de
disolventes.
CALIOPE herramienta potencial de gestión de calidad del aire:
•
Complementa la información de las redes de medida.
•
Pronósticos a 48h
•
Diferentes vias de difusión de la información (web, app, informes, etc)
•
Gestión de la calidad del aire (identificación de fuentes, escenarios, meteorología, química,
contribución local, transporte transfronterizo)
17
Gràcies per la vostra atenció
Webs:
•
Air Quality Forecasts Europe / Spain:
http://www.bsc.es/caliope
•
BSC-DREAM8b mineral dust model forecasts North
Africa/Europe/East-Asia:
http://www.bsc.es/projects/earthscience/DREAM/
Agraïments:
Beatriu Pinós (2011 BP-A 427)
Severo Ochoa (SEV-2011 00067)
Equipo CALIOPE
18