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Publicación de una Guía europea sobre el uso de técnicas de identificación de fuentes de contaminantes atmosféricos en la que ha participado el CIEMAT

 

09/10/2019

Medio ambiente

El Centro Común de Investigación de la Comisión Europea (Joint Research Centre, JRC) ha publicado recientemente la versión revisada de la European guide on air pollution source apportionment with receptor models (Guía europea sobre la distribución de fuentes de contaminación del aire con modelos receptores). Para la elaboración de este informe técnico de referencia se ha contado con las contribuciones de numerosos investigadores procedentes de centros europeos de prestigio, incluido el CIEMAT.

 
 

El uso de modelos receptores permite identificar fuentes específicas de contaminantes atmosféricos, estimar sus contribuciones a los niveles registrados en el aire e incluso identificar geográficamente las principales áreas fuente en las que se ha producido la emisión de dichas contribuciones. Este tipo de técnicas se han mostrado como una herramienta muy eficaz, especialmente en los estudios relativos a la discriminación de fuentes de material particulado atmosférico llevados a cabo en numerosas zonas urbanas, industriales y rurales de todo el mundo y su uso se ha generalizado en los últimos veinte años.

  

El proceso denominado como source apportionment consiste en la obtención de información sobre las fuentes de contaminantes atmosféricos y sobre la contribución de las mismas a los niveles de contaminantes presentes en el aire ambiente. La identificación de fuentes específicas de contaminantes atmosféricos es esencial para la implementación de las Directivas de Calidad del Aire actualmente en vigor en la Unión Europea (UE, Dir. 2015/1480/EC, Dir. 2008/50/CE y 2004/107/CE). Este tipo de información es fundamental para, por ejemplo, y según se cita específicamente en dichas Directivas: Identificar superaciones de valores límite de partículas atmosféricas debidas a fuentes naturales o al uso de sal o arena en las carreteras en invierno (artículos 20 y 21); Preparar Planes de Mejora de la Calidad del Aire Ambiente (Anexo XV A); Determinar contribuciones transfronterizas o por procesos de transporte a larga distancia (Anexo IV A); Proporcionar información al público (Anexo XVI); Obtener prorrogas de los plazos de cumplimiento de los valores límite de PM10 y NO2 (COM/2008/403). Estudios recientes han demostrado además la utilidad de aplicar los resultados de los estudios de identificación y contribución de fuentes de partículas atmosféricas con modelos receptores, en análisis de riesgo de salud y de influencia de los aerosoles en el cambio climático. De esta manera ha sido posible por un lado obtener evidencias más consistentes acerca de las fuentes de partículas que producen mayores efectos adversos sobre la salud humana y por otro estimar el grado de forzamiento radiativo, es decir de calentamiento o enfriamiento en superficie, producido por partículas de origen específico.

  

Para llevar a cabo un estudio con características de source apportionment, es decir, de identificación y contribución de fuentes de contaminantes atmosféricos, se pueden utilizar tres enfoques diferentes: la creación de inventarios de emisiones, el uso de modelos orientados a la fuente y el de modelos orientados al receptor o receptores.

  

Los modelos receptores dividen la masa registrada de un contaminante atmosférico a partir de las medidas realizadas en un lugar específico denominado emplazamiento receptor, entre diferentes fuentes posibles de emisión de dicho contaminante. Para ello se utilizan diferentes técnicas de análisis estadístico multivariante que permiten resolver una ecuación de balance de masas. Hay que tener en cuenta que en el caso de las partículas atmosféricas, uno de los contaminantes atmosféricos que mayores efectos adversos genera tanto sobre la salud de las personas como sobre el medioambiente, las distintas fuentes que las generan determinan su composición química; ésta puede ser muy variable en una muestra obtenida en aire ambiente, dependiendo del número y tipo de fuentes involucradas y es la razón por la cual la discriminación de los aportes generados por diferentes fuentes, tanto naturales como antropogénicas, en un área concreta resulta una tarea para nada trivial. Por ese motivo el uso de modelos receptores para la cuantificación de contribuciones de fuentes específicas de contaminantes atmosféricos, especialmente en el caso de las partículas atmosféricas, gozan actualmente de una gran aceptación, de tal manera que el número de publicaciones científicas en este campo y de aplicaciones derivadas de su uso, se ha incrementado progresivamente en las últimas dos décadas en todo el mundo y en especial en Europa.

  

En los Estados Unidos los modelos receptores están reconocidos oficialmente como herramientas de gestión de la calidad del aire y son de uso común (US-EPA Support Center for Regulatory Atmospheric Modelling). En la UE aún es preciso establecer estándares de calidad para el uso de técnicas de contribución de fuentes que permitan asegurar un control de calidad de los resultados y faciliten la interpretación e intercomparabilidad de los mismos. Además, dependiendo del tipo de estudio que se quiera llevar a cabo, puede ser difícil establecer cuál de las metodologías de source apportionment disponibles es la más apropiada para obtener los mejores resultados posibles y para expresar cuantitativamente la fiabilidad de los mismos.

  

Por todos estos motivos, el Centro Común de Investigación de la Comisión Europea (JRC) decidió llevar a cabo una iniciativa para la armonización de las técnicas de source apportionment con modelos receptores en Europa, la cual tuvo su inicio en el año 2010 y que ha permitido publicar en el pasado mes de agosto la versión revisada de la European guide on air pollution source apportionment with receptor models. El objetivo de la guía es presentar las distintas metodologías existentes para la aplicación de modelos receptores junto con sus limitaciones, explicar sus ventajas a la hora de identificar distintos tipos de fuentes de contaminantes y de sus regiones fuente y describir las técnicas más novedosas aparecidas en los últimos años. La publicación de esta guía es el resultado de los esfuerzos de un grupo de expertos internacionales llevados a cabo en el ámbito de la iniciativa liderada por el JRC, en colaboración con las redes europeas FAIRMODE (Forum for Air Quality Modelling in Europe) y AQUILA (Air Quality Reference Laboratories). En la elaboración de la guía ha participado el investigador Pedro Salvador, adscrito al Grupo de Caracterización de la Contaminación Atmosférica del Departamento de Medio Ambiente del CIEMAT. Varios miembros de este grupo tienen una dilatada experiencia de más de quince años en la realización de estudios de identificación de fuentes de partículas atmosféricas y de estimación de sus contribuciones en distintas regiones del territorio nacional, así como de la evaluación de su impacto en la superación de los valores límite de concentración de PM10 y PM2.5 (partículas de tamaño inferior a 10 y 2,5 µm, respectivamente) establecidos por la legislación vigente en España (Real Decreto 102/2011, de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del aire).

  

Enlace para poder consultar la guía.

  

Imágenes:

  

Imagen 1. Esquema representativo de los principales grupos de compuestos químicos presentes en las partículas atmosféricas y de las fuentes y procesos que los generan.

  

Imagen 2. Portada del documento técnico “European guide on air pollution source apportionment with receptor models”.

  

Imagen 3. Resultados de estudios de identificación y contribución de fuentes (“source apportionment”) que permitieron identificar las causas de las superaciones del valor límite diario de PM10 (50 µg/m3) en un emplazamiento urbano de tráfico (25 superaciones en 67 días de medida) y en otro de fondo urbano (13 superaciones en 84 días de medida) de la provincia de Madrid. En ambos casos la mayor contribución media se asoció al tráfico rodado. Fuente: Querol X., Alastuey A., Viana M.M., Rodríguez S., Artíñano B., Salvador P., García do Santos S., Fernández Patier R., de la Rosa J., Sánchez de la Campa A., Menedez M., Gil J.I., 2003. “Estudio y Evaluación de la Contaminación Atmosférica por Material Particulado en España: Niveles y Composición de PM10 y PM2.5 en España”. Ministerio de Medio Ambiente – Secretaría General de Medio Ambiente, Dirección General de Calidad y Evaluación Ambiental. 424 pp.

 

Imagen 4. Resultados de estudios de identificación y contribución de fuentes (“source apportionment”) realizados para PM2.5 en diferentes estaciones de muestreo en España. Fuente: Querol X., Alastuey A., Moreno T., Viana M.M., Castillo S., Pey J., Rodríguez S., Cristóbal A., Jiménez S., Pallarés M., de la Rosa J., Artíñano B., Salvador P., Sánchez M., García Dos Santos S., Herce M.D., Fernández-Patier R., Moreno-Grau S., Negral L., Minguillón M.C., Monfort E., Sanz M.J., Palomo-Marín R., Pinilla-Gil E., Cuevas E., 2006. “Material particulado en España: niveles, composición y contribución de fuentes”. Ministerio de Medio Ambiente, NIPO 310-06-107-8, 88 pp. http://csic.latz.cc/devel/Material_particulado_es.pdf

  
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