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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 de Météorologie Dynamique | École Polytechnique, Palaiseau Cedex (Francia)
3Laboratorio 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
3 Fuente: EEA
40% NOx
33% NOx
94% NH3
92% NH3
59% SOx
36% SOx
22% NOx
21% NOx
Estado de la calidad del aire: tendencias
4
Fuente: www.emep-emissions.at/emission-data-webdab Fuente: EEA, 2013
% población urbana expuesta a excedencias
2008/50/EC
Las emisiones han disminuido, pero la calidad
del aire necesita mejorar
Emisiones anuales (Gg/año)
Eu
rop
a
Esp
añ
a
Calidad del aire Cataluña (ZQA1 y ZQA2):
NO2 y PM10 evolución anual 2000-2012
5
Mitjana anual diòxid de nitrogen (NO2) - Vallès - Baix Llobregat
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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Mit
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NO
2 (m
g/m
3)
Barberà del Vallès Granollers (av. Joan Prim) Granollers (Joan Vinyoli)
Granollers (c/ Francesc Macià) Martorell Mollet del Vallès (Pista d’Atletisme)
Mollet del Vallès (Plaça Pau Casals) Montcada i Reixac Pallejà
Rubí Rubí (Ca'n Oriol) Sabadell (Gran Via)
Sabadell (pl. Creu de Barberà) Sant Andreu de la Barca Sant Cugat del Vallès
Sant Fost de Campsentelles Sta. Perpètua de Mogoda (Av. Onze de Setembre) Sta. Perpètua de Mogoda (Mercat Municipal)
Terrassa Valor límit anual (40 ug/m3) Mitjana anual NO2 Vallès-Baix Llobregat
Mitjana anual PM10 -Vallès - Baix Llobregat
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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Mit
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PM
10 (
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/m3)
Barberà del Vallès (Ajuntament) Caldes de M ontbui (Ajuntament) Castellar del Vallès (Ajuntament)
Castellbisbal (av. Pau Casals) Castellbisbal (M irador del Llobregat) Granollers (Vinyoli-Foix)
M artorell (c/ Canyameres - c/ Sant A. M . Claret) M ollet del Vallès (Pista M unicipal d'Atletisme) M ontcada i Reixac (pl. de Lluís Companys)
M ontcada i Reixac (Ajuntament) M ontornès del Vallès (CEIP M arinada) M ontornès del Vallès (pl. del Poble)
Pallejà (M ercat M unicipal) Rubí (Ajuntament) Rubí (Ca n'Orio l)
Sabadell (Escola Industrial) Sabadell (Gran Via - cra. de Prats) Sant Andreu de la Barca (CEIP Josep Pla)
Sant Cugat del Vallès Santa Perpètua de M ogoda Sentmenat (Ajuntament)
Terrassa (M ina Pública d'Aigües) Terrassa (rambla del Pare Alegre) M ontcada i Reixac (Can Sant Joan)
M itjana anual Vallès-Baix Llobregat Valor límit anual (40 ug/m3) Granollers (c/ Francesc M acià)
Rubí (Escardívol) el Papio l (centre dia Josep Tarradellas)
Mitjana anual diòxid de nitrogen (NO2) - Àrea de Barcelona
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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
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O2
(mg
/m3)
Badalona Badalona (Montroig-Ausiàs Marc) Barcelona (Ciutadella) Barcelona (Eixample)
Barcelona (Gràcia-Sant Gervasi) Barcelona (Poblenou) Barcelona (Palau Reial) Barcelona (Sants)
Barcelona (Parc Vall d'Hebrón) Cornellà de Llobregat El Prat de Llobregat (Pl. de l'esglèsia) El Prat de Llobregat (Jardins de la Pau)
El Prat de Llobregat (CEM Sagnier) Gavà (c/ Progrés) Gavà (Parc del Mil.lenni) L’Hospitalet de Llobregat
Sant Adrià de Besòs Sant Vicenç dels Horts Santa Coloma de Gramenet Viladecans (Atrium)
Valor límit anual (40 ug/m3) Mitjana anual NO2 Àrea de Barcelona
Mitjana anual PM10 - Àrea de Barcelona
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2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Mit
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M1
0 (
ug
/m3)
Badalona (Guàdia Urbana) Badalona (Assemblea de Catalunya) Barcelona (c/ Lluís Solé i Sabarís)
Barcelona (Eixample) Barcelona (Gràcia - Sant Gervasi) Barcelona (IES Goya)
Barcelona (IES Verdaguer) Barcelona (Vall d'Hebrón) Barcelona (pl. Universitat)
Barcelona (Zona Universitària) Barcelona (Sants) Barcelona (Poblenou)
Barcelona (Port Vell) Esplugues de Llobregat (esportiu La Plana) Esplugues de Llobregat (CEIP Isidre M artí)
Gavà L'Hospitalet de Llobregat M olins de Rei (pl. del M ercat M unicipal)
Santa Coloma de Gramenet (Ajuntament) Sant Feliu de Llobregat (CEIP M artí i Pol) Sant Vicenç dels Horts (Col·legi Sant Josep)
El Prat de Llobregat (pl. de l'Església) Sant Feliu de Llobregat (Eugeni d'Ors) M olins de Rei (Ajuntament)
Sant Adrià de Besòs Santa Coloma de Gramenet (Balldovina) Valor límit anual (40 ug/m3)
M itjana anual Àrea de Barcelona El Prat de Llobregat (Jardins de la Pau) El Prat de Llobregat (CEM Sagnier)
Sant Vicenç dels Horts (Verge del Rocío) Viladecans (Atrium)
ZQA1: Àrea de Barcelona ZQA2: Vallès-Baix Llobregat
NO
2
PM
10
Fuente: XVPCA, Generalitat de Catalunya
Sistema de pronóstico de la calidad del aire CALIOPE:
productos dominio CAT
6
Pronosticos
Meteorología
• WRF-ARWv3.5
• 38 sigma levels (top 50 hPa)
• IBC: GFS (NCEP)
• 33 layers/50 hPa
Emisiones
• HERMESv2
• EU: HERMES-DIS (EMEP data)
• Spain: HERMES-BOUP
Química
• CMAQv5.0.1
• CB05/AERO5
• BC: NCAR MOZART4
• 15 layers/ 50 hPa
Polvo
mineral
• BSC-DREAM8bv2
• PM10 and PM2.5 desert dust
Post-proceso
•Filtro de Kalman (puntual y 2D)
Pronósticos
•Mapas de concentración
•Mapas de emisiones y meteo
• Índices de calidad del aire
Difusión
•Web (www.bsc.es/caliope )
•Smart phone app
Evaluación pronóstico (NRT)
•Estaciones
•Satelites
Pronósticos de calidad aire
Módulos CALIOPE
1km x 1 km 1km x 1 km
7
• Análisis de las emisiones,
contribución de los distintos
sectores contaminantes (año
2009):
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)
Cuantificación de las fuentes: CAT y ZQA-1
*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
CAT
8
HERMES v2.0 (Guevara et al., AE 2013)
HERMES v 2.0 Emission system
Inventario
focos puntuales
COPERT IV
tráfico rodado
MEGAN
biogénicas
Emisiones
puertos/aeropuertos
Patrones espaciales emisiones
agrícolas y residenciales
Especiación
emisiones
Perfiles
temporales
Entrada
emisiones
para AQMS
Guevara et al, 2012
9
Características ZQA-1 (Área de Barcelona)
• 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)
Zoom área urbana
10
Emisiones estimadas: NOx
Región CAT ZQA-1 ZQA-1/CAT
NOx 92094,2 20896,1 22,7%
11
Emisiones estimadas: PM10
Región CAT ZQA-1 ZQA-1/CAT
PM10 17293,5 2006,3 11,6%
12
Emisiones estimadas: SOx
Región CAT ZQA-1 ZQA-1/CAT
SOx 34489,5 1884,5 5,5%
13
Emisiones estimadas: NMVOC
Región CAT ZQA-1 ZQA-1/CAT
NMVOC 109367,0 20480,6 18,7%
14
Comparativa
resuspension
Equipos auxiliares asociados a
las actividades del puerto
Episodio de contaminación: Anticiclón + inversión térmica
15
Activación Protocolo Contaminación
Episodio de contaminación: evaluación anual
16
17
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)
18
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
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