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Estudios de especiación de COV y PM2.5 en México

Encuentro Nacional de Respuestas al Cambio

Climático: Calidad del Aire, Mitigación y Adaptación

Salvador Blanco, Miguel Magaña y Ángeles Benítez Subdirección de Investigación en Contaminación

Atmosférica – CGCSA, INECC

Ciudad de México, 1° de Julio de 2016

Línea de Investigación

Línea de investigación de especiación química de contaminantes atmosféricos Objetivos

• Generar información de la composición química de las mezclas complejas de las partículas suspendidas y de los compuestos orgánicos volátiles (COVs)

• Evaluar las especies químicas y concentraciones en PM.25 y de COVs y sus posibles fuentes de emisión

• Identificar las principales especies de COVs y metales pesados, tóxicos de mayor riego a la salud

• Estimar el Potencial de Formación de Ozono y cuantificar el Carbono Negro

• Determinar la contribución de la composición de PM2.5 por aproximación de masa

Impactos de las PM2.5 y COV

Las partículas suspendidas Salud de la población. Cáncer, mortalidad, enfermedades respiratorias y cardiovasculares, envejecimiento prematuro. Clima. Forzador del clima, núcleos de condensación Visibilidad Fotoquímica Alteración de suelos y cuerpos de agua

Los COVs Salud de la población. Toxicidad, Cáncer, mutagenicidad, teratogenicidad, efecto en diversos órganos blanco. Precursor de ozono troposférico forzador del clima Fotoquímica

Estándares y redes

US Photochemical Assessment Monitoring Stations (PAMS) 22 networks, 1 h, 1-3 h. US National PM2.5 Chemical Speciation Monitoring and IMPROVE Networks 360 sites

Europa (anual)

México (trimestral)

Plomo 0.5 ng/m3 1.5 µg/m3

Arsénico 6 ng/m3

Cadmio 5 ng/m3

Níquel 20 ng/m3

PAH (b(a)p) 1 ng/m3

Benceno 5 µg/m3

2014 2020

2014

PM2.5

Air Quality Criteria (AAQCs) developed by the Ontario Ministry of the Environment (April 2012)

AAQC (mg/m3)*/ppbV Avering Time Limiting Effect

Benzene 0.45/0.13 Annual Health

2.3/0.68 24 Hour Health

1,3-butadiene 2/0.86 Annual Health

10/4.29 24 Hour Health

1,1-dichloroethane 165/38.71 24 Hour Health

trichloroethylene 2.3/0.41 Annual Health

12/2.12 24 Hour Health

vinyl chloride (chloroethene)

0.2/0.07 Annual Health

1/0.37 24 Hour Health

styrene 400/89.17 24 Hour Health

Infraestructura de COVs

Infraestructura de PM2.5

Resultados de caracterización y PFO

7

Concentración ZMVM: 141.40 ppbV ZMG: 129.84 ppbV AMM: 576.8 ppbV de COVs: Merced: 150.9 ppbV Loma Dorada: 870.4 ppbV Santa Catarina: 797.6 ppbV San Agustín: 149.8 ppbV Las Águilas: 799.54 ppbV San Bernabe: 499.9 ppbV Pedregal: 123.5 ppbV Las Pintas: 521.22 ppbV San Nicolás: 418.4 ppbV Oblatos: 478.26 ppbV Centro: 464.1 ppbV Formación ZMVM: 423.9 ppb O3 ZMG: 1699.67 ppb O3 AMM: 1,677.5 ppb O3 Potencial Merced: 475.9 ppb O3 Loma Dorada: 2,150.4 ppb O3 Santa Catarina: 1,797 ppb O3 de Ozono: San Agustín: 443.0 ppb O3 Las Águilas: 1,952.8 ppbO3 San Bernabe: 1,315.2 ppb O3 Pedregal: 352.9 ppb O3 Las Pintas: 1,522.9 ppb O3 San Nicolás: 1,269.4 ppb O3 Oblatos: 1,417.9 ppb O3 Centro: 1,454.3 ppb O3

ZMVM 2012 ZMG 2014 AMM 2014

Etanol Etanol Etanol

Acetona Acetona Acetona

2-propanol 2-propanol

n-butano n-butano n-butano

Propano Propano Propano

isobutano

Tolueno Tolueno Acetato de etilo

Etileno Etileno Diclorometano

Isopentano Metilciclopentano 1,4-Diclorobenceno

n-pentano diclorometano Etano

n-hexano n-hexano n-hexano

Los 10 compuestos más abundantes en las Ciudades estudiadas

0 5 10 15 20 25 30

dichlorodifluorometha…

p-ethyltoluene (1-…

1-butene (C, I)

cyclohexane (C, I)

n-nonane (C, I)

dichloromethane…

ethyl acetate (I)

acetylene (C, I)

ethylene (I, C)

toluene (C, I)

Concentración (ppbV)

88.30

50.03

43.31

40.80

38.96

38.25

33.59 29.91 25.41 21.93

18.87 16.53

14.82 13.42

13.22 13.20 13.14 12.78 12.13 10.85 10.14 9.54 9.31 9.29 9.11 8.39 8.36 7.61 6.72

65.72

1 toluene (C, I)

2 1,2,4-trimethylbenzene (C, I)

3 o-xylene (I, C)

4 propylene (I, C, B)

5 ethylene (I, C)

6 ethanol (ethyl alcohol) (I)

7 1,3,5-trimethylbenzene(mesitylene) (I, C)8 cis-2-pentene (C )

9 n-butane (GLP, C)

10 m-xylene (I, C)

11 isopropylbenzene (cumeno) (I, C)

12 isopentane (C, I)

R² = 0.9073

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0 1 2 3 4 5

Etilb

ence

no

(p

pb

V)

Benceno (ppbV)

0

500

1000

1500

2000

0

20

40

60

80

100

120

140

03:0

0

06:0

0

09:0

0

12:0

0

15:0

0

18:0

0

21:0

0

00:0

0

Co

nce

ntr

ació

n (

pp

bC

)

Co

nce

ntr

ació

n

Hora del día

COVs en Durango en 2015

Resultados de COVs tóxicos

ZMVM 2012 ZMG 2014 AMM 2014

Benceno: 1.32 ppbV (0.68 ppbV) Cloroformo: 0.68 ppbV (0.19 ppbV) Cloroformo: 1.81 ppbV (0.19 ppbV)

Tetracloruro de carbono: 2.08 ppbV (0.36 ppbV) Tetracloruro de carbono: 2.30 ppbV (0.36 ppbV)

Benceno: 2.90 ppbV (0.68 ppbV) Benceno: 3.72 ppbV (0.68 ppbV)

1,2-dibromoetano: 0.49 ppbV (0.37 ppbV) Acroleína: 10.27 ppbV (0.17 ppbV)

Sitio Benceno Tolueno Etilbenceno m-Xileno p-Xileno o-Xileno

ZMVM (2012) 1.32 6.91 0.82 0.52 0.52 1.38

Guadalajara (2014) 2.88 15.98 2.61 2.33 4.01 3.01

Monterrey (2014) 3.72 11.29 2.96 2.98 4.67 3.62

Durango (2015) 0.31 1.16 0.15 0.15 0.29 0.17

Salamanca (17-31

marzo de 2016) 1.28 2.65 1.17 1.23* 1.16

Monitoreo automático de benceno en Salamanca

Composición de PM2.5

13.4 mg/m3

20.0 mg/m3

29.9 mg/m3

15.3 mg/m3

19.0 mg/m3

Masa Reconstruida = 4.125[S]+1.5[OC]+[EC]+[Suelo]+1.4[KNON]+2.5[Na+]+1.29[NO3-]+1.509[CI]

Conclusiones Generales Los COVs Tienen un aporte importante de emisiones vehiculares y de evaporación de gasolinas.

También se detectó un aporte importante de varios compuestos como los halogenados, o algunos

hidrocarburos que tienen aplicación industrial o uso en productos domésticos.

Se observaron concentraciones altas de propano y butano, constituyentes del Gas LP.

Las concentraciones encontradas de COVs tóxicos, indican que se debe poner especial atención al benceno.

Las partículas

Los máximos aportes provienen del material del suelo, la conversión de gas a partícula del SO2 a sulfato de amonio y el material orgánico

El material orgánico particulado es de gran relevancia proveniente de quema de combustibles fósiles y biomasa

Los metales pesados contribuyen en menos del 1% de PM2.5

Áreas de oportunidad

• Ampliar la cantidad de COVs mediante la reingeniería de la infraestructura que disponemos con costos aceptables y/o la adquisición de un sistema de última generación

• Ampliar las capacidades internas para análisis de carbonilos

• Establecer una red de BTEX

• Adquisición de equipo de Termo-reflectancia-óptica, para caracterizar la fracción orgánica y carbono elemental

• Ampliar las capacidades internas para realizar análisis de hidrocarburos aromáticos policíclicos por cromatografía y de metales por ICP

• Establecer una red de especiación de PM2.5

Cuantificar la contribución de fuentes de emisión Actualización de perfiles de composición útiles para los inventarios de emisión y modelación Armonizar las agendas de investigación con las agendas de actualización de Proaires Generar y apoyar a la creación de normas Fortalecer capacidades locales Establecer mecanismos de colaboración

¡Gracias! Salvador Blanco, salvador.blanco@inecc.gob.mx Ángeles Benitez, maria.benitez@inecc.gob.mx ------- PM2.5 Miguel Magaña, miguel.magana@inecc.gob.mx ----- COVs