Material particulado en el aire ambiente en la zona este de Gijón: niveles, composición y contribución de fuentes

Abstract

En el Principado de Asturias, las emisiones a la atmósfera de material particulado se han ido reduciendo progresivamente en los últimos años. No obstante, en dos estaciones de la red automática de vigilancia de la contaminación atmosférica, ubicadas en Avilés y Gijón, se superó el valor límite diario de 50 μg PM10/m3 en más de 35 ocasiones en el año 2013. Así, en 2014, el Principado de Asturias aprobó planes de mejora de la calidad del aire para la zona central (Avilés) y la Aglomeración de Gijón, que han sido revisados a principios de 2017. Esta tesis se centra en el estudio de los niveles, la composición química y la contribución de las fuentes de emisión de las partículas en suspensión en la zona este de Gijón, entre 2013 y 2014. La investigación forma parte de un proyecto financiado por el Gobierno del Principado de Asturias, gracias al cual se muestreó diariamente la fracción PM10 y los humos negros en una estación suburbana orientada al tráfico. Se determinaron niveles entre 4.7 y 69.5 μg PM10/m3, estando el valor medio de las 375 muestras recogidas en 19.1±10.1 μg PM10/m3. Se analizaron metales, especies químicas solubles y el carbono orgánico y elemental, siendo la suma de esas fracciones carbonosas el principal constituyente (29% de PM10). El estudio de relaciones lineales y ratios entre el carbono elemental y Cu, Sb, Sn, Ba y Bi, elementos típicamente aceptados como trazadores de tráfico, apuntaron hacia emisiones que no procedían de los gases de escape. El desgaste de los frenos se mostró como el origen más probable para Cu, Sb y Sn. Por su parte, sulfatos, nitratos y amonio representaron el 16.5% de PM10 y sus niveles mostraron cierta estacionalidad. La toxicidad de PM10 se evaluó considerando la concentración de determinados elementos químicos, el tamaño de las partículas y la estimación de la fracción de las mismas que sería inhalada y depositada en el sistema respiratorio humano (40.2%). Además, se evaluaron los riesgos carcinogénicos y no carcinogénicos por exposición a As, Cd, Co, Cr (VI), Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Se, V y Zn, vía ingestión, contacto dérmico e inhalación. Aunque los potenciales riesgos para los niños superaron a los de los adultos, todos estaban dentro del rango aceptable, a excepción de los no carcinogénicos de As y Pb para los niños vía ingestión. Los riesgos totales acumulados debido a la exposición a estos elementos en PM10 fueron menores a los hallados en una estación suburbana industrial ubicada en la región, a unos 25 km. Para distinguir los aportes antropogénicos a PM10 frente a los del suelo, se utilizaron factores de enriquecimiento. Cabe destacar que las ratios geoquímicas se calcularon no sólo usando la composición media de la corteza terrestre superior, como es habitual, sino también con la composición química del suelo de los alrededores de la estación de muestreo. Independientemente del elemento de referencia (Al, Ti, La o Ce) o la base de datos de composición geoquímica, el principal origen de Bi, Cd, Cu, Sb, Se, Sn y Zn se asoció a fuentes distintas del suelo. La aplicación del Análisis de Componentes Principales con Regresión Lineal Múltiple apuntó a seis fuentes: tráfico rodado (24.7%), polvo mineral y sulfatos (12.8%), aerosol marino (15.2%), acería (2.6%), combustión (11.1%) y aerosol secundario (33.6%). Estos resultados fueron interpretados en combinación con datos meteorológicos, mapas de concentración de aerosoles y retrotrayectorias de las masas de aire que alcanzaron la localización objeto de estudio. Las variaciones temporales observadas en la composición química de PM10 se relacionaron con fuentes de emisión locales y el transporte a larga distancia desde Europa y el norte de África. Finalmente, la caracterización de la microestructura de los filtros de microfibra de cuarzo utilizados en el muestreo de PM10 permitió evaluar la importancia de los distintos mecanismos de captura de partículas en zonas internas y externas de los filtros, vía impactación, intercepción y difusión.