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

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Mit

jan

a a

nu

al

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

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Mit

jan

a a

nu

al

PM

10 (

ug

/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

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Mit

jan

a a

nu

al N

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

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Mit

jan

a a

nu

al P

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