1 Universidad Nacional Autónoma de México CENTRO DE CIENCIAS DE LA ATMÓSFERA Fisicoquímica de la atmósfera Dr. Arón Jazcilevich Diamant M. en C. Ayda Marcela Erazo Arcos M. en C. Juan de la Cruz Zavala Escenarios de exposición a emisiones vehiculares

2 Contaminación atmosférica a lado de la carretera 2  OMS: 7 millones de personas mueren anualmente por exposición a la contaminación atmosférica  Contaminantes como PM y NO2 ocasionan enfermedades respiratorias y cardiovasculares: la contaminación generada por los vehículos al lado de las carreteras principalmente agrava e induce a la generación de asma en niños. En la Ciudad de Los Ángeles alrededor de 15% de casos de asma en niños y cardiovasculares para adultos son atribuibles a contaminación a lado de la carretera, [Pérez,et al. Eur Respir J. 2013 Sep;42(3):594-605. doi: 10.1183/09031936.00031112. Epub 2013 Mar 21.2012].

3 3 Necesario enfocar estudios de calidad del aire en los primeros 2-10 metros de la atmósfera urbana

4 500 m 4 Selección del sitio de muestreo Campaña de medición: Marzo 25-28 de 2015. Av. Antonio Delfín Madrigal Parte I: PACS, PM, BC, vientos Parte II: NOx Fig. 1. Región de estudio: Av. Antonio Delfín Madrigal

5 Montaje de los equipos en el sitio de muestreo 5 Fig. 2. Montaje de equipos en el sitio de muestreo

6 Black Carbon Plataforma automatizada: Anem., pDR, BC. Fig. 2. PACS: Perfilador Atmosférico Cercano a la Superficie. PGJ-CU 1.95 m 1.1 m pDR (PM 2.5, Temp.): Thermo scientific Anemómetro sónico: METEK 2.3 m 1. 2. Equipo fijo: pDR, Anem.. 3.3 m

7 7 Óxidos de nitrógeno NOx = NO + NO 2 Ensamble del captador pasivo Ogawa Transporte Exposición: 8 h Extracción: 8 mL agua desionizada Sonicar por 30 min. Análisis CLAR-IIon Fig. 5. Diagrama de flujo metodología de cuantificación de NOx

8 8 Es de interés la concentración local; Concentración total= Concentración de fondo + Concentración local (vehículos) Separación de concentraciones C local =C total – C área C área = C fondo Fig. 6. Separación de concentraciones

9 13 Equipos fijos Equipos móviles Kanda, I., Uehara, K., Yamao, Y., Yoshikawa, Y., and Morikawa, T., 2006. A wind-tunnel study on exhaust gas dispersion from road vehicles—Part I: Velocity and concentration fields behind single vehicles. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,94, 639–658. Flujo vehicular Fig. 7. Señal local: miércoles 25 de marzo. Black Carbon colores sombreados; PM 2.5 contornos en negro.

10 14 Flujo vehicular Fig. 8. Señal local: jueves 26 de marzo. Black Carbon colores sombreados; PM 2.5 contornos en negro.

11 15 Flujo vehicular Fig. 9. Señal local: viernes 27 de marzo. Black Carbon colores sombreados; PM 2.5 contornos en negro.

12 16 Flujo vehicular Fig. 10. Señal local: sábado 28 de marzo. Black Carbon colores sombreados; PM 2.5 contornos en negro.

13 17 Fig. 11. Perfiles de temperatura. Inversión térmica

14 18 Fig. 12. Porcentaje de contribución de contaminación local por partículas 2.5 µm.

15 Resultados 24 La concentración más baja de NO 2, NO y NOx se presentaron a 1.0 m de altura en el punto 2, con valores de 4.0, 72.0 y 195.3 ppb respectivamente. Las concentraciones más altas de NO y NOx se presentaron a 1.5 m de altura en el punto 2, con valores de 1491.9 y 1607.9 ppb respectivamente. La concentración más alta de NO 2 se presentó a 1.0 m de altura en el punto 1, con 528.9 ppb. Fig. 17. Ubicación de los captadores pasivos Ogawa

16 Trabajos en curso: Monitoreo personal activo Micro modelación Modelo integral de exposición e intake (admisión) de contaminantes Desarrollo de equipo 16

17 Mapas de CO mediante monitoreo activo 17 Mapa generado por sensores de CleanSpace en Londres, Reino Unido. En color rojo se aprecian las máximas concentraciones de CO y en verde las mínimas. Algo similar se generará para CU.

18 Sistema integral de exposición e intake 18

19 Morfología urbana 19 Imagen 3-D mostrando morfología urbana en CU. Fue obtenida mediante datos recolectados en noviembre-diciembre de 2007 con el sistema ALS50-II LiDAR, (Silván- Cárdenas, Almazán-González, & Couturier, 2014). Elaborado por Bertha Eugenia Mar Morales.

20 Micro escala usando MCAD Flujo atmosférico a través de edificaciones Transporte de PM 2.5 por tráfico vehicular

21 Emisiones a través de simulación vehicular 21

22 Modelo de tráfico SUMO 22

23 Conclusiones Con los resultados de las mediciones obtenidas durante la campaña de muestreo, se determinó la distribución espacial de PM 2.5 y BC cerca de la carretera en un ambiente urbano. Para llevar a cabo el análisis de la distribución espacial de los contaminantes se construyó el equipo denominado PACS capaz de trasladar en forma controlada los equipos de mediciones en tiempo real de PM 2.5 y BC, pudiendo determinar el tiempo y posición de cada medición. Se separaron las concentraciones locales y de área para PM 2.5 y BC mediante un filtro pasobajas, usando programación en MATLAB. Aunque la distribución de las concentraciones depende del flujo y actividad vehicular, así como de la meteorología local, se pueden establecer patrones como la formación de dos puntos de concentración: uno superior y uno inferior. Esto se explica por la manera en que se establece la estela generada por la aerodinámica de los vehículos. 25

24 Conclusiones También se estableció la distribución de NOx a lo largo del arroyo vehicular utilizando captadores pasivos Ogawa. La metodología validada por CLAR-IIon, mostró LD y LQ óptimos para el estudio realizado, con valores de 1.0 y 4.0 ppb para nitritos y de 2.0 y 7.0 ppb para nitratos. En cuanto a la distribución espacial de NOx al lado de un arroyo vehicular, los resultados mostraron que los valores mínimos y máximos se presentaron al lado de un reductor de velocidad a una altura de 1.0 y 1.5 metros respectivamente excepto para NO 2. Se abre un nuevo capítulo con la micro modelación y exposición a nivel calle 26

25 Agradecimientos A M. en.I. José Manuel Hernández e Ingeniero Enrique Cabrera Reyes. M. en C. Pablo López. A los ingenieros del área de Instrumentación del Centro de Ciencias de la Atmósfera: Wilfrido Gutiérrez López, Manuel García Espinoza, Miguel Ángel Robles Roldán y Alfredo Rodríguez Manjarrez. Al Dr. Oscar Peralta y al Fis. Rubén Pavía Hernández del Laboratorio de Aerosoles Atmosféricos. Al Laboratorio de Cromatografía Líquida del Centro de Ciencias de la Atmósfera. Al Laboratorio de Geoquímica Ambiental del Instituto de Geología. Al grupo de investigación de Fisicoquímica de la Atmósfera. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca otorgada. A la Secretaría de Ciencia, Tecnología e Innovación del Distrito Federal (SECITI) por el apoyo económico del proyecto: "Estimación de Emisiones vehiculares, gasto energético y exposición a contaminantes" con clave 2051101 y a la coordinadora del proyecto, la Dra. Irma Aurora Rosas Pérez. 28

26 Gracias !!! 27

27 Estandarización y calibración 27 Θ Flujo vehicular EjeVel. Mínima (m/s)Vel. Máxima (m/s)Vel. De operación (m/s) X307550 Z3575 Perfilador atmosférico cercano a la superficie (PACS) Tabla 2. velocidades alcanzadas por el PACS Fig. 3. Perfilador atmosférico cercano a la superficie (PACS)

28 Validación de técnica CLAR-iiON para NO X Curva de calibración 19 ParámetrosNitritosNitratos LD (ppb)1.02.0 LQ (ppb)4.07.0 Regresión lineal R 2 0.998 HPLC Metrohm Columna: alcohol polivinilico con grupos amino cuaternarios. F.M: isocratica agua:carbonatos 1.7 mmol / L Na 2 CO 3 1.8 mmol / L NaHCO 3 Flujo: 1 mL / min Orden de elución: (1)NO 2 (2)NO 3 Detector: Metrohm IC conductividad Tabla 3. limites de cuantificación y de detección del método cromatografico

29 Espectroscópía fotoacústica cuando la muestra se encuentra en una celda con un gas inerte es irradiada con un haz de longitud de onda absorbente por la muestra de forma intermitente, produciendo una fluctuación regular de la presión del gas en la cámara. Si la intermitencia corresponde al intervalo de la frecuencia acústica, los pulsos de presión pueden ser detectados por un micrófono sensible. La potencia del sonido que se obtiene está relacionada con el grado de absorción. 29

30 30 m= MAC C Elemental MAC: mass absorption cross-section