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La calidad del aire urbano: diagnóstico y respuestasCausas antropogénicas de la contaminación local del
aire en España9 mayo 2017
Causas antropogénicas de la contaminación local del aire en España
Rafael Borge
Laboratorio de Modelización AmbientalETSI Industriales. Universidad Politécnica de Madrid
rborge@etsii.upm.es
9 mayo 2016Sede de Gas Natural Fenosa
SEMINARIO SOBRE LA CALIDAD DEL AIRE URBANO:
DIAGNÓSTICO Y RESPUESTAS EN MILÁN, BERLÍN Y MADRID
www.tecnaire-cm.org
La calidad del aire urbano: diagnóstico y respuestasCausas antropogénicas de la contaminación local del
aire en España9 mayo 2017
1. Introducción
2. La calidad del aire en España
3. La calidad del aire local en entornos urbanos
4. Reflexiones finales
ÍNDICE
La calidad del aire urbano: diagnóstico y respuestasCausas antropogénicas de la contaminación local del
aire en España9 mayo 2017
EEA (2016)
1. Introducción
La calidad del aire urbano: diagnóstico y respuestasCausas antropogénicas de la contaminación local del
aire en España9 mayo 2017
• Los impactos se concentran enlas zonas urbanas
Pirámide de los efectos en salud de la contaminación atmosférica. Fuente:
WHO (2000)
EEA (2016)
• Conocer las causas es imprescindible para plantear soluciones y minimizar los efectos negativos
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aire en España9 mayo 2017
2. La situación de la calidad del aire en España
MAPAMA (2016)
MAPAMA (2017)
La calidad del aire urbano: diagnóstico y respuestasCausas antropogénicas de la contaminación local del
aire en España9 mayo 2017
MAPAMA (2016)
MAPAMA (2017)
La calidad del aire urbano: diagnóstico y respuestasCausas antropogénicas de la contaminación local del
aire en España9 mayo 2017
MAPAMA (2016)
MAPAMA (2017)
La calidad del aire urbano: diagnóstico y respuestasCausas antropogénicas de la contaminación local del
aire en España9 mayo 2017
MAPAMA (2016)
MAPAMA (2017)
La calidad del aire urbano: diagnóstico y respuestasCausas antropogénicas de la contaminación local del
aire en España9 mayo 2017
3. La calidad del aire local en entornos urbanos• La gestión de la calidad del aire en las ciudades es particularmente compleja:
• Con carácter general, la calidad del aire ha mejorado en España en la última década
• Hay una gran variedad de problemas pero fundamentalmente se asocian a áreas urbanas
+ Múltiples escalas (continental a nivel de calle)
de la Paz et al., 2013
US EPA., 2005
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aire en España9 mayo 2017
– La influencia de los factoreslocales y heterogeneidad delas fuentes se traduce engrandes gradientesespaciotemporales:
Borge et al. (2016)
La calidad del aire urbano: diagnóstico y respuestasCausas antropogénicas de la contaminación local del
aire en España9 mayo 2017
+ Múltiples fuentes (tráfico, sectores residencial, comercial e institucional, industria, gestión deresiduos, etc.)
La calidad del aire urbano: diagnóstico y respuestasCausas antropogénicas de la contaminación local del
aire en España9 mayo 2017
– Normalmente el tráfico es la fuente más importante:
• Gran volumen de emisión
• A nivel del suelo
• Muy cerca de las personas
Borge et al., 2014
Contribución de fuentes a la media anual de NO2- media municipio de Madrid -
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– Actualización contribución de fuentes:
Distribución de emisiones a la atmósfera en 2014 en Madrid. Fuente: Ayuntamiento de Madrid (2016)
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– Ejemplo: NO2 invierno
Tráfico rodado Sector Residencial, Comercial e Institucional
Término municipal:Promedio: 38,8%Máximo: 73,1%
Término municipal:Promedio: 9,3%Máximo: 25,8%
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
Contribución media NO2 enero (C24,F23)
µg·m
-3
LTO Barajas (1.9%)
Tráfico rodado (52.9%)
Otros y fuentes NO
locales (30.3%)
RCI(14.9%)
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Contribución de las emisiones de la calle Gran Vía a los niveles de concentración de NO2 (29
diciembre 2016 22:00) (%)Basado en simulaciones CFD‐RANS.
Santiago y Martín, 2017.
– Para estudiar medidas locales concretas,también es importante entender lasvariaciones espaciotemporales a microescala
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aire en España9 mayo 2017
– El tráfico es una fuenteparticularmente compleja:
0.00
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1.40
1.60
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130Average speed (km/h)
NO
X emissions (g/km)
PC Euro 1 ‐ 91/441/EEC
PC Euro 2 ‐ 94/12/EEC
PC Euro 3 ‐ 98/69/EC Stage2000
PC Euro 4 ‐ 98/69/EC Stage2005
PC Euro 5 ‐ EC 715/2007
PC Euro 6 ‐ EC 715/2007
Borge et al., 2012
– Gran dependencia (entreotros factores) del ciclo deconducción y el estado de lavía
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EEA (2016)
NEDC (New European Driving Cycle)
CADC (Common Artemis Driving
Cycle)
?
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• Las estimaciones de emisiones a microescala pasan por determinar el comportamiento decada vehículo individualmente; por ejemplo VERSIT+micro
, ,, , , , , , , , ,( 1) ( 1) j k frio age csF
j k l j k l j k l airco airco j k l age h
C n CFE E E CF P E CF
d
- “Ej,k,l” es el factor de emisión en caliente (g/km) = f. perfil velocidad-tiempo ( velocidad-aceleración)
Factor de emisión:
-“Cj,k” representa el factor de emisión de arranque en frío (g/inicio)- “CFage,cs” es el factor de corrección de arranque en frío para el deterioro por uso-“ncold” es el número de arranques en frío por vehículo y kilómetro viajado- “d” es la distancia media de viaje
, , ,.
( )Fj j k l k m m
k mTE E TV L
Donde:- “Ef
j,k,l” es el factor de emisión medio predicho para el contaminante (g/km)- “j” se refiere al contaminante- “k” se refiere a la clase de vehículo- “l” es el perfil velocidad-tiempo - “TVk,m” representa el volumen de tráfico con respecto a la clase de vehículo (veh/h) para una determinada sección de la vía (“m”) donde se aplica el perfil de velocidad-tiempo (“l”) - “Lm” presenta la longitud de la sección de la vía “m” (km)
-“CFaico” es el factor de corrección para el uso del aire acondicionado- “Pairco” es la proporción de VKTs que el aire acondicionado esta en funcionamiento-“CFage,h” se refiere al factor de corrección para el paso del tiempo
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•Esta información se puede obtener de un modelo de simulación del tráfico a microescala:
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Fuente: Quaassdoff et al., 2016
– La congestión tiene un efecto determinante en las emisiones para un mismo tipo de vehículo
333 g/h 8993 g/h
0,599 g/km 0,854 g/km
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• Los vehículos convencionales tienen emisiones de numerosos contaminantes debido a diversosprocesos:
– Propio consumo de combustible: CO2
– Combustión imperfecta: CO, HC, PM
– Uso de aire como comburente /exceso O2 / temperatura: NOX
– Otras no asociadas a la combustión:HC evaporativas, PM y metales deabrasión y desgaste de frenos, PMresuspensión
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– Es importante evaluar las implicaciones relativas a emisiones de partículas durante la etapa deuso (desgaste de frenos y neumáticos, abrasión del pavimento y resuspensión) y su relación conel peso del vehículo
0
200
400
600
800
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1200
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1600
1800
2000
2200
Emisión
(t/año
)
Estimación emisiones PM10 tráfico rodado (D4)
Combustión Desgaste ResuspensiónEstimación de la contribución del a resuspensión de partículas a
la concentración media anual de PM10 en Madrid. Fuente: de la Paz et al. (2015)
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+ Influencia de las condiciones meteorológicas (episodios)
Foto de Madrid (desde M40‐Boadilla del Monte) el 29 de Diciembre de 2016. Fernando Martín.
Fuente: Yagüe et al., 2017
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Borge et al., 2014
Reducción de la máxima horaria de NO2 (µg/m3)
• En estas condiciones la efectividad de las medidas es muy limitada
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Fuente: Ayuntamiento de Madrid, 2017
– Ejemplo: episodio diciembre 2016 (86 superaciones delVLH de NO2 en 13 estaciones)
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– Observaciones de la red
– Simulaciones (preliminares) CMAQ –con y sin intervención-
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+ Múltiples contaminantes y procesos interrelacionados:
- gestión de las fuentes emisoras
- consideración de efectos no locales
EEA (2013)
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• Sinergias e interacciones calidad del aire – clima:
– Conflictos
– Co-beneficios
Shindell et al. (2012) IPPC –AR5‐ (2012)
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• Sinergias e interacciones calidad del aire –clima:
– Influencia del forzamiento climático amedio-largo plazo
Borge et al. (2016)
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10
20
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60
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00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Concen
tration (ppb
)
Time (UTC)
2007 RCP4.5 RCP8.5
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• Sinergias e interacciones calidad del aire:
– Las actuaciones pueden implicarmodificaciones del balance oxidativode la atmósfera con implicacionesimportantes para la químicaatmosférica y los compuestossecundarios
Saiz‐Lopez et al. (2017)
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aire en España9 mayo 2017
• La calidad del aire en España está mejorando, pero aún existen problemas,fundamentalmente en zonas urbanas
• El tráfico rodado es la fuente con mayor contribución con carácter general
• Mejorar la calidad del aire en entornos urbanos es esencial para reducir los impactosnegativos de la contaminación atmosférica sobre la salud humana
• Las opciones de mejora deben estudiarse específicamente para ajustarse a laspeculiaridades de cada entorno y momento
• Es importante tener una visión global de las oportunidades y efectos combinadospara actuar sobre la calidad del aire a escala local
4. Reflexiones finales
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rborge@etsii.upm.es
Gracias por su atención!
SEMINARIO SOBRE LA CALIDAD DEL AIRE URBANO:
DIAGNÓSTICO Y RESPUESTAS EN MILÁN, BERLÍN Y MADRID
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Distribución de emisiones a la atmósfera en 2014 en España. Fuente: MAGRAMA (2016)
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