Evaluación de Compuestos Orgánicos Volátiles en el Área Metropolitana de Monterrey

DR. MIGUEL MAGAÑA REYES

BIOL. SALVADOR BLANCO JIMÉNEZ

Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático Monterrey, Nuevo León, 3 de Septiembre de 2015

Investigación sobre Compuestos Orgánicos Volátiles

Integrantes del Grupo de Trabajo de Investigación sobre COVs

*Líder de grupo

** Sublíder de grupo

México Japón

Dr. Miguel Magaña, INECC* Dr.Takuro Watanabe*

Biol. Salvador Blanco Jiménez, INECC** Dr.Toshiyuki Tanaka**

M. en B. Adriana Hernández Flores, UAM-I Dr. Tsuneaki Maeda

Dr. Jorge Koelliker, CENAM Dr. Naohide Shinohara

Q.F.B. Francisco Rangel, CENAM Dr. Shinii Wakamatsu

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Objetivo General de los estudios de COVs

Determinar a partir de una campaña de muestreo de aire ambiental, un diagnóstico de Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs), tóxicos y/o fotorreactivos presentes en tres sitios del AMM, que proporcione información sobre su contribución y su asociación con sus fuentes potenciales de emisión.

3 de 19

Sitios del AMM en donde el INECC realizó la colecta de muestras de COVs

Área Metropolitana de Monterrey

13 – 17 oct 2014 4 de 19

San Nicolás Santa Catarina

San Bernabé

¿Qué y como se analizó?

¿Qué resultados se lograron?

Equipo analítico de Hidrocarburos Precursores de ozono (GC/FID)

Equipo analítico de COVs tóxicos (GC/MSD)

Equipo de muestreo de COVs: canisters SUMMA

Método EPA TO14A Estándar PAMS J58

Método EPA TO15 Estándar Linde

Datos Obtenidos Resultados alcanzados Composición: Qué especies químicas y en qué concentración se detectaron en

las muestras estudiadas.

- Caracterización de los niveles de contaminación ambiental por COVs tóxicos y precursores de ozono en los sitios estudiados. - Formación Potencial de Ozono (basados en factores MIR) - Indicios de las fuentes emisoras de algunos de los contaminantes detectados. 5 de 19

Especiación y concentración de COVs en la AMM 2014

0 25 50 75 100 125 150

vinyl acetate (acetic acid ethenyl…1,2-dichlorobenzene (I)

methyl methacrylate (I)1,1-dichloroethylene (I)

carbon disulfide (I)o-xylene (I, C)benzene (C, I)

cyclohexane (C, I)1,3,5-trimethylbenzene (mesitylene)…

p-xylene (I, C)styrene (I, C)

p-ethyltoluene (1-ethyl-4-…1-pentene (C )

acetylene (C, I)n-pentane (C, I)

MTBE (C )propylene (I, C, B)

1,2,4-trichlorobenzene (I)ethylene (I, C)

naphtalene (I, C)isopentane (C, I)

toluene (C, I)acrolein (2-propenal) (I, C)

isobutane (GLP, I)2-butanone (methyl ethyl ketone) (I)

ethane (I, C)1,4-dioxane (I)

ethyl acetate (I)n-hexane (I, C)

dichloromethane (methylene…n-butane (GLP, C)

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

hexachloro-1,3-butadiene (I)2-propanol (isopropyl alcohol) (I)

4-methyl-2-pentanone (methyl…acetone (I)

2-hexanone (Methyl butyl ketone) (I)propane (GLP, I)

ethanol (ethyl alcohol) (I)

Concentración (ppbV)

San Nicolás

San Bernabé

Santa Catarina

418 ppbV

830 ppbV

1051 ppbV

6 de 19

I = Industria (procesos o productos industrializados, incluyendo productos de uso doméstico) C = Quema de combustibles o emisiones evaporativas o fugitivas de combustibles B = Biogénicos

Correlación entre los marcadores BTEX de emisiones vehiculares

7 de 19

0

5

10

15

20

0 2 4 6

Tolu

en

o (

pp

bV

)

Benceno (ppbV)

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6

Etil

be

nce

no

(p

pb

V)

Benceno (ppbV)

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6

p-X

ilen

o (

pp

bV

)

Benceno (ppbV)

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6

m-X

ilen

o (

pp

bV

)

Benceno (ppbV)

0

2

4

6

8

0 2 4 6

o-X

ilen

o (

pp

bV

)

Benceno (ppbV)

0

2

4

6

8

10

12

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8

p-X

ilen

o (

pp

bV

)

m-X

ilen

o (

pp

bV

)

o-Xileno (ppbV)

Los BTEX (marcadores de hidrocarburos de fuentes móviles) tuvieron fuertes correlaciones entre sí, excepto tolueno/benceno. Este dato sugiere que la fuente principal de emisión de benceno, etilbenceno y xilenos es la vehicular y que tolueno tiene una o más fuentes de emisión más importantes que la vehicular.

R= 0.01

R= 0.88 R= 0.91

R= 0.83 R= 0.90 R= 0.98

Perfiles diurnos para ozono y su relación con NOx, alcanos, alquenos y acetileno

8 de 19

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0

20

40

60

80

100

120

1400

3:0

0

06

:00

09

:00

12

:00

15

:00

18

:00

21

:00

00

:00

Co

nce

ntr

ació

n (

pp

bC

)

Co

nce

ntr

ació

n

Hora del día

Ozono (ppb, eje principal) NOx (ppb, eje principal) Alcanos (ppbC, eje secundario) Alquenos (ppbC, eje principal) Acetileno (ppbC, eje principal)

• El pico máximo de ozono se presentó a las 15:00 h • Para NOx y alcanos fue a las 9:00 h • Los alquenos y acetileno mostraron las concentraciones máximas a las 12:00 • Las concentraciones de alquenos y acetileno crecen cuando decrecen los alcanos y NOx. • La concentración de ozono crece cuando decrece la de los otros contaminantes

Formación Potencial de Ozono (FPO) en Santa Catarina (basados en factores MIR)

9 de 19

233.5

132.0

108.7

101.0

82.0

79.5

79.4

78.4 71.8 64.9 59.2

57.8

55.7

50.9

50.3

48.4

47.5

43.0

35.2

32.1

28.4

200.6

Santa Catarina etanol (alcohol etílico)acroleína (2-propenal)metacrilato de metilotoluenopropileno1,2,4-trimetilbencenoo-xilenom-xilenop-xileno1-penteno4-metil-2-pentanona (metil isobutil cetona)propanonaftaleno1,3,5-trimetilbenceno (mesitileno)n-hexanoetilenotetrahidrofuranon-butano2-butanona (metil etil cetona)2-hexanona (Metil butil cetona)2-propanol (alcohol isopropílico)isopentanoacetato de etiloacetonaetilbencenoisobutanop-etiltolueno (1-etil-4-metilbenceno)acetato de vinilo (ácido acético etenil éster)estireno1,4-diclorobenceno1,1-dicloroetileno (cloruro de vinilideno)Otros (66 compuestos)

FPOtot = 1,961.4 ppbV O3

10 de 19

02468

10121416182022242628303234

ben

cen

o

naf

tale

no

acro

leín

a

1,4

-d

iclo

rob

en

cen

o

Co

nce

ntr

ació

n (

pp

bV

)

0.17 ppbV acroleína

15 ppbV 1,4-diclorobenceno

4.08 ppbV naftaleno

0.68 ppbV benceno

Santa Catarina San Nicolás San Bernabé.

Compuestos tóxicos que exceden su valor criterio AAQC para 24 horas.

La Secretaría de Salud tiene la intención de publicar una norma que regule la exposición de la población a benceno.

Conclusiones

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Los datos obtenidos en este estudio, dan indicios de que la contaminación por compuestos orgánicos volátiles en aire ambiente de los tres sitios estudiados, en octubre de 2014: • Tiene 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-butano, constituyentes del Gas LP.

• La estimación de la Formación Potencial de Ozono basada en factores MIR, mostró valores muy altos.

• La mayor parte de los precursores de ozono analizados, provienen de fuentes móviles

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Las concentraciones encontradas de COVs tóxicos, indican que: • Se debe poner especial atención al cloroformo, tetracloruro de

carbono, 1,1-dicloroetileno, benceno, naftaleno y 1,4-diclorobenceno.

• Estas sustancias provienen básicamente de fuentes industriales, aunque el benceno proviene básicamente de emisiones vehiculares y de estaciones de servicio (gasolineras).

• Para controlar las emisiones de los COVs tóxicos mencionados arriba, deberá ponerse atención en controlar emisiones industriales (las relacionadas con estos compuestos), y en el caso del benceno a gasolineras y emisiones vehiculares.

Conclusiones

Gracias

Dr. Miguel Magaña Reyes

miguel.magana@inecc.gob.mx