Presentación de PowerPoint - Gobierno del estado de Nuevo León

SECRETARÍA DE DESARROLLO SUSTENTABLE
Gobierno del Estado de Nuevo León
“Proyecto de cooperación científica sobre mecanismos de
formación de ozono, compuestos orgánicos volátiles y
PM2.5 y escenarios de medidas de control”
Estudio de Partículas Suspendidas PM2.5 en el Área Metropolitana de
Monterrey, Nuevo León
SALVADOR BLANCO JIMÉNEZ
AKIRA MIZOHATA
3 de Septiembre del 2015
Objetivo
Determinar a partir de campañas de muestreo, la caracterización y concentraciones
de los componentes químicos presentes en las partículas PM2.5 en específico carbono
orgánico y elemental, elementos ligeros y pesados y compuestos inorgánicos
secundarios que contribuyan a conocer la asociación de la composición con las
fuentes de emisión el Área Metropolitana de la Ciudad de Monterrey
Integrantes del grupo de trabajo:
México
Japón
Biol. Salvador Blanco, INECC*
M.C. María de los Ángeles Benítez, INECC
Ing. Gabriel Aguilar, personal externo INECC
IQI. Becki Jimenez, INECC
QFB. Marisela Pablo, INECC
Tec. Felipe Ángeles, INECC
M.C. Faviola Altuzar
Ing. Armandina Valdez, Secretaría de Desarrollo
Sustentable, Gobierno del Estado de Nuevo León
Colaboradores
Dr. Alberto Mendoza, ITESM
Dra. Nora Elizondo, UANL
L.M. Heriberto Velez, UANL
Dr. Akira Mizohata
Dr. Shuichi Hasegawa
Antecedentes
INECC ha tenido diversas colaboraciones con el Gobierno del Estado de Nuevo León
 Fortalecimiento de la Red Automático de Monitoreo Atmosférico
 Ampliación de la cobertura del Sistema de Monitoreo
 Representatividad de la Estación Obispado
 Red Nacional de Dioxinas y Furanos
 Cuarto Almanaque de datos de monitoreo atmosférico
 Campañas de monitoreo de estudios de fuentes específicas
 Proyecto Ehime, de diversos grupos de trabajo
ANÁLISIS A REALIZAR A LAS MUESTRAS
Cuantificación de masa
6 cationes, Li+, Na+, K+, Mg²+, Ca²+ y NH4+ y 6 aniones, Cl¯, NO2¯, Br3¯, NO3¯, PO4³¯ y SO4²¯
Carbono orgánico y carbono elemental
Elementos Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Br, Rb, Sr, Sn, Sb, Ba, Pb
Análisis gravimétrico
 Laboratorio acondicionado:
 Acondicionamiento Filtros:
 T = 22 °C ± 3
 24 horas continuas
 RH = 40 % ± 5
 Antes y después de muestreo
 Bajo Volumen
 Filtros de 47 mm
 Teflón, Cuarzo, Fluoropore
 Balanza CAHN C-35
 Sensibilidad 1.0 µg
 Unidades en “mg”
WG3 Técnico Responsable: TSU. Gabriel Aguilar
Cromatografía de iones
Equipo ICS 1600, analiza cationes.
La fase eluyente se encuentra a 0.2
M mezcla de ácido metansulfonico
Equipo Dx500, analiza aniones.
La fase eluyente se encuentra a 0.5 M
mezcla de Carbonato-Bicarbonato de
Sodio
Cada vial es inyectado, el análisis de cada
uno es de 20 minutos. Los resultados son
registrados en un software.
WG3 Técnico Responsable: Marisela Pablo Santiago
Equipo: thermal/optical carbon analyzer Model 2001. Donado por JICA
• Técnica de análisis: por medio de una rampa de temperatura (térmico) y
un láser (óptico) se determina el carbono, a través de la oxidación
diferencial de carbono orgánico (CO) y carbono elemental (CE) a diferentes
temperaturas
• Compuesto: Carbono orgánico y carbono elemental = (carbono total)
• OC→140 °C, 280 °C, 480 °C, 580 °C
• EC → 580 °C, 740 °C, 840 °C
• Los filtros de cuarzo previos al muestreo son prequemados a 900 °C, 5 h
• Las muestras son almacenadas a 4± 2 °C
WG3 Técnico Responsable: IQI Becki Jiménez Gatica
Análisis por Fluorescencia de Rayos X (EDXRF)
La técnica de XRF se basa en la radiación primaria
consistente de un haz de rayos X, sobre una muestra.
Proporciona información cualitativa y cuantitativa, es
una técnica rápida y no destructiva, involucra métodos
muy sencillos de preparación de muestras, y es posible
conseguir un intervalo elemental (de Al a U).
Condiciones deseadas de irradiación: 4-50kV,
100-300µA, 200-300s/muestra, con filtros de
cobre, paladio y celulosa. Al vacío
Para obtener concentraciones de al menos
20 elementos Z>13
WG3 Técnico Responsable: Ángeles Benítez
Muestreo
Minivol, opera a 5 litros/min
Slit Jet Air Sampler, opera a 30 litros/min
Programa de muestreo
Área Metropolitana de Monterrey
13 oct – 7 dic 2014
Minivol
Santa Catarina-Gob. Local
San Bernabé-Gob. Local
San Nicolás-Gob. Local
CU con apoyo de la UANL
La Pastora con apoyo de ITESM
Obispado-Centro con apoyo de
ITESM
Air Sampler
En Obispado, del
16 de Diciembre de
2014 al 14 de
Marzo de 2015
Con apoyo de la
UANL
Resultados
NOM-025-SSA
Se obtuvo el 85% de recuperación de muestras, de 60 planificadas
Rebasa la Norma Santa Catarina (2) y San Bernabé (3)
Resultados
Composición de PM2.5, datos expresados en µg/m3
Aldape, F., Flores M. J., Díaz, R.V., Hernández-Méndez, B., Montoya Z. J.M., Blanco, E.E., Fuentes A.F., Torres-Martínez, L.M. 1999. PIXE analysis of airborne particulate matter from Monterrey Mexico. A first
survey. Nuclear instruments and Methods in Physics Research B. 150: 439-444
Martínez, M. A., Caballero, P., Carrillo, O., Mendoza, A. y Mejía, G.M. 2012. Chemical characterization and factor analysis of PM2.5 in two sites of Monterrey, Mexico. Journal of the Air & Waste Management
Association 62: 817-827
Badillo Castañeda, C. T. 2012. Caracterización del Contenido de Metales en Partículas PM2.5 en dos zonas del Área Metropolitana de Monterrey. Tesis de Doctorado. Universidad Autónoma de Nuevo León.
114 pp.
Los indicadores Al, Si, Ca, K y Ti muestran la influencia del aporte de material crustal de
las colinas cercanas
Fe tiene una presencia regional, con mayor concentración en Santa Catarina
S, derivado de la quema de combustibles pesados, tiene influencia regional, se presenta
similar en todos los sitios y no ha variado a través del tiempo
Resultados
Composición de PM2.5, datos expresados en µg/m3
Aldape, F., Flores M. J., Díaz, R.V., Hernández-Méndez, B., Montoya Z. J.M., Blanco, E.E., Fuentes A.F., Torres-Martínez, L.M. 1999. PIXE analysis of airborne particulate matter from Monterrey Mexico. A first
survey. Nuclear instruments and Methods in Physics Research B. 150: 439-444
Martínez, M. A., Caballero, P., Carrillo, O., Mendoza, A. y Mejía, G.M. 2012. Chemical characterization and factor analysis of PM2.5 in two sites of Monterrey, Mexico. Journal of the Air & Waste Management
Association 62: 817-827
Badillo Castañeda, C. T. 2012. Caracterización del Contenido de Metales en Partículas PM2.5 en dos zonas del Área Metropolitana de Monterrey. Tesis de Doctorado. Universidad Autónoma de Nuevo León.
114 pp.
Ni y V en Obispado y la Pastora demuestran la influencia actual de la quema de
combustibles pesados. En el tiempo se han reducido sus concentraciones
Los metales pesados tienen influencia regional y efecto acumulativo en las áreas
cercanas a colinas. En el tiempo los niveles de plomo se han mantenido
Resultados
En el equipo Air Sampler en Obispado, se
obtuvieron 30 muestras a partir del 16 de
diciembre de 2014. Se concluyó el 14 de marzo
de 2015
Rebasa la Norma de PM10 dos muestras y
PM2.5 cuatro veces
La fracción de PM2.5 va del 53 al 98% de PM10
Resultados
De las muestras obtenidas con equipo Slit Jet Air Sampler se obtuvo lo siguiente
Masa Reconstruida = 4.125[S]+1.5[OC]+[EC]+[Suelo]+1.4[KNON]+2.5[Na+]+1.29[NO3-]+1.509[CI]
[Suelo] = 2.32[AI]+2.63[Si]+1.72[Ca]+1.67[Fe]+2.05[Ti]
Basado en la composición media de la corteza y el contenido medio de humedad de 10%
[KNON]=[K]-0.6[Fe]
POM=1.5 [OC]
Sampling Date
: [EC]
: [Crustal]
: [Biomass]
: [S.Salt]
: [Nitrate]
: [NH4Cl]
RCFM
PM2.5
10
: [POM]
/3
/
3
: [Sulfate]
20
15
24
17
10
3
27
20
/3
/
/2
/
/2
/
/2
/
20
15
20
15
20
15
20
15
6
13
/2
/
/1
/
/1
/
/1
/
20
15
20
15
20
15
20
15
/3
0
/2
3
/1
6
/1
/
/1
2
/1
2
/1
2
3
Concentration (ug/m )
60
20
15
20
14
20
14
20
14
Resultados
70
50
40
30
20
10
0
Resultados
S catter D iagram of elem ents S iand C a in P M 2.5 at O bispado in M onterrey
9
8
y = 4.037x + 0.0842
R 2 = 0.9472
C a conc (ug/m 3)
7
6
5
4
3
2
1
0
0
0.5
1
1.5
S iconc (ug/m 3)
Promedio de la corteza，Ca/Si=0.24
Ca/Si de suelo calizo es 12.5
2
2.5
Resultados
1.6
y = 0.7588x
R2 = 0.5789
3
Fe conc. in PM 2.5 (ug/m )
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
Promedio de la corteza，Fe/Si=0.25
De suelo calizo Fe/Si=0.16
0.2
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Si conc. in PM2.5 (ug/m3)
Existen partículas enriquecidas de Hierro diferente al suelo con un aporte del 1.3% de la
masa total
Análisis de
componentes
de PM2.5 y PM2.510 en Monterrey
C.Org./C. Elem.
en PM2.5
= 2.3
Característico
de áreas
urbanas
Resultados
El balance de masa, con relación a las fuentes potenciales
Las actividades de extracción de materiales en conjunto con la erosión y resuspensión
aportan el 28% de la contaminación por partículas finas en la región
La quema de combustibles fósiles, genera el 31 % de carbono, 24% es material
orgánico
La reacción de las emisiones de industriales y de automotores, de gases de óxidos de
azufre y de óxidos de nitrógeno, contribuyen significativamente a la formación de
partículas finas de nitratos y sulfatos de amonio en el 34% de las partículas
La formación de sales minerales contribuye con el 2% y el uso de carbón y quema de
leña con el 1% de partículas finas
Las partículas gruesas de PM10 contienen mayoritariamente componentes del suelo
en un 43% y 20 % de carbono
Recomendaciones
Ampliar la cobertura de medición de partículas suspendidas
Tomar estos resultados como línea base para la observación del desempeño de las
medidas y acciones establecidas en PROAIRE del AMM
Implementar la medición de partículas con métodos de referencia conforme a la
actualización que realiza INECC de la NOM-035-SEMARNAT-2015
Fortalecer la especiación local de partículas suspendidas para conocer con mayor
certeza el aporte de fuentes mediante el uso de modelos receptores
Creación de Normas locales de cortos periodos de metales pesados como el Pb
Participar en la Red Nacional de Carbono Negro
Gracias
Salvador Blanco Jiménez
Salvador.blanco@inecc.gob.mx