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Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango Grupo de Ingeniería Química Facultad de Ciencias Químicas Universidad del País Vasco San Sebastián, noviembre de 2006
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Determinación de partículas en
suspensión y metales pesados en
muestras de aire de Durango
Grupo de Ingeniería Química
Facultad de Ciencias Químicas
Universidad del País Vasco
San Sebastián, noviembre de 2006
Agradecimientos
El equipo de trabajo quiere expresar su más sincero agradecimiento a Marivi
Albizu del Departamento de Medio Ambiente del Gobierno Vasco por su colaboración
en el suministro de datos fisicoquímicos y meteorológicos, material y mantenimiento de
equipos.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
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Índice Pág.
1. Introducción y objetivos. ………………………………………………… 2
2. Descripción del área de muestreo……………………………………… 4
3. Toma de muestras y metodología de análisis ………………………… 7
4. Resultados………………………………………………………………… 8
4.1. Partículas en suspensión y metales pesados……………………. 8
4.2. Parámetros fisicoquímicos…………………………………………. 21
5. Conclusiones………………………………………………………………. 29
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
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1. Introducción y objetivos
A lo largo de los últimos años las administraciones públicas están llevando a cabo
programas de actuación dirigidos a conocer la problemática medioambiental de nuestras
ciudades y pueblos. Éstos son enclaves donde la población vive en contacto directo con
una gran cantidad sustancias, que forman parte del aire que respiramos y que proceden
de focos tan integrados en nuestra vida cotidiana como las emisiones de los tubos
escape de los vehículos, de las chimeneas domésticas o de las industrias localizadas
dentro y fuera de los núcleos urbanos. El aire con el que convivimos y en definitiva
necesitamos, se está convirtiendo en un gran receptor de productos que se deberían
conocer, medir y controlar para poder evitar posibles efectos tóxicos sobre la población
y el medio en general.
Los estudios e investigaciones desarrollados en este campo del medio ambiente
han puesto en evidencia la importancia que tienen algunos de los contaminantes
emitidos al aire en relación con la salud de la población. Entre las sustancias más
destacadas se encuentra el material particulado en suspensión en los aerosoles. La
procedencia de estas partículas en el aire se asocia, tanto a focos de emisión
denominados naturales, caso de la resuspensión de sólidos del suelo, erupciones de
volcanes, etc, como a actividades realizadas por el hombre. En este punto, la relación
de focos emisores es realmente extensa comprendiendo un elevado número de
sectores industriales (químico, metalúrgico, biológico, etc) y de forma muy especial el
tráfico rodado.
En el caso de las ciudades y núcleos urbanos uno de los principales componentes
que forman parte de las partículas los constituyen los metales pesados. La presencia
de estas sustancias químicas inorgánicas en el aerosol viene determinada,
precisamente, por los focos emisores que los incorporan a la atmósfera de procedencia
tanto natural como antropogénica.
El trabajo que se presenta es continuación de uno efectuado durante el mes de
abril sobre la calidad del aire del municipio de Durango y cuyo principal objetivo fue
analizar las partículas en suspensión en el aire del municipio y más en concreto
determinar el contenido de metales pesados asociadas a ellas.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
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La realización del estudio sigue las mismas pautas señaladas en el anterior
trabajo en el que se contemplaban los siguientes puntos:
1. Recogida de muestras.
2. Cuantificación de las partículas en suspensión (PM10).
3. Determinación analítica de metales pesados en el material particulado
(hierro, zinc, manganeso, cobre, níquel, plomo y cadmio).
4. Evaluación de los datos de parámetros fisicoquímicos y meteorológicos en
los puntos de muestreo.
5. Análisis conjunto de las variables químicas, físicas y meteorológicas en las
zonas de estudio.
A partir de los resultados determinados, se ha llevado a cabo una evaluación de
las distintas variables analizadas en los dos períodos estudiados indicando las
principales conclusiones conseguidas.
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2. Descripción del área de muestreo
El municipio de Durango (43º10’ N, 2º53’ O; alt. 119 m), está situado en el valle
del Ibaizabal. Limita al sur con los municipios de Izurza y Mañaria y el cresterío del
Duranguesado, al este con Abadiño, al norte con Iurreta y Amorebieta - Etxano, y al
oeste con Dima (Figura 2.1).
Figura 2.1. Vista del núcleo urbano de Durango, señalado por la flecha azul, en su entorno
geográfico.
Los dos puntos de muestreo analizados corresponden a los ya descritos con
anterioridad y ambos se localizan en el núcleo urbano del municipio. Uno en la Calle
Tavira (alrededor del número 33; Punto 1) y el segundo en el Barrio de Aramotz, al
comienzo de la Avenida Askatasuna (Punto 2).
En el proyecto también se dispuso de la información proporcionada por la cabina
de la red de vigilancia de la calidad del aire del Gobierno Vasco, instalada la Calle San
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Roque y que se halla equipada con analizadores que determinan en continuo las
concentraciones de los contaminantes mayoritarios (monóxido de carbono, óxidos de
nitrógeno, ozono, partículas en suspensión y dióxido de azufre) y las variables
meteorológicas (humedad, presión atmosférica, radiación solar, temperatura y velocidad
y dirección del viento).
Junto a todo ello, en la Calle Tavira se dispuso de una unidad móvil equipada con
analizadores análogos a los referidos a fin de poder obtener una mayor información. En
la Figura 2.2 se señalan los puntos dentro del área urbana de Durango y la ubicación de
la cabina (C).
Figura 2.2. Situación de los puntos de muestreo (1 y 2) y la cabina de la red de vigilancia
de la calidad atmosférica del Gobierno Vasco (C).
2
1
C
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
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Durango se sitúa dentro de la zona de clima oceánico caracterizado por
temperaturas suaves durante todo el año, con veranos templados e inviernos frescos,
precipitaciones abundantes (alrededor de 190 días lluviosos al año; 1300 mm/año) y
elevada humedad relativa, tal y como queda reflejado en la Tabla 2.1, donde se
presentan los valores medios registrados por la estación meteorológica situada en la
cabina de la red de vigilancia de la calidad atmosférica del Gobierno Vasco en la Calle
San Roque. Además, se han podido establecer las direcciones de viento más frecuentes
representadas en la rosa de viento de la Figura 2.3.
Tabla 2.1. Valores medios anuales de las variables meteorológicas medidas en la estación
de la Calle San Roque en 2005. n es el número de días válidos.
Mín Máx Media Desv n
Temperatura (ºC) 0,1 27,7 14,0 6,4 365
Humedad (%) 33 98 74 13 365
Presión (mb) 983 1024 1005 7,1 365
Radiación (W/m2) 9,5 365 156 97,8 365
Velocidad (m/s) 0,4 5,6 1,7 0,7 365
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
O
ONO
NO
NNO
Figura 2.3. Representación de la distribución de la frecuencia de la dirección de viento
durante 2005 en la cabina de San Roque.
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3. Toma de muestras y metodología de análisis
La recogida y el análisis de las muestras se han llevado a cabo utilizando la
misma infraestructura empleada en el anterior estudio.
Las partículas en suspensión con un diámetro aerodinámico inferior a 10 µm
(PM10) se recogieron mediante un captador de alto volumen Digitel, propiedad del
Gobierno Vasco, que tiene una autonomía de 15 días. Para la retención del material
particulado se emplearon filtros de cuarzo.
Los muestreos se realizaron durante 24 horas, de forma automática a lo largo de
quince días (12 de mayo de 2006 a 26 de mayo de 2006, ambos inclusive) y los
parámetros que se han analizado en las partículas fueron:
- PM10: Determinación por medición gravimétrica
- Metales pesados en partículas (Cadmio, Cobre, Hierro, Manganeso, Níquel,
Plomo y Zinc) analizados por la técnica de Espectrofotometría de Absorción
Atómica, específica para estos elementos metálicos. Se considera que los
metales seleccionados para su detección son los más característicos de la
industria mencionada en la introducción.
Además de los datos gravimétricos de las PM10 y del contenido en metal de las
partículas, se cuenta con los niveles de concentración de los contaminantes
mayoritarios (monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre y ozono),
correspondientes a los mismos días de muestreo, proporcionados por las cabinas fija y
móvil, propiedad del Gobierno Vasco.
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4. Resultados
4.1. Partículas en suspensión y metales pesados
En este apartado se presentan las determinaciones realizadas sobre las partículas
de los aerosoles muestreados en los dos enclaves del estudio.
La Tabla 4.1 recoge los valores de concentración de las partículas en suspensión
(PM10) y de los siete metales analizados en el punto 1 (calle Tavira).
Tabla 4.1. Niveles de Partículas en suspensión (PM10) (µg/m3) y su contenido en metales
pesados (hierro, zinc, cobre, manganeso, plomo, níquel y cadmio (ng/m3)) en aerosoles de
Durango, Punto 1.
L.D. Límite de Detección (ng/m3) (Cu: 8,5; Pb: 22; Ni: 33 y Cd: 4,6).
Fecha Día PM10 Fe Zn Cu Mn Pb Ni Cd
12/05/06 Viernes 40,8 641 1284 26,5 25,7 62,4 <L.D. <L.D.
13-05-06 Sábado 22,4 384 253 21,8 22,9 32,2 <L.D. <L.D.
14-05-06 Domingo 38,5 1045 917 20,2 98,8 47,9 <L.D. <L.D.
15-05-06 Lunes 83,3 1752 5891 48,1 102 274 <L.D. 5,1
16-05-06 Martes 61,0 1514 3893 34,1 63,2 63,7 <L.D. <L.D.
17-05-06 Miércoles 46,3 1279 2165 27,5 84,8 136 <L.D. <L.D.
18-05-06 Jueves 48,9 1137 5351 23,6 25,3 176 <L.D. 8,7
19-05-06 Viernes 42,1 1382 1002 26,2 47,6 47,4 <L.D. <L.D.
20-05-06 Sábado 17,5 373 66 12,5 13,4 <L.D. <L.D. <L.D.
21-05-06 Domingo 32,2 905 1289 16,5 32,4 <L.D. <L.D. <L.D.
22-05-06 Lunes 33,6 750 2127 28,7 20,0 82,6 <L.D. <L.D.
23-05-06 Martes 42,6 1497 3150 29,1 57,3 <L.D. <L.D. <L.D.
24-05-06 Miércoles 64,4 2797 2111 77,3 112 62,4 <L.D. <L.D.
25-05-06 Jueves 61,9 1499 1774 101 41,0 <L.D. <L.D. <L.D.
26-05-06 Viernes 31,1 754 432 20,4 25,9 <L.D. <L.D. <L.D.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
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Del mismo modo que en el período de finales de abril a mediados de mayo, los
datos de la Tabla 4.1 indican que existe un amplio rango de valores de partículas en la
atmósfera de la zona. Teniendo en cuenta el mes completo de muestreo, las
concentraciones de PM10 oscilan desde valores realmente elevados cercanos a 85
µg/m3 hasta niveles considerados bajos-moderados cercanos a 16 µg/m3.
Si se analizan los días a los que corresponden los datos obtenidos existe una
clara diferencia entre los días laborables y el fin de semana. La concentración media
registrada en el punto 1 de lunes a viernes es de 46,6 µg/m3, valor que supone casi el
doble del que se detecta durante los fines de semana, 23 µg/m3 en especial el sábado,
día en el que se han observado los niveles mínimos de PM10.
Este hecho se puede ver gráficamente en la Figura 4.1 donde se representan las
concentraciones de PM10 medidas por gravimetría y de forma automática (unidad móvil)
durante el período estudiado que abarca el anterior trabajo y este estudio (27 de abril a
26 de mayo).
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6PM
10 medida
PM10
unidad control
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
V S D M MiJ J V S DL L M Mi J V S D L M Mi J V S D L M Mi J V
Figura 4.1. Concentración de partículas en suspensión (PM10) en muestras de aire
medidas por la unidad móvil y por el método gravimétrico en el Punto 1 (Tavira).
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Además de esta diferencia marcada por la actividad industrial en la zona, también
se aprecian variaciones importantes de una semana a otra, con pautas de
concentración máxima que van oscilando de un día a otro entre lunes, martes y
miércoles.
En cuanto a los valores obtenidos por la unidad móvil, la Figura 4.1 muestra el
perfil seguido en el periodo de muestreo y su comparación con las mediciones llevadas
a cabo por gravimetría. En el primer estudio efectuado que comprende del 27 de abril al
11 de mayo se indicaba que, en líneas generales, existía una buena correlación entre
ambos datos de PM10. Sin embargo, a la vista de las determinaciones obtenidas hasta
finales del mes de mayo se constatan pequeñas discrepancias, especialmente en los
últimos días (22 a 25 de mayo), donde los niveles en la unidad móvil son inferiores. Con
todo ello, hay que indicar que los valores de PM10 máximos coinciden en las dos
mediciones, al igual que las concentraciones mínimas del fin de semana.
En relación al contenido de metal en las partículas se observan también
importantes variaciones dependiendo de los días muestreados. La pauta de
comportamiento que se sigue en los dos estudios es similar a la de las partículas en
suspensión. Los valores más elevados de metal corresponden a días laborables con
oscilaciones de uno a otro día y los más bajos al fin de semana, especialmente a los
sábados.
De todos los metales analizados, los que se encuentran en cantidades más
abundantes son el hierro, zinc y manganeso. A estos les siguen en intensidad cobre y
plomo y por último los considerados minoritarios en estas partículas, níquel y cadmio.
Estos dos elementos no han superado en muchas de las muestras estudiadas los
niveles límite establecidos por la técnica de análisis.
En la Figura 4.2 se representan las concentraciones de los tres metales
mayoritarios (Fe, Zn y Mn) determinadas a lo largo de todo el período estudiado.
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2000
3000
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FeZn
Mn
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )C
oncentración (µg/m3)
V S D M MiJ J V S DL L M Mi J V S D L M Mi J V S D L M Mi J V
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Figura 4.2. Concentración de hierro, manganeso y zinc en partículas en suspensión (PM10)
en el Punto 1 (Tavira).
Los perfiles registrados para cada uno de los metales reproducen de una semana
a otra un mínimo claro en el sábado y valores más elevados en el resto de los días. Sin
embargo, un hecho a destacar es que las puntas máximas de concentración de los
elementos no son coincidentes en el mismo día. Así, en el primer estudio se registró un
máximo valor de hierro de 7.648 ng/m3 el 3 de mayo que no se corresponde en el día
con otra de las puntas de concentración, la de manganeso (311 ng/m3, el 1 de mayo).
Otro ejemplo que se puede señalar son los intensos niveles de zinc (5.891 ng/m3 y
5.351 ng/m3) que se han determinado en este trabajo los días 15 y 18 de mayo,
respectivamente y que no vienen asociados a valores importantes ni de hierro ni de
manganeso.
Siguiendo con el análisis de los perfiles de los tres metales, a excepción de la
semana del 1 al 5 de mayo, en las tres siguientes se detecta una conducta
relativamente pareja entre hierro y manganeso que no se observa con la del zinc.
Mientras que en el inicio del mes de mayo los niveles de hierro superaban a los de este
metal, en los restantes días del mes el contenido de zinc en las partículas es más alto.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
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La mayor o menor relación que se da entre uno u otro elemento metálico
presente en las partículas se puede conocer a partir del análisis de las correlaciones de
los distintos metales. La Figura 4.3 recoge las relaciones entre los tres metales
mayoritarios, hierro, zinc y manganeso. En las representaciones de hierro se ha
eliminado el valor máximo del día 3 de mayo (7.648 ng/m3) para realizar las
correlaciones.
0
50
100
150
200
250
300
350
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
R= 0,89 R= 0,96
Mn
(ng/
m3 )
Fe (ng/m3)
0
50
100
150
200
250
300
350
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
R= 0,74 R= 0,43
Mn
(ng/
m3 )
Zn (ng/m3)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 1000 2000 3000
R= 0,63 R= 0,95
Zn
(ng/
m3 )
Fe (ng/m3) Figura 4.3. Correlaciones entre hierro, manganeso y zinc determinados en partículas en
suspensión en el Punto 1 (Tavira).
La primera figura (Figura 4.3 a) se refiere a la relación entre el contenido de
manganeso y hierro en las partículas. La mayor parte de las muestras analizadas
c)
a) b)
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
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(puntos rojos) presentan cantidades de hierro y manganeso en una proporción
aproximada de 30 a 1 y entre los metales la correlación es elevada (R=0,89). Este valor
cercano a la unidad presupone que los dos elementos se asocian a focos comunes de
origen.
El resto de las muestras (puntos azules) tienen niveles de hierro y manganeso en
cantidades de 10 a 1 indicando que en esos días los niveles de manganeso son mucho
más elevados y además que mantiene una alta correlación con las concentraciones de
hierro de R=0,96, incluso superior a la mencionada. Estos dos metales presentes en los
aerosoles del punto 1 proceden de similares aportes antropogénicos que les incorporan
a la atmósfera.
En el caso del zinc su correlación con el manganeso (Figura 4.3.b) no es tan
elevada como con el hierro, distinguiéndose también dos grupos diferentes de muestras.
Hay días (puntos rojos) en los que la cantidad de zinc/manganeso es del orden de 14/1
y la correlación entre los metales es relativamente alta, R=0,74 y por otra parte otro
grupo de muestras (puntos azules) con concentraciones mucho más altas de zinc en
relación al manganeso (en una proporción de 160 a 1) que expone una baja correlación
(R=0,43). Esto indica que el contenido de zinc en las partículas presenta grandes
variaciones asociándose en ocasiones fuertemente con focos comunes al manganeso,
pero en otras ocasiones no tanto.
Algo similar ocurre cuando se analiza la relación entre el zinc y el hierro (Figura
4.3.c). En el área se han observado dos tendencias. Una de ellas representada por los
puntos rojos donde se detectan muestras con niveles de zinc en una proporción de 3 a 1
respecto al hierro y una correlación no muy elevada (R=0,63) y la segunda (puntos
azules) donde los contenidos de zinc son menos intensos y su relación con el hiero es
inferior a la unidad. El conjunto de las muestras tiene una elevada correlación (R=0,93)
indicando que en esas circunstancias los dos metales se asocian a fuentes similares de
emisión de metales al aire.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
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La segunda área analizada corresponde a la zona del barrio de Aramotz (Punto
2), y los resultados obtenidos de los aerosoles se recogen en la Tabla 4.2.
Tabla 4.2. Niveles de Partículas en suspensión (PM10) (µg/m3) y su contenido en metales
pesados (hierro, zinc, cobre, manganeso, plomo, níquel y cadmio (ng/m3)). Punto 2. L.D. Límite
de Detección (ng/m3) (Cu: 8,5; Pb: 22; Ni: 33 y Cd: 4,6).
Fecha Día PM10 Fe Zn Cu Mn Pb Ni Cd
12-05-06 Viernes 34,2 1160 725 22,4 187 24 <L.D. <L.D.
13-05-06 Sábado 17,7 266 260 12,6 39,4 27 <L.D. <L.D.
14-05-06 Domingo 48,7 1090 4643 17,9 108 40 <L.D. <L.D.
15-05-06 Lunes 78,2 7957 6327 73,4 423 190 <L.D. <L.D.
16-05-06 Martes 67,6 4601 4185 37,8 279 68 <L.D. <L.D.
17-05-06 Miércoles 50,5 4884 4956 30,3 296 28 <L.D. <L.D.
18-05-06 Jueves 32,3 1917 1481 9,3 58,3 <L.D. <L.D. 6,3
19-05-06 Viernes 32,8 1729 558 10,4 38,8 <L.D. <L.D. 7,6
20-05-06 Sábado 23,2 810 134 <L.D. 11,2 <L.D. <L.D. 5,2
21-05-06 Domingo 43,3 2131 528 8,6 215 <L.D. <L.D. <L.D.
22-05-06 Lunes 34,7 1301 1249 <L.D. 159 <L.D. <L.D. <L.D.
23-05-06 Martes 25,4 826 1137 <L.D. 71,2 <L.D. <L.D. <L.D.
24-05-06 Miércoles 34,9 1740 1329 <L.D. 74,6 <L.D. <L.D. <L.D.
25-05-06 Jueves 31,7 565 1585 <L.D. 98,1 24 <L.D. <L.D.
26-05-06 Viernes 20,5 232 295 <L.D. 12,4 <L.D. <L.D. <L.D.
El análisis de estos datos junto con los recogidos en el primer estudio indica que
se vuelve a ver cambios importantes de concentración entre los días laborables y no
laborables. En la Figura 4.4 se representan los niveles de PM10 obtenidas por
gravimetría en el área del punto 2.
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9-5-
2006
10-5
-200
611
-5-2
006
12-5
-200
613
-5-2
006
14-5
-200
615
-5-2
006
16-5
-200
617
-5-2
006
18-5
-200
619
-5-2
006
20-5
-200
621
-5-2
006
22-5
-200
623
-5-2
006
24-5
-200
625
-5-2
006
26-5
-200
6
PM10 (2) gC
once
ntra
ción
(µg
/m3 )
V S D M MiJ J V S DL L M Mi J V S D L M Mi J V S D L M Mi J V
Figura 4.4. Concentración de partículas en suspensión (PM10) en muestras de aire
medidas por el método gravimétrico en el Punto 2 (Aramotz).
Aquí, al igual que en el punto 1, el valor medio de PM10 de lunes a viernes (52,0
µg/m3) es bastante superior al determinado durante los fines de semana (30,4 µg/m3).
En ambas localizaciones del municipio los niveles más bajos de partículas en
suspensión se han detectado en sábado.
La composición de los metales que constituyen estas partículas es parecida a la
del área de la calle Tavira, con hierro, zinc y manganeso como los elementos analizados
más abundantes. También se encuentran cantidades de cobre y plomo pero en
concentraciones mucho más bajas.
La presencia de níquel y cadmio en el material particulado es escasa con niveles
que en la mayoría de las muestras no supera el valor límite establecido en el protocolo
analítico.
Al comparar las concentraciones de los tres metales mayoritarios en los aerosoles
(Figura 4.5) los perfiles tienen la misma particularidad que en el punto 1. La pauta que
siguen es repetida a lo largo de la semana, con puntas máximas de nivel en los días
laborables y un mínimo en el fin de semana, en concreto los sábados.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
16
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0
100
200
300
400
500
27-4
-200
628
-4-2
006
29-4
-200
630
-4-2
006
1-5-
2006
2-5-
2006
3-5-
2006
4-5-
2006
5-5-
2006
6-5-
2006
7-5-
2006
8-5-
2006
9-5-
2006
10-5
-200
611
-5-2
006
12-5
-200
613
-5-2
006
14-5
-200
615
-5-2
006
16-5
-200
617
-5-2
006
18-5
-200
619
-5-2
006
20-5
-200
621
-5-2
006
22-5
-200
623
-5-2
006
24-5
-200
625
-5-2
006
26-5
-200
6
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )V S D M MiJ J V S DL L M Mi J V S D L M Mi J V S D L M Mi J V
Concentración (µg/m
3)
______ Fe 2______ Zn 2
_______ Mn 2
Figura 4.5. Concentración de hierro, manganeso y zinc en partículas en suspensión (PM10)
en el Punto 2 (Aramotz).
Las líneas roja y verde correspondientes a las variaciones de hierro y manganeso
en el tiempo, mantienen en líneas generales un comportamiento muy parecido,
incrementando y descendiendo sus valores de forma paralela en los mismos días. En el
caso del zinc, el perfil es algo diferente, principalmente, en los primeros días de mayo
(entre el 1 y el 9 de mayo) donde se han registrado cantidades muy elevadas (5.402
ng/m3 y 6.234 ng/m3 los días 3 y 8 de mayo, respectivamente) que no se corresponden
con altos valores de los otros metales, hierro y manganeso.
Por otra parte, en el período del 14 a 20 del mismo mes, el contenido de los tres
metales en las partículas es el más elevado de todo el muestreo, especialmente en
hierro (7.957 ng/m3, 15 de mayo) y manganeso ( 423 ng/m3, 15 de mayo).
Aunque no se recoge en la Figura 4.5, en la Tabla 4.2 se puede ver como en esa
misma fecha es en la que también se determinó la punta máxima de plomo (190 ng/m3)
y de cobre (73,4 ng/m3).
El estudio de las correlaciones entre los metales mayoritarios y los resultados se
recogen en la Figura 4.6
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
17
Las partículas analizadas en el punto 2 contienen un nivel de hierro respecto a
manganeso (Figura 4.6.a) del orden de, aproximadamente, 20 a 1, valor intermedio
entre los dos rangos obtenidos en el punto 1 para dichos elementos (30 a 1 y 10 a1,
respectivamente). El valor de la correlación es alta (R=0,91) y del mismo orden de la
determinada en el punto 1, con lo que se puede presumir que la fuente o fuentes
originarias de estos metales en la atmósfera de las dos zonas son similares.
0
50
100
150
200
250
300
350
0 2000 4000 6000 8000
R= 0,91
Mn
(ng/
m3 )
Fe (ng/m3)
0
50
100
150
200
250
300
350
0 2000 4000 6000
R= 0,74 R= 0,93
Mn
(ng/
m3 )
Zn (ng/m3)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 2000 4000 6000 8000
R= 0,92 R= 0,93
Zn
(ng/
m3 )
Fe (ng/m3)
Figura 4.6. Correlaciones entre algunos metales determinados en partículas en
suspensión en el Punto 2 (Aramotz).
En la Figura 4.6.b se aprecian dos comportamientos distintos: muestras de
aerosol donde la cantidad de zinc en relación a la de manganeso es próxima a 80/1 y
otras donde la relación es menor, cercana a 30/1. Este segundo grupo de muestras es
a) b)
c)
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
18
el minoritario, recoge los días con las más elevadas concentraciones de manganeso y
presenta una peor correlación de los metales (R=0,74). En el resto de los aerosoles los
niveles de zinc son más altos con niveles moderados de manganeso y esa relación se
encuentra estrechamente correlacionada con un valor de R= 0,93.
Por último, la proporción de zinc a hierro (Figura 4.6 c) varía de 4 a 1 (puntos
rojos) a un valor inferior a la unidad, 0,82, (puntos azules). En ambos casos las
correlaciones son elevadas (R=0,92 y 0,93, respectivamente) dando a entender que en
todas las muestras el contenido de los dos elementos mantienen una muy buena
relación entre sí.
Además del análisis individualizado de los aerosoles en cada uno de los enclaves
estudiados se ha querido realizar una comparación entre los resultados determinados
en los dos de recogida de partículas. En la Tabla 4.3 se señalan los valores de PM10
(µg/m3) medidos en el punto 1 y punto 2: valor medio en día laboral, valor medio de fin
de semana, concentración máxima y concentración mínima.
Tabla 4.3. Concentraciones de PM10 (µg/m3) en aerosoles de Durango. Punto 1 (Calle
Tavira) y Punto 2 (Barrio de Aramotz).
Las concentraciones registradas en el punto de Aramotz son, en todas las
mediciones, superiores a las del punto 1.
Estos valores también se han comparado con los de PM10, suministrados por las
cabinas del Gobierno Vasco en el Punto 1 (unidad móvil) y en San Roque. La Figura 4.7
recoge los perfiles obtenidos a lo largo del período muestreado.
Muestreo 28 abril-26mayo
2006
PM10 medio día laboral
lunes-viernes
PM10 medio fin de semana
Concentración máxima (µg/m3)
Concentración mínima (µg/m3)
Punto1 46,6 23,0 83,3
15 de mayo (laborable)
15,7 (sábado)
Punto 2 52,0 30,4 104
12 de mayo (laborable)
17,7
(sábado)
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
19
0
20
40
60
80
100
120
0
20
40
60
80
100
12027
-4-2
006
28-4
-200
629
-4-2
006
30-4
-200
61-
5-20
062-
5-20
063-
5-20
064-
5-20
065-
5-20
066-
5-20
067-
5-20
068-
5-20
069-
5-20
0610
-5-2
006
11-5
-200
612
-5-2
006
13-5
-200
614
-5-2
006
15-5
-200
616
-5-2
006
17-5
-200
618
-5-2
006
19-5
-200
620
-5-2
006
21-5
-200
622
-5-2
006
23-5
-200
624
-5-2
006
25-5
-200
626
-5-2
006
PM10
(1) g
PM10
(2) g
PM 10
unidad control
PM10
San Roque
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )C
oncentración (µg/m3)
V S D M MiJ J V S DL L M Mi J V S D L M Mi J V S D L M Mi J V
Figura 4.7. Concentración de partículas en suspensión (PM10) medidas por el método
gravimétrico (señaladas mediante una g) en los Puntos 1 y 2 y de manera automática en el
Punto 1 (Tavira) y en la cabina de San Roque.
En los tres puntos (Punto 1, Punto 2 y San Roque) la evolución es muy similar,
con un mayor parecido entre los datos determinados en San Roque y Tavira. Esta
similitud en el comportamiento en todos los puntos puede indicar la influencia de aportes
comunes de partículas en las tres áreas analizadas. Como se puede apreciar las
concentraciones registradas en el punto de Aramotz son sistemáticamente superiores a
las del resto, detectándose una pequeña excepción al final del mes de mayo donde el
nivel de PM10 es superado por las del punto 1.
En cuanto a los metales, la Figura 4.8 es un compendio de la comparación de las
concentraciones de hierro, manganeso y zinc en los dos puntos (Tavira y Aramotz).
A diferencia de las partículas en suspensión, los metales no se comportan de la
misma manera en un punto y en otro, es decir, presentan máximos en distintos días,
dando a indicar que el origen de estos metales en el aire no corresponde a los mismos
focos de emisión. Ésta fue una de las apreciaciones efectuadas en el primer proyecto
que vuelve a observarse en este trabajo.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
20
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000 Fe 1Fe 2
V S D M MiJ J V S DL L M Mi J V S D L M Mi J V S D L M Mi J V
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000 Zn 1Zn 2
V S D M MiJ J V S DL L M Mi J V S D L M Mi J V S D L M Mi J V
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
0
100
200
300
400
500
27-4
-200
628
-4-2
006
29-4
-200
630
-4-2
006
1-5-
2006
2-5-
2006
3-5-
2006
4-5-
2006
5-5-
2006
6-5-
2006
7-5-
2006
8-5-
2006
9-5-
2006
10-5
-200
611
-5-2
006
12-5
-200
613
-5-2
006
14-5
-200
615
-5-2
006
16-5
-200
617
-5-2
006
18-5
-200
619
-5-2
006
20-5
-200
621
-5-2
006
22-5
-200
623
-5-2
006
24-5
-200
625
-5-2
006
26-5
-200
6
Mn 1Mn 2
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
V S D M MiJ J V S DL L M Mi J V S D L M Mi J V S D L M Mi J V
Figura 4.8. Concentración de hierro, zinc y manganeso en los Puntos 1 y 2.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
21
4.2. Parámetros fisicoquímicos
En cuanto a los contaminantes determinados por los analizadores de la unidad
móvil ubicada en Tavira, se han comparado con los registrados por la cabina situada en
San Roque. Para ello se han utilizado los datos recogidos por ambas estaciones desde
el 26 de abril al 5 de junio. A continuación se muestran las evoluciones horarias
obtenidas para cada día de la semana.
El comportamiento del monóxido de carbono (Figura 4.9) presenta un máximo
intenso a primera hora de la mañana durante los días laborables. Este máximo
desaparece los días del fin de semana. En cuanto a evolución, se aprecian diferencias
entre un punto y otro. Por un lado, las concentraciones en Tavira (Móvil) muestran una
variación más irregular que las detectadas en San Roque (Centro). En este punto, el
máximo se produce sobre las 7h (en la gráfica es a las 5h, ya que las horas están
expresadas en hora solar GMT; en horario de verano hay que sumar dos horas). En
cambio, en Tavira los máximos se producen entre las 6h y las 8h. En una zona urbana
típica el máximo de la mañana ocurre sobre las 8h. Este comportamiento irregular del
monóxido de carbono induce a pensar que existen fuentes adicionales al tráfico rodado,
considerado la principal fuente de este contaminante en zonas urbanas. Además, las
diferencias entre uno y otro punto también ponen de manifiesto la incidencia de distintos
focos.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20
CentroMóvil
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
Figura 4.9. Evolución media horaria de las concentraciones de monóxido de carbono a lo
largo del ciclo semanal en San Roque (Centro ) y Tavira (Móvil ).
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
22
En cuanto a los óxidos de nitrógeno (Figura 4.10) presentan comportamientos
más parecidos a los de áreas urbanas típicas, con máximos entre las 8h y las 9h por la
mañana. En el caso del dióxido de nitrógeno se observa un segundo máximo en San
Roque sobre las 22h. En ambos casos se aprecia el efecto del fin de semana en las
concentraciones y en la evolución. Por último, cabe decir que las variaciones en ambos
puntos son similares y más regulares que en el caso del monóxido de carbono, lo que
apunta a un origen común de estos contaminantes en la atmósfera.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20
CentroMóvil
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20
CentroMóvil
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
Figura 4.10. Evolución media horaria de las concentraciones de óxido nítrico (arriba) y
dióxido de nitrógeno (abajo) a lo largo del ciclo semanal en San Roque (Centro ) y Tavira (Móvil ).
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
23
El caso del ozono, como contaminante que se forma en la atmósfera, ilustra la
gran homogeneidad de sus concentraciones en amplias áreas, como se puede apreciar
en la Figura 4.11. Los datos obtenidos en San Roque son prácticamente iguales a los
registrados en Tavira.
0
20
40
60
80
100
120
0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20
CentroMóvil
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
Figura 4.11. Evolución media horaria de las concentraciones de ozono a lo largo del ciclo
semanal en San Roque (Centro ) y Tavira (Móvil ).
Las partículas en suspensión, medidas como PM10 (Figura 4.12), presentan un
comportamiento irregular, sobre todo en el punto de Tavira, donde se pueden ver
máximos a las 4h, 8h, 9h, 10h, incluso a las 0h. En San Roque la evolución es más
homogénea, con máximos entre las 7h y 9h. Durante el fin de semana las
concentraciones disminuyen y no se observan máximos intensos.
En este caso de las PM10 también se aprecia una similitud en las evoluciones en
ambos puntos, aunque menos marcada que con los óxidos de nitrógeno.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
24
0
20
40
60
80
100
120
140
0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20
CentroMóvil
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
Figura 4.12. Evolución media horaria de las concentraciones de PM10 a lo largo del ciclo
semanal en San Roque (Centro ) y Tavira (Móvil ).
El dióxido de azufre (Figura 4.13) muestra evoluciones diferentes en uno y otro
punto. En San Roque se produce un máximo los días laborables sobre las 7h y las
concentraciones disminuyen rápidamente, mientras que en Tavira el máximo se produce
más tarde, entre las 8h y las 12h, y las concentraciones van disminuyendo más
lentamente. Las diferencias entre uno y otro punto apuntan a la incidencia de fuentes
distintas de emisión de este contaminante.
2
4
6
8
10
12
0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20
CentroMóvil
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
Figura 4.13. Evolución media horaria de las concentraciones de dióxido de azufre a lo
largo del ciclo semanal en San Roque (Centro ) y Tavira (Móvil ).
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
25
Si se evalúan conjuntamente todas estas evoluciones se puede apreciar la
particularidad de que, en el punto de San Roque, el máximo matinal de los
contaminantes primarios que se produce los lunes es menos intenso en comparación
con los del resto de días laborables. Esta área se ha revelado como un entorno de
características más urbanas que el de Tavira.
Por otra parte, se ha realizado una comparación de las concentraciones medias
de los contaminantes obtenidas en ambos puntos y con los niveles detectados en la
cabina de San Roque en el mismo periodo del año anterior así como con dos áreas
típicas urbanas. Los valores obtenidos se representan en la Figura 4.14.
0
10
20
30
40
50
60
70200
400
600
CO NO NO2
O3
PM10
PM2,5
SO2
San Roque 2006
Tavira 2006
San Roque 2005
Urbano1
Urbano2
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
Figura 4.14. Comparación de los valores medios (µg/m3) obtenidos en la campaña de
muestreo en las cabinas de San Roque y Tavira con los recogidos en el mismo periodo en San
Roque y en otras áreas urbanas. Nótese que la escala se corta en 75 µg/m3 y a partir de 200
µg/m3 el intervalo cambia.
Se puede comprobar que, por una parte, todos los contaminantes, a excepción del
ozono, presentan concentraciones ligeramente superiores en San Roque que en Tavira
y además, los niveles en San Roque respecto a 2005 son similares. Sin embargo, hay
que prestar atención a las partículas en suspensión, ya que el año anterior se superó el
límite establecido por la legislación, y en el periodo de estudio el valor medio de las
PM10 es mayor que el del año pasado.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
26
La combinación de los datos de contaminantes con las variables meteorológicas
medidas por las cabinas ha permitido la evaluación de los niveles medios para cada
dirección de viento. En las siguientes figuras se muestran las distribuciones obtenidas.
0
100
200
300
400
500
600
700
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
CO San Roque
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
0
5
10
15
20
25
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
NO San Roque
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
0
10
20
30
40
50
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
NO2 San Roque
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
0
20
40
60
80
100
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
O3 San Roque
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
0
10
20
30
40
50
60
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
PM10
San Roque
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
012345678
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
SO2 San Roque
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
Figura 4.15. Concentraciones medias de los contaminantes obtenidas en San Roque para
cada dirección del viento.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
27
0
100
200
300
400
500
600
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
CO Tavira
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
0
5
10
15
20
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
NO Tavira
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
0
5
10
15
20
25
30
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
NO2 Tavira
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
01020304050607080
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
O3Tavira
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
05
10152025303540
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
PM10
Tavira
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
0
1
2
3
4
5
6
7
022,5
45
67,5
90
112,5
135
157,5180
202,5
225
247,5
337,5
SO2 Tavira
Con
cent
raci
ón (
µg/m
3 )
Figura 4.16. Concentraciones medias de los contaminantes obtenidas en Tavira para cada
dirección del viento.
A la vista de las figuras se puede resaltar dos aspectos. Por un lado, en el punto
de San Roque se aprecia una similitud en las distribuciones de monóxido de carbono
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
28
(CO), óxido nítrico (NO) y PM10, con máximos en 0º (N), 45º (NE), 112,5º-135º (ESE-
SE), y 202,5º (SSO). Las fuentes de estos contaminantes parecen estar relacionadas, y
se pueden atribuir a tráfico y a las emisiones propias del núcleo urbano, a excepción de
la procedente del sector ESE-SE, donde se detecta un aumento del dióxido de azufre
(SO2), contaminante asociado a emisiones de fuentes industriales.
El ozono (O3), contaminante de origen secundario, presenta valores máximos en
el sector N-E.
Por otro lado, en el punto de Tavira, destaca un máximo en la dirección 202,5º
(SSO) de monóxido de carbono, PM10 y dióxido de azufre, lo que situaría una fuente
común de estos contaminantes en dicha dirección. Se aprecia un máximo en 90º (E) de
los óxidos de nitrógeno.
En cuanto al ozono, sus valores son superiores con vientos procedentes del
sector norte.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
29
5. Conclusiones
La realización de este trabajo se ha centrado en el estudio de la calidad del aire
del municipio de Durango a partir del muestreo y análisis de las partículas en
suspensión. El proyecto es una continuación del efectuado por este mismo grupo de
investigación en el mes de abril-mayo de 2006 y el período muestreado recoge los 15
días siguientes de los que ya se posee información.
Después de obtener los nuevos datos sobre las partículas (PM10) y su contenido
en metales pesados (hierro, manganeso, cinc, cobre, plomo, níquel y cadmio) se ha
elaborado un estudio conjunto de los dos trabajos del que se han extraído los siguientes
puntos reseñables:
1. Los niveles de partículas (PM10) son mucho más elevadas en días laborables
principalmente lunes, martes y miércoles, que durante el fin de semana. Este
comportamiento se repite en los dos enclaves registrándose los niveles mínimos
en sábado.
2. Las concentraciones más altas de PM10 se siguen detectando en el área de
Aramotz con valores puntuales que superan los 100 (µg/m3). Los niveles en San
Roque son superiores a los recogidos en el mismo periodo del año 2005, en el
que se superó el valor límite legal.
3. Existen aportes de partículas, que afectan de manera similar a la atmósfera de
las zonas del municipio examinadas (Tavira, Aramotz y San Roque)
4. La composición de metales pesados en las partículas es muy parecida en las
dos zonas con el hierro, zinc y manganeso como elementos mayoritarios. Níquel
y cadmio son los que se hallan en menor cantidad.
5. Los niveles de los metales más abundantes en el aire son superiores a los
atribuidos a ambientes típicamente urbanos y se pueden comparar a los de
lugares con importantes aportes industriales de estos elementos.
Determinación de partículas en suspensión y metales pesados en muestras de aire de Durango
30
6. La variabilidad de las concentraciones de los metales analizados en los puntos
de Tavira y Aramotz indica que las dos áreas estudiadas se encuentran
influenciadas por focos distintos de emisión de estos contaminantes.
7. Y por último, indicar que en cuanto a los contaminantes físico-químicos se han
detectado aportes de monóxido de carbono adicionales a los que se pueden
encontrar en un área urbana típica.
