Medio Ambiente

Aire

Departamento de Industria, Transición Energética y Sostenibilidad

Contaminación atmosférica

La preocupación por la problemática de la contaminación atmosférica tuvo su hito más emblemático en Octubre de 1968 con los famosos episodios de Erandio, en los que a las malas condiciones ambientales se sumaron las manifestaciones populares. A raíz de estos sucesos se iniciaron las primeras mediciones en la zona en 1970.

La promulgación de la Ley 38/1972 de Protección del Medio Ambiente Atmosférico en diciembre de 1972 y el Decreto 833/1975 que la desarrolla en febrero de 1975, cubrirían el vacío legal que existía catalizando el proceso del control de la calidad del aire, en una zona de topografía compleja y rodeada de costa.

El año 1975 por su parte supuso una etapa histórica en virtud del acuerdo que se firmó entre la entonces Corporación Administrativa Gran Bilbao, la U.A.M.(Universidad Autónoma de Madrid) y el I.N.M.(Instituto Nacional de Meteorología) haciéndose realidad la primera Red Automática para el Control y Vigilancia de la Calidad del Aire que se instalaría en el Gran Bilbao primera a nivel nacional y una de las primeras a nivel europeo. A lo largo del año 1976 entraron en funcionamiento las primeras estaciones remotas de las 12 que integraron la primera fase del proyecto, gestionada por el Ente Administrativo Gran Bilbao.

Conviene recordar que en el entorno del Gran Bilbao y en un ámbito geográfico de 15 x 10 Km. se encontraban instaladas, una siderurgia integral, dos centrales térmicas, plantas de sulfúrico a partir de tostación de piritas, una refinería, varias empresas químicas, cementeras, vidrieras etc. a lo que se sumaba un conglomerado urbano-industrial con cerca de un millón de habitantes y un tráfico cada día más intenso.

A raíz de la declaración el Gran Bilbao como zona de atmósfera contaminada en diciembre de 1977 se fueron intensificando las medidas de control y las acciones correctoras. Cabe destacar al respecto el Plan de Saneamiento Atmosférico del Gran Bilbao en 1978.

A partir de la aprobación del Estatuto de Autonomía del País Vasco, las autoridades autonómicas asumen sus competencias medioambientales y lideran la gestión de la calidad del aire en el territorio del País Vasco al ser transferido la red automática de la Corporación Administrativa del Gran Bilbao entre (Abril-Mayo) de 1981.

Una vez consolidado el Control de la Calidad del Aire en el Bajo Nervión-Ibaizábal se vio la necesidad de ampliar ésta al resto del territorio de la C.A.P.V. para lo cual se realizaron estudios previos de diagnóstico y caracterización de las zonas a controlar.

Los aspectos más significativos de esta gestión y la evolución de los estudios fueron los siguientes

  • Actualización del inventario de emisiones en el Bajo Nervión-Ibaizabal (año 1979)
  • Estudio de la dinámica y dispersión de contaminantes en el área del Nervión-Ibaizábal y caracterización meteorológica del área (año 1982)
  • Progresiva ampliación de la Red Automática de vigilancia a partir del año 1984.
  • Sustitución del sistema informático de la Red de Sensores y ampliación de estaciones remotas hasta 17 (año 1986)
  • Modelización de situaciones episódicas dispersivas en el área del Nervión-Ibaizábal: Plan de Saneamiento Atmosférico (año 1988)
  • Plan de Gestión de la Calidad del Aire en el Bajo-Nervión Ibaizábal (año 1990)
  • Un plan de saneamiento atmosférico para la Cuenca del Deva (1991)
  • Plan de Saneamiento atmosférico del Alto Nervión (1992)
  • Plan de Saneamiento Atmosférico de Donostialdea y Llanada Alavesa (1993)
  • Nueva ampliación de la Red de Control de la Calidad del Aire (31 estaciones) incorporando las estaciones automáticas del Ayuntamiento de Bilbao (1994)
  • Planes de saneamiento de Ibaizábal y Oria (3 estaciones) (1996
  • Instalación de subredes del Alto Nervión, Deva, Donostialdea y Llanada Alavesa (9 Estaciones) (1995
  • Instalación de subredes de Ibaizábal y Oria (3 estaciones) (1996
  • Incorporación de las estaciones automáticas de la Diputación Foral de Gipuzkoa, instalación de las subredes de Urola y Bidasoa y ampliación de las estaciones de la Llanada Alavesa (8estaciones) (1997)
  • Instalación de estaciones de Fondo (3 estaciones) (1998).
  • Cese de la declaración del Gran Bilbao como zona de atmosfera contaminada (2000)

A partir del año 2000 se iniciaron a medir nuevos contaminantes como el benceno o los COV .Se incorporaron también nuevas unidades móviles y se diseñó la página web para mostrar los datos.

En los años 2005 a 2012 se realizaron varios Planes de mejora de calidad del aire en diversas comarcas del territorio y hasta la fecha se han realizado diversos estudios de calidad.

Los contaminantes se pueden medir con muestreos continuos o discontinuos. En el primer de los casos se trata de un muestreo continuo a lo largo del año. Este muestreo continuo puede ser a tiempo real  (analizadores automáticos dentro de estaciones fijas) o en tiempos de 24 horas (analizadores manuales).En los muestreos discontinuos se hace una medición por periodo estacional, meses predefinidos o semanas. Para estos muestreos se dispone de unidades móviles.

Los analizadores automáticos toman la muestra de aire a tiempo real y se basan en métodos físicos o químicos para detectar el gas o partícula que se quiere medir.  El método es específico para cada contaminante. En la Red los contaminantes que se miden con analizadores automáticos son el dióxido de azufre (SO2), dióxido de nitrógeno (NO2), monóxido de carbono (CO), Ozono, benceno y partículas (PM10 y PM2.5).

Todos los analizadores automáticos cuentan con tres sistemas internos e interdependien­tes: electrónico, neumático y óptico.

  • El sistema electrónico contiene el software de operación, controla el funcionamiento del analizador y realiza automáticamente los cálculos para el reporte de los resultados.
  • El sistema neumático consta principalmente de la bomba de succión y de las conexiones y tuberías por donde circula la muestra de gas.
  • El sistema óptico es donde se aplica el método de medición del analizador, mediante procesos físicos y/o químicos, dependiendo del gas a analizar.

Los métodos físico/químicos suelen ser los siguientes:

Contaminantes

Método de medida

Dióxido de azufre

Fluorescencia pulsante de UV

Dióxido de nitrógeno

Quimioluminiscencia

Monóxido de carbono

Absorción de infrarrojo

Ozono

Absorción UV

Partículas en suspensión

Atenuación beta

Microbalanza de elemento oscilante

 

Se basa en la emisión de luz por las moléculas excitadas de SO2.Una lámpara de fluorescencia UV irradia la muestra de gas que ha entrado al analizador. Previamente se limpia con un filtro. Las moléculas de SO2 se excitan con la luz ultravioleta y al volver a su estado normal emiten una luz que es recogida por un detector La intensidad de la emisión que es proporcional a la concentración de SO2.

Se basa en el principio de que el NO y el ozono reaccionan para producir una luminiscencia característica con una intensidad linealmente proporcional a la concentración de NO.

NO + O3 -> NO2 + O2 + hυ 

Las emisiones de fotones producidas en la reacción se convierten en una señal eléctrica través del correspondiente tubo fotomultiplicador, y los dispositivos electrónicos asociados. 

Mediante este principio sólo es posible medir el NO. Cuando entra la muestra de aire al anzalizador hay una valvula que bifurca la corriente en dos circuitos, uno va hacia la cámara de NO y el otro va hacia la cámara NOx donde primero hay un convertidor transformando el NO2 de la muestra en NO para posteriormente efectuar la medida del NOx total. Una vez guardadas estas concentraciones se hay un dispositivo que calcula la concentración de NO2 utilizando las medidas de NOx y NO.

Está basado en la absorción de radiación infrarroja por las moléculas de CO, en zonas muy concretas del espectro. (Ley de Lambert-Beer)

Este método fotométrico emplea una fuente de radiación que emite en la región del infrarojo, cuyo haz se dirige hacia una celda de medida a la cual se hace llegar una muestra de aire y el gas de referencia. Un detector mide la diferente intensidad de los haces una vez que han atravesado la celda de medida, esta diferencia será proporcional a la concentración del monóxido de carbono en la muestra de aire. 

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La medición de ozono se basa en la la absorción de la radiación ultravioleta, a una longitud de onda de 253,7 nm. Cuando una muestra de aire que contiene ozono pasa al interior del analizador es irradiada con luz UV, la molécula de ozono absorbe una cantidad de luz la cual se compara con la cantidad de luz medida en una celda de referencia donde se ha eliminado el ozono para calcular la con­centración .La concentración obtenida se corrige a condiciones de temperatura y presión del interior de la celda de absorción, los cuales son medidos de manera independiente.

La medición de partículas con esta técnica de media se basa en la absorción de radiación Beta de las partículas emitida por una fuente radiactiva. Las partículas que entran en el analizador mediante una bomba de succión se retienen en un filtro (una cinta carrete de fibra de vidrio) en unos periodos de tiempo definidos. La radiación se hace pasar a través del filtro y las particulas que están retenidas reducen la intensidad del haz lo cual es detectado y convertido en señal eléctrica.

El muestreador TEOM (por sus siglas en inglés, Tapered-Element Oscillating Microba­lance) mide la cantidad de masa recolectada de una muestra de aire a una velocidad casi continua. Las partículas se recolectan en un filtro colocado en el extremo de un elemento puntiagudo oscilante, que tiene su otro extremo fijo. La frecuencia de oscilación del elemento cambia en proporción directa a la masa a medida que esta se acumula en el filtro. La cantidad de masa en la muestra recolectada se calcula a partir del cambio en la frecuencia del elemento en un período de tiempo fijo. El control de la tasa de flujo se hace mediante dos controladores de flujo másico: uno para el flujo de la muestra, desde uno a tres litros estándar por minuto y el otro para un flujo auxiliar para cumplir con las especificaciones de diseño de la entrada de muestra (16.7 l/min). La concentración de partículas se determina a partir de la masa recolectada, la tasa de flujo de la muestra y el tiempo de recolección de muestra.

  • Primarios: Son los contaminantes que se emiten directamente del foco emisor: SO2, CO y NO, partículas por combustión. No han sufrido ninguna reacción química desde que se emiten.
  • Secundarios: Son aquellos que no se emiten directamente a la atmósfera pero se generan por transformaciones quimificas en la propia atmósfera: por ejemplo el ozono, las partículas

Según el origen de la fuente los contaminantes se suelen clasificar en

  • Natural: están ligados a procesos naturales: erupciones volcánicas, erosión del suelo, descomposición de materia orgánica, emisión de compuestos por parte de organismo vivos (algunas especies vegetales pueden emitir compuestos orgánicos volátiles; .fenoles)
  • Antropogénico: tienen su origen en actividades desarrolladas por el hombre: tráfico, actividad industrial, gestión de residuos, calefacciones, etc.

Según el tipo de localización pueden ser:

  • Fijas: el foco es estático. Cualquier industria con focos de emisión de contaminantes
  • Móviles: el trafico

Los contaminantes una vez que son emitidos a la atmosfera están sujetos a dispersión y transporte, es decir a la meteorología y simultáneamente a trasformaciones químicas y físicas en contaminantes secundarios (por ejemplo partículas).

La dispersión de los contaminantes depende principalmente de las condiciones meteorológicas, de terreno y obstáculos que haya y de los focos emisores. Factores meteorológicos como el viento, puede dispersas y transportar los contaminantes a varios kilómetros del foco emisor. Asimismo las condiciones de radiación solar y humedad, pueden favorecer o desfavorecer la formación de contaminantes secundarios.

En el País Vasco dado su situación y orografía los procesos atmosféricos que se pueden dar son vientos de ladera y valles, brisas tierra-mar e inversiones térmicas.

Los contaminantes pueden tener efectos sobre la salud, el medio ambiente y también el cambio climático.

Según la AEMA (Agencia Europea de Medio Ambiente) la mayoría de estudios epidemiológicos revisados se centran en los efectos de la exposición de la contaminación atmosférica sobre el sistema respiratorio y cardiovascular.

Las partículas constituyen el contaminante que presenta más riesgos para la salud, sobre todo las de tamaño menor a 2.5 µm ya que al ser inhaladas pueden penetrar más profundamente en el sistema respiratorio.

El ozono también puede provocar problemas respiratorios y disminuir la función pulmonar.

La exposición a NO2 induce cambios en las vías respiratorias y en la función y estructura pulmonar, particularmente en estratos sensibles de la población (asmáticos, EPOC).

En último informe de la AEMA se describen los efectos de todos los contaminantes: Air Quality in Europe-2014 report.

Se miden de forma automática el SO2, el CO, el NO2, el ozono, las partículas (PM10 y PM2.5) y el benceno. También se miden de forma manual metales pesados y HAPs (hidrocarburos aromáticos policíclicos) con captadores cuyos filtros se analizan en el laboratorio.

PM10 y PM2.5

Las partículas son una compleja mezcla de sustancias orgánicas e inorgánicas suspendidas en al aire, tanto de origen natural como de fuentes antropogénicas.

Las partículas pueden ser primarias, es decir emitidas directamente por las fuentes, o secundarias, formadas por oxidación y transformación de emisiones gaseosas primarias. Los principales precursores para este tipo de partículas secundarias son el SO2, NOx, NH3 y VOC. El SO2, NOx y NH3, reaccionan y forman amonio, sulfatos y nitratos que condensan y forman nuevas partículas denominadas aerosoles inorgánicos secundarios (SIA). Ciertos VOC se oxidan a compuestos menos volátiles que forman los aerosoles orgánicos secundarios (SOA).

Se clasifican dependiendo del diámetro aerodinámico, así las partículas PM10 son aquellas con un diámetro menor de 10 µm y las partículas PM2,5 aquellas con un diámetro menor de 2,5 µm.

OZONO

A nivel superficial el ozono no es emitido por ninguna fuente sino que se forma con la luz solar cuando ciertos compuestos químicos reaccionan, estos incluyen inicialmente NO, NO2 y COV. La química de la formación y transformación es compleja.

Los óxidos de nitrógeno son emitidos durante los procesos de combustión (principalmente en la industria y en el transporte), los compuestos orgánicos volátiles son emitidos por un número de fuentes importantes antropogénicas pero también por la vegetación (con dependencia de la temperatura).

Los niveles más altos de ozono se dan en las estaciones alejadas de los principales focos de precursores y bajo su influencia a escala local y/o regional.

NO2

El dióxido de nitrógeno (NO2) es un gas reactivo que se forma principalmente de la oxidación del monóxido de nitrógeno (NO).

La principal fuente de NOx, término usado para la suma de NO2 y NO, son los procesos de combustión a alta temperatura: generación de energía, calefacciones y motores de vehículos. La mayor parte de las emisiones se producen como NO y una pequeña parte (5-10%) directamente en forma de NO2 en la mayoría de los procesos de combustión salvo en los motores diesel (algunos vehículos diesel pueden emitir hasta un 70% del NOx como NO2).

SO2

El dióxido de azufre se produce en la combustión de combustibles sólidos, como el carbón, y líquidos derivados del petróleo, además de en la fundición de minerales con contenido de azufre. Por tanto las principales fuentes antropogénicas son la generación de energía, los vehículos diésel y algunas industrias. Por otro lado las emisiones volcánicas son la principal fuente natural.

El SO2 contribuye a la formación de PM2,5 y de compuestos ácidos que se depositan en los ecosistemas.

CO

El monóxido de carbono es un gas que se emite en la combustión incompleta de combustibles fósiles y biocombustibles. El transporte por carretera es la principal fuente de emisión, que por otro lado se ha reducido significativamente con la introducción de los convertidores catalíticos. Los mayores niveles se encuentran en áreas urbanas en zonas de tráfico intenso.

El CO puede contribuir al aumento de los niveles de fondo de O3, ya que en su lento proceso de oxidación para formar CO2 también se genera O3.

Metales pesados

Los metales pesados como el plomo, níquel, cadmio y arsénico son contaminantes comunes en el aire y son emitidos principalmente por algunas actividades industriales y la combustión de carbón. Aunque sus niveles en ambiente son bajos, su deposición y el consecuente aumento de su contenido en suelos, sedimentos y organismos puede afectar posteriormente vía la ingesta de alimentos (cadena trófica).

La exposición humana a concentraciones en ambiente de Pb, Ni, Cd y As por encima del límite o valore objetivo está limitado a unas pocas áreas en Europa relacionadas con plantas industriales concretas.

Benceno

La combustión incompleta de combustibles líquidos es la principal fuente de emisión de benceno. El 80-85% de las emisiones en Europa son debidas al tráfico de vehículos. Otras fuentes son las refinerías y la manipulación, distribución y almacenaje de petróleos.

NH3

Para el amoniaco no existe límite ni valor guía pero se recomienda su medida. Es un precursor importante de partículas y al igual que el NOx contribuye a la eutrofización de los ecosistemas

Fecha de última modificación:  12/04/2016