Evaluación de los niveles de metales pesados e hidrocarburos aromáticos policíclicos (haps) en aire ambiente en zonas afectadas por fuentes puntuales en Cantabria

Resumen

El material particulado (PM) sigue siendo uno de los contaminantes atmosféricos que más preocupa a las autoridades europeas y cuyos niveles en numerosas regiones de Europa siguen siendo elevados. Además, su composición química y tamaño de partícula son las características que más afectan a la salud humana. Las actividades antropogénicas incrementan tanto los niveles de PM10 como los microcontaminantes que éste contiene, como metales pesados e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs). En algunas situaciones, la contribución local de fuentes antropogénicas puede jugar un papel importante en el cumplimiento de la legislación ambiental. En el caso particular de Cantabria, tal como se pone de manifiesto en el capítulo 1, el análisis de los niveles de PM10 en las estaciones fijas pertenecientes a la Red de Control y Vigilancia de la Calidad del Aire de Cantabria, gestionada a través del CIMA (Centro de Investigación del Medio Ambiente) permite identificar tres estaciones con numerosas superaciones de los niveles diarios de PM10, especialmente entre 2003 y 2007, Los Corrales de Buelna, Barreda y Cros (Maliaño), pertenecientes a los municipios de Los Corrales de Buelna, Torrelavega y Camargo, respectivamente. Esto ha obligado a la Consejería de Medio Ambiente del Gobierno de Cantabria a elaborar planes de mejora locales de la calidad del aire respecto a PM10 para los tres municipios mencionados. En los tres casos, dada la actividad industrial local, se considera como hipótesis que los niveles de PM10 y de sus microcontaminantes están necesariamente afectados por fuentes puntuales locales. En base al escenario descrito, el presente estudio aborda los siguientes objetivos: ¿ Adquisición de un mejor conocimiento de los niveles de diferentes microcontaminantes (metales, semimetales y HAPs) presentes en el PM10 en áreas de Cantabria afectadas por fuentes puntuales, en particular en áreas sometidas a planes locales de mejora de la calidad del aire por PM10: Barreda (Plan de Torrelavega), Los Corrales de Buelna (Plan de Los Corrales de Buelna), Guarnizo (Plan de Camargo). ¿ Estudio preliminar de las principales fuentes de emisión locales que afectan a los niveles de HAPs en las áreas de estudio. ¿ Empleo de técnicas gráficas para el estudio de las fuentes de emisión locales más relevantes que contribuyen a los niveles de metales pesados en las áreas de estudio. El muestreo del PM10 lo llevó a cabo el CIMA en los periodos 2008-2010 para metales pesados y semimetales y 2008-2009 para HAPs en los 3 puntos de muestreo para, posteriormente, llevar a cabo la determinación analítica por el grupo de trabajo, basándose en la norma UNE-EN 14902:2006 para As, Cd, Ni, Pb, Cu, Cr, Ti, Mn, V, Mo, Sb, Fe y Zn y la norma UNE-EN 15549-2008 para naftaleno, acenaftileno, acenafteno, fluoreno, fenantreno, fluoranteno, antraceno, pireno, benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno, benzo(a)antraceno, benzo(j)fluoranteno, benzo(a)pireno, criseno, benzo(ghi)perileno, indeno(123-cd)pireno y dibenzo(ah)antraceno, por ser éstas las que establece el R.D. 102/2011 como métodos de referencia. Los niveles de elementos traza y HAPs se estudian en los capítulos 2 y 3 respectivamente, en cuanto a la superación de los valores objetivo establecidos por el R.D. 102/2011 para As, Cd, Ni, Pb y BaP, así como en cuanto a los niveles reportados en otras ubicaciones tanto a nivel nacional como internacional. Seguidamente se lleva a cabo un estudio de la variabilidad espacial y temporal de los niveles de los contaminantes estudiados (metales y semimetales en el capítulo 2, y HAPs en el capítulo 3). El estudio de variabilidad espacial se lleva a cabo mediante la aplicación del coeficiente de divergencia y del coeficiente de correlación de Pearson, mientras que el estudio de la variabilidad temporal se realiza comparando cada año de estudio, así como, los períodos frío y cálido. Posteriormente, como una primera aproximación a la identificación de las fuentes de emisión de los contaminantes estudiados se analiza el coeficiente de correlación de Pearson tanto para los contaminantes tratados en el presente trabajo entre sí como de estos con otros contaminantes mayoritarios y con variables meteorológicas en busca de elevadas correlaciones que puedan indicar procedencias similares. En una siguiente fase se profundiza en el estudio sobre el aporte de fuentes, ya que es un ejercicio crucial para la determinación de las estrategias de control de la contaminación atmosférica, lo que se aborda de dos maneras distintas para cada grupo de contaminantes sujetos al presente trabajo. Por un lado, se estudia la procedencia de los HAPs mediante el empleo de ratios de diagnóstico siguiendo la metodología descrita en el capítulo 3, y por otro lado en el capítulo 4 se aborda el estudio de la contribución de fuentes puntuales de metales mediante la aplicación de métodos gráficos basados en la evaluación de los niveles de los elementos seleccionados y la dirección del viento. Las conclusiones más relevantes del presente estudio se pueden resumir en un origen pirogénico de los HAPs, debido principalmente al empleo de vehículos diesel en Barreda y Guarnizo, mientras que en Los Corrales de Buelna los ratios de diagnóstico se asocian a un uso mixto de gasolina y diesel, coincidiendo con una ubicación más urbana de esta última estación, así como en un origen mayoritariamente industrial de los metales seleccionados para su estudio mediante diagramas polares. En particular, se pueden identificar instalaciones de trefilado y fundición como principales contribuyentes a los niveles de Pb y Zn en Los Corrales de Buelna. En Barreda, los diagramas polares de Cu y Cr señalan al tráfico por carretera y a las grandes instalaciones de combustión, respectivamente, como las fuentes más relevantes. Por último, el estudio de la bahía de Santander, donde se ubica la estación de Guarnizo, lleva a la conclusión de que las instalaciones de fundición de hierro, y fabricación de acero y de ferroaleaciones de manganeso son las principales responsables de los niveles de Zn, Fe y Mn en el aire ambiente.