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Determinación y evaluación de los principalesindicadores de contaminación atmosférica en
el municipio de Muskiz, Bizkaia
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Universidaddel País Vasco
Euskal HerrikoUnibertsitatea
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Universidaddel País Vasco
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Determinación y evaluación de los principales indicadores de
contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz,
Bizkaia
Equipo de Trabajo
Dra. Lourdes Cantón
Dr. Miguel Ángel Barrero
Aitor Berasaluce
Maider Goikoetxea
Olatz Goikoetxeaundia
Grupo de Ingeniería Química
Facultad de Ciencias Químicas
Universidad del País Vasco
San Sebastián, noviembre de 2012
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Agradecimientos
El equipo de trabajo quiere expresar su más sincero agradecimiento a las
personas y entidades que han hecho posible la realización de este estudio. En
especial, a la técnico de Medio Ambiente del Ayuntamiento de Muskiz, Ana Carcelén,
sin cuya valiosa colaboración este proyecto no habría podido llevarse a cabo, al
Ayuntamiento de Muskiz, y al Gobierno Vasco, por las facilidades que nos han ofrecido
para su realización.
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
ÍndiceÍndiceÍndiceÍndice
1. Introducción y objetivos ........................................................................................ 2
2. Descripción del área de estudio ........................................................................... 5
3. Toma de muestras y metodología analítica ........................................................ 10
3.1. Partículas en suspensión y metales ............................................................ 10
3.2. Compuestos orgánicos volátiles (COVs) ..................................................... 12
3.3. Contaminantes mayoritarios (Red de Vigilancia de la Calidad del Aire) ...... 13
4. Resultados ......................................................................................................... 16
4.1. Partículas en suspensión y metales ............................................................ 16
4.1.1. Partículas en suspensión .................................................................... 17
4.1.2. Metales en partículas en suspensión ................................................... 20
4.1.2.1. Evaluación de las concentraciones de metales con la dirección del
viento .......................................................................................... 34
4.1.2.2. Evaluación de las correlaciones de los metales ........................... 36
4.2. Compuestos Orgánicos Volátiles ................................................................ 39
4.2.1. Evaluación de las concentraciones de COVs con la dirección del viento
...................................................................................................................... 61
4.2.2. Análisis de correlaciones entre compuestos orgánicos volátiles .......... 64
4.2.3. Análisis de los compuestos benceno, tolueno y xileno (BTX)
proporcionados por la cabina de San Julián ...................................... 68
4.2.4. Comparación con los datos de COVs de anteriores estudios .............. 77
4.3. Contaminantes fisicoquímicos .................................................................... 81
4.3.1. Evaluación de los ciclos diarios y semanales de los contaminantes .... 93
4.3.2. Evaluación de las concentraciones con la dirección del viento .......... 100
5. Normativa de Calidad del Aire .......................................................................... 104
5.1. Aplicación de la normativa a los datos del estudio .................................... 104
5.2. Índice de Calidad del Aire en el municipio de Muskiz en el año 2011 ....... 109
6. Conclusiones .................................................................................................... 114
7. Bibliografía ....................................................................................................... 119
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
1. Introducción y objetivos1. Introducción y objetivos1. Introducción y objetivos1. Introducción y objetivos
Los núcleos de población están experimentando en la actualidad cambios muy
significativos en relación al mejor uso y aplicación de los recursos naturales. Términos
como reducir, reciclar, reutilizar, etc, son cada vez más comunes en la conservación
de nuestro entorno medioambiental.
El desarrollo de nuevas tecnologías cada vez más respetuosas con el medio
atmosférico y por otra parte, el establecimiento de normativas restrictivas en cuanto a
la emisión de contaminantes, son dos actuaciones esenciales dirigidas a mejorar la
calidad de nuestro entorno de vida. Sin embargo, todavía existen numerosos y muy
diversos focos de emisión de sustancias contaminantes al aire que alteran su
composición y son susceptibles de provocar efectos sobre la población (Schwartz y
col., 2001; Dockery D.W., 2009; Gurjar y col., 2010; Billionnet y col., 2012).
Las ciudades, y en general los núcleos urbanos, son entornos en los que se
desarrollan actividades en contacto directo con sus habitantes entre las que destaca,
principalmente, el tráfico rodado, al que se le adjudica una contribución muy elevada
de los contaminantes presentes en el aire, las emisiones procedentes de actividades
domésticas, o las incorporadas al ambiente a través de determinados procesos de tipo
industrial emplazados en los municipios o en su entorno (Brocco y col., 1997; Montells
y col., 2000; Harrison y col., 2001; Barrero y Cantón, 2007; Putaud y col., 2010).
De esa manera, el medio atmosférico se ha convertido es un receptor de
constantes aportes de sustancias de naturaleza muy diversa, procedentes de focos
tanto naturales como antropogénicos, que requieren ser estudiados con detalle a fin de
poder conocer las condiciones reales del medio.
Con todo ello, a la hora de plantear la realización de un estudio sobre la calidad
del aire en un determinado entorno se debe fijar la atención en aquellos contaminantes
de interés medioambiental y, en especial, los contemplados en la normativa sobre el
tema.
En estos momentos, la legislación vigente en el marco de la Comunidad Europea
sobre calidad de aire en inmisión (Directiva 2008/50/CE) establece el listado de
contaminantes a medir, los sistemas para realizar estas mediciones, y la obligación
extendida a todos los miembros de designar los responsables que aseguren la calidad
del aire y proporcionen la información al público. En el caso de la Comunidad
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Autónoma del País Vasco, el Departamento de Medio Ambiente del Gobierno Vasco
dispone de una Red de Vigilancia de la Calidad del Aire que proporciona datos en
continuo acerca de los contaminantes mayoritarios regulados por la directiva:
monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, ozono, dióxido de azufre, todos ellos en la
fase gaseosa del aerosol, y partículas en suspensión con diámetro inferior a 10 µm,
denominadas PM10.
Sin embargo, hay otros contaminantes regulados, como ciertos metales pesados
y compuestos orgánicos volátiles, cuya determinación requiere sistemas de muestreo
y análisis muy específicos, que no se pueden llevar a cabo en las unidades
automáticas de control atmosférico y que, en este caso han sido abordados por el
Grupo de Ingeniería Química de la UPV-EHU en San Sebastián.
Evidentemente, todos esos contaminantes que llegan a la atmósfera se
encuentran directamente afectados por las propias condiciones meteorológicas del
medio. Variables como la dirección y velocidad del viento, son factores que determinan
su comportamiento en el aire, haciendo que reaccionen entre sí, se modifiquen física y
químicamente, etc, y todo ello, a lo largo del tiempo que estén en la atmósfera. Como
consecuencia, a la hora de efectuar un diagnóstico sobre el mayor o menor nivel de
contaminación en un lugar concreto, es preciso realizar un estudio continuado en el
tiempo que permita analizar la evolución de sus niveles para lo que se requiere la
recopilación de toda la información disponible en el punto objeto de estudio.
El proyecto que se recoge en esta memoria ha tenido como principal objetivo
conocer la calidad del aire en la población de Muskiz, en concreto en dos áreas,
localizadas, una, en el centro urbano (que hemos denominado la Estación) y, otra, en
la zona de San Julián.
Esta no ha sido primera de las investigaciones que este Grupo de Ingeniería
Química ha llevado a cabo en el municipio. En el año 2003 se inició una campaña
anual de muestreo y determinaciones analíticas en el punto de la Estación para
posteriormente, y de manera paralela, incorporarse al proyecto el segundo punto de
San Julián. Los resultados de aquellos trabajos cubrieron la determinación de los
parámetros recogidos en la normativa de la época y por tanto, las mediciones de
partículas se refirieron al total de partículas en suspensión (TPS) y no a las PM10
actuales. En el caso de la fase gaseosa, los compuestos analizados se recogen dentro
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de los compuestos orgánicos volátiles, estudiados en este trabajo y ello ha permitido
realizar un estudio de comparación de los dos periodos.
Los proyectos anteriores y el que aquí se presenta fueron subvencionados por el
Ayuntamiento de Muskiz y en todos ellos se ha contado con la colaboración del
Departamento de Medio Ambiente del Gobierno Vasco, que ha proporcionado los
datos de los parámetros determinados en las cabinas de control automático instaladas
en los dos puntos muestreados.
Conseguir el objetivo señalado ha supuesto contar con el conocimiento y las
tecnologías apropiadas a fin de cubrir aspectos como:
1. El diseño de una estrategia de muestreo que asegure la representatividad de
la toma de muestras, tanto del material particulado en suspensión como de la
fase gaseosa.
2. La identificación y cuantificación de los distintos componentes, orgánicos
(Compuestos Orgánicos Volátiles, COVs) e inorgánicos (metales pesados),
presentes en el aire a partir del empleo de técnicas específicas y al mismo
tiempo selectivas de los productos a determinar.
3. El estudio de los contaminantes mayoritarios en la atmósfera y la evaluación
de su comportamiento influenciado por parámetros meteorológicos
característicos de la zona a estudiar.
4. El análisis conjunto de todas las variables químicas, físicas, meteorológicas,
etc, con el fin de:
- evaluar los cambios que se han producido, a nivel cualitativo y
cuantitativo, en las sustancias analizadas durante el periodo del proyecto,
- determinar el grado de contaminación del aire de la zona a partir de la
comparación de los resultados con la normativa vigente sobre el tema y
también con los datos de trabajos previos,
- conocer el Índice de Calidad del Aire siguiendo los criterios propuestos
por el Gobierno Vasco para su obtención,
- disponer de información en el tiempo sobre las condiciones en las que
se halla el medio atmosférico de la zona e iniciar la creación de una base de
datos donde se vayan incorporando los resultados de posteriores estudios.
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
2. Descripción2. Descripción2. Descripción2. Descripción del área de estudiodel área de estudiodel área de estudiodel área de estudio
Muskiz es un municipio ubicado en el extremo occidental de la costa de Bizkaia
(43º15’ N, 2º55’ O), en la desembocadura del río Barbadun, y cuenta con 7334
habitantes (Eustat, censo de 2011). El municipio consta de varios núcleos de
población más o menos dispersos, como San Juan, San Julián, Pobeña o Santelices,
por citar algunos. Limita al norte con el Mar Cantábrico, al este con Zierbena y Abanto,
al sur con Galdames y al oeste con la Comunidad Autónoma de Cantabria. Está
situado en un valle rodeado de montes con elevaciones comprendidas entre los 200 y
los 600 m. En su entorno se sitúan varias industrias, entre las que destaca por su
extensión Petronor, la única refinería de petróleo de la Comunidad Autónoma Vasca
(Figura 2.1).
Figura 2.1. Entorno de Muskiz y ubicación de los puntos de muestreo.
San Julián
Estación
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Muskiz se ubica en una zona de clima oceánico atlántico, caracterizado por
temperaturas suaves durante todo el año, con inviernos frescos y veranos templados,
y precipitaciones abundantes, algo más frecuentes en el periodo invernal.
Dentro del área urbana de Muskiz, se han seleccionado dos puntos de muestreo
(Figura 2.1). El primero está localizado en el entorno de la estación de Renfe, en la
calle Giba Fregenal, en la cabina perteneciente a la Red de Vigilancia de la Calidad del
Aire del Gobierno Vasco. El segundo, en el barrio de San Julián, junto a la estación de
la Red de Vigilancia de la Calidad del aire ubicada en ese punto. La distancia entre
ambos puntos es de unos 1300 m, prácticamente en el eje norte-sur.
En ambas estaciones se dispone de sendas estaciones meteorológicas, que
miden la temperatura, humedad relativa, presión atmosférica, radiación solar y
velocidad y dirección del viento. Los estadísticos descriptivos de los promedios diarios
de las variables meteorológicas medidas en el punto de la Estación y en San Julián
durante el año 2011 se muestran en la Tabla 2.1.
Tabla 2.1. Estadísticos descriptivos (mínimo, máximo, media, desviación típica) de los
promedios diarios de las variables meteorológicas medidas en los puntos de la Estación y de
San Julián, en 2011.
mín. máx.
media (inv)
media (ver)
media desv. típ. N
humedad relativa (%) 37 94 75 77 75 11 365 presión atmosférica (mb) 988 1038 1023 1014 1016 8 363 radiación solar (W/m2) 9 336 56 203 132 85 365 temperatura (ºC) 4,8 27,1 10,6 19,7 16,3 4,4 365 velocidad del viento (m/s) 0,8 5,9 2,2 1,8 1,9 0,8 365
humedad relativa (%) 33 91 72 74 71 11 362 presión atmosférica (mb) 988 1034 1021 1014 1016 8 361 radiación solar (W/m2) 5 327 58 206 134 87 361 temperatura (ºC) 5,0 27,1 10,6 19,5 16,3 4,2 361 velocidad del viento (m/s) 1,0 10,5 3,2 2,7 3,2 1,4 361
Como es de esperar, los valores registrados por ambas estaciones son muy
parecidos. La variable que muestra una diferencia mayor es la velocidad del viento,
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
cuya medida puede estar influenciada por la proximidad de obstáculos. En este caso,
la cabina ubicada en la zona de la Estación se encuentra en una zona más abierta y
es la que vamos a considerar como representativa de la zona en el análisis de la
dirección del viento que se efectuará después.
Los valores de la Tabla 2.1 son propios de un clima oceánico atlántico, con una
temperatura media invernal de unos 11ºC y una media estival de 20ºC. Los valores
mínimos (5ºC) y los máximos (27ºC) son suaves, y la oscilación térmica es, como se
puede apreciar, pequeña. La humedad relativa es elevada (más del 70%), como
corresponde a un ambiente costero.
En cuanto a la velocidad y dirección del viento, se han analizado los datos
recogidos por la cabina de la zona de la Estación, por corresponder a un área más
abierta y con menos obstáculos, como se ha mencionado. La Figura 2.3 recoge la rosa
de frecuencia de vientos en Muskiz, clasificados según la velocidad, obtenida con los
datos de 2011. Los intervalos corresponden aproximadamente a los vientos con
velocidades por debajo de la media (que se pueden asociar a los denominados
“calma” y “ventolina” en la escala de Beaufort), entre la media y la media más una
desviación típica (“flojitos”), y por encima de este valor (“flojos” y más intensos). La
dirección más frecuente se observa en el sector S-SSO, en la que el viento sopla en
Muskiz más del 37% del tiempo, y si se considera el sector SSE-SSO comprende casi
la mitad del tiempo. Los vientos más fuertes se producen en la dirección SSO, en la N
y en la O.
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
O
ONO
NO
NNO
< 1,85 m/s 1,85 - 3,00 m/s > 3,00 m/s
Figura 2.3. Rosa de frecuencia de vientos clasificados según la velocidad.
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Queda patente en la figura la escasez de vientos procedentes del amplio sector
NNE-ESE, incluso aun cuando no se sectorizan las diferentes direcciones, tal y como
se puede apreciar en la Figura 2.4.a, que ilustra la frecuencia de cada dirección, con
una resolución de 1º (circunferencia = 360º). Esta figura es la misma que la 2.3 en la
que se han sumado las diferentes categorías de la velocidad del viento, con la
diferencia de la ya comentada mayor resolución.
Se ha mencionado que los vientos del sector S-SSO prevalecen en más de un
37% del tiempo, cuando se considera el tiempo total de un año. Si el periodo tenido en
cuenta es diferente, esta situación puede cambiar, ya que la dirección del viento está
sujeta a variaciones estacionales, tal y como queda reflejado en la Figura 2.4.b en la
que se ha representado la frecuencia de la dirección del viento en las dos épocas
extremas del año, verano e invierno. En invierno la dirección prevalente es la SSO,
con más del 38%, que pasa a ser del 16% en verano, un porcentaje muy similar al que
se obtiene en la dirección N en dicha época estival (15%). De hecho, en verano la
frecuencia de vientos de componente N aumenta considerablemente.
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
O
ONO
NO
NNO
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
O
ONO
NO
NNO
Figura 2.4. Rosas de frecuencia de dirección de viento a) todo el año b) en invierno
(azul) y en verano (rojo).
Por otro lado, la dirección del viento, como el resto de variables meteorológicas,
además de estar sujeta a ciclos estacionales, experimenta variaciones cíclicas diurnas.
Estas variaciones son diferentes según la época del año tal y como queda reflejado en
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
la Figura 2.5. En invierno la dirección prevalente tanto por la noche como por el día es
del SSO (202,5º), mientras que a medida que el gradiente térmico entre la tierra y el
mar se hace mayor (hacia el verano), se favorece el régimen de brisas, con alternancia
de brisas marinas por el día (dirección N, 0º) y de tierra por la noche (SSO). Cuando la
tierra se ha calentado lo suficiente por efecto de la radiación solar es cuando se
desarrolla la brisa marina, cosa que ocurre hacia las 11h (UTC) en otoño, 10h en
primavera y 9h en verano. El tiempo en que se mantiene también varía, siendo en
verano el periodo en el que mayor tiempo sopla el viento con dirección norte.
0
45
90
135
180
225
270
315
360
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
primaveraveranootoñoinvierno
dire
cció
n de
l vie
nto
(º)
hora (UTC) Figura 2.5. Dirección de viento más frecuente para cada hora del día, según la época del
año.
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3. Toma de muestras y metodología analí3. Toma de muestras y metodología analí3. Toma de muestras y metodología analí3. Toma de muestras y metodología analíticaticaticatica
Los protocolos de muestreo y tratamiento analítico de las muestras estudiadas
en este proyecto se corresponden con los descritos en las memorias previas sobre la
zona y en otros estudios de características similares a las de este trabajo que se han
elaborado por el mismo grupo de investigación (Cantón y col, 2007a; Cantón y col,
2008; Cantón y col, 2009b; Cantón y col, 2010b; Berasaluce, 2011). Ello ha permitido
poder disponer de resultados analíticamente comparables a los obtenidos en
anteriores campañas.
A continuación se indica la infraestructura y metodología analítica utilizadas en el
proyecto. Hay que señalar que el análisis de los contaminantes determinados en los
aerosoles se ha llevado a cabo en los laboratorios del Grupo de Ingeniería (UPV-EHU)
de la Facultad de CC. Químicas en San Sebastián.
3.1. Partículas en suspensión y metales3.1. Partículas en suspensión y metales3.1. Partículas en suspensión y metales3.1. Partículas en suspensión y metales
La toma de muestras de las partículas en suspensión se ha realizado mediante
captadores de alto volumen equipados con cabezales que permiten recoger aquellas
con diámetro aerodinámico inferior a 10 µm (PM10) (Figura 3.1).
Los muestreos fueron de 24 horas de duración, a un caudal de 30 m3/h (720 m3
de volumen de muestra), y se efectuaron con una periodicidad de dos veces por
semana desde julio de 2011 a finales de junio de 2012, de forma simultánea en ambos
puntos de muestreo. El total de muestras válidas recogidas en paralelo has sido de
190 (95 muestras en cada punto).
Se han empleado filtros de fibra de cuarzo Whatman QM-A, circulares de 150
mm de diámetro, caracterizados por tener un bajo contenido de metales pesados (Bem
y col., 2002; USEPA Method IO-3.1).
Una vez que se recogieron las partículas, los filtros se acondicionaron a
temperatura y humedad constantes para determinar el PM10 por gravimetría, es decir
mediante la diferencia de pesada de los filtros antes y después de la toma de las
muestras.
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Figura 3.1. Captador de alto volumen MCV equipado con cabezal de muestreo de PM10.
Una vez pesados los filtros, la determinación de los metales presentes en las
partículas en suspensión se llevó a cabo a través de un proceso de digestión de la
muestra, en medio ácido a una temperatura de 100ºC, seguido de un análisis
mediante la técnica de Espectroscopía de Plasma Inducido-Espectrometría de Masas
(ICP-MS).
Entre los metales determinados se incluyen los analizados en los proyectos
previos: cadmio (Cd), cobre (Cu), hierro (Fe), manganeso (Mn), níquel (Ni), plomo (Pb)
y zinc (Zn), junto a otros que se han considerado de interés para la realización de este
nuevo estudio: arsénico(As), antimonio (Sb), bario (Ba), sodio (Na), magnesio (Mg),
potasio (K), estroncio (Sr), cromo (Cr), cobalto (Co), talio (Tl) y vanadio (V).
La cuantificación del contenido de metal de las muestras se ha llevado a cabo a
partir de calibrados con patrones comerciales de los distintos metales, de manera que
los resultados obtenidos se expresan en ng/m3. Por cada serie de muestras se analiza
un blanco siguiendo el mismo tratamiento analítico que las muestras, que se utilizan
tanto para controlar el proceso como para determinar los límites de detección. Éstos
se han definido como tres veces la desviación estándar del valor obtenido para el
análisis de una serie de 10 blancos.
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
3.2. Compuestos orgánicos volátiles (COVs)3.2. Compuestos orgánicos volátiles (COVs)3.2. Compuestos orgánicos volátiles (COVs)3.2. Compuestos orgánicos volátiles (COVs)
La recogida de muestras para la determinación de compuestos orgánicos
volátiles (COVs) se ha efectuado mediante bombas de muestreo personal (SKC
Universal de Luxe) y tubos adsorbentes de carbón activo Orbo-32 que se exponen en
la Figura 3.2. El protocolo de toma de muestras corresponde al empleado en los
muestreos anteriores y en otros estudios sobre COVs en zonas de características
parecidas a las que compete el proyecto (Barrero, 2001; Cantón y col., 2004;
Blázquez, 2004; Cantón y col., 2007b; Cantón y col., 2009b; Goikoetxea, 2011).
Bomba de aspiración Tubo adsorbente
Figura 3.2. Representación de la bomba y tubo utilizados para el muestreo.
Al igual que con las partículas en suspensión, PM10, el muestreo ha contemplado
la toma de dos muestras semanales, de 24 h, a lo largo del proyecto, de manera que
la recogida de ambos tipos de muestras fuera coincidente en el tiempo.
El caudal de captación para la fase gaseosa ha sido de 1000 mL/min y la
determinación analítica de los compuestos retenidos en el tubo adsorbente se ha
realizado mediante la técnica de Cromatografía de Gases con Detector de Ionización
de Llama (GC-FID).
Para la identificación de los compuestos se ha recurrido a la técnica de
Cromatografía de Gases acoplada a la Espectrometría de Masas (GC-MS). La
cuantificación de los COVs se ha llevado a cabo utilizando un patrón externo
multicomponente, constituido por una mezcla de los compuestos a analizar más
representativos, y que es analizado diariamente.
Lana de vidrio
Sentido del flujo
Espuma polimérica
Carbón activo
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
3.3. Contaminantes mayoritarios (Red de Vigilanc3.3. Contaminantes mayoritarios (Red de Vigilanc3.3. Contaminantes mayoritarios (Red de Vigilanc3.3. Contaminantes mayoritarios (Red de Vigilancia de ia de ia de ia de
la Calidad del Aire)la Calidad del Aire)la Calidad del Aire)la Calidad del Aire)
El Departamento de Medio Ambiente del Gobierno Vasco cuenta con una amplia
Red de Vigilancia de la Calidad del Aire (RVCA) integrada por una serie de estaciones
equipadas con analizadores automáticos (Figura 3.3), que determinan en continuo, o
de forma semi-continua, las concentraciones de los contaminantes regulados por la
normativa vigente sobre aire en inmisión: monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno,
ozono, partículas en suspensión y dióxido de azufre. Esta información se suele
completar con estaciones meteorológicas que recogen datos acerca de la dirección y
velocidad del viento, temperatura, humedad relativa, presión atmosférica y radiación
solar. En el municipio de Muskiz hay dos cabinas, ubicadas en la zona de la estación
de Renfe y en San Julián.
Figura 3.3. Equipamiento más habitual de las cabinas de la RVCA.
cabezal de PM 10
torre meteorológica - dirección y velocidad del viento - temperatura - humedad relativa - presión atmosférica - radiación solar
medidor de partículas adquisición de datos
analizador de ozono analizad or de dióxido de azufre
analizador de monóxido de carbono
anal izador de óxidos de nitrógeno
generador de “aire cero”
estabilizador de tensión
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Cada uno de los parámetros proporcionados por las estaciones de la RVCA está
vinculado a un método de análisis determinado, regulado en la normativa vigente
sobre calidad del aire en inmisión. En las siguientes líneas se describen las
metodologías de los contaminantes mayoritarios analizados.
El monóxido de carbono se determina por fotometría infrarroja no dispersiva,
aprovechando la energía de absorción infrarroja característica de la molécula de CO.
Hay dos tipos: aquellos con dos cámaras en los que la concentración de monóxido de
carbono se obtiene por diferencia entre la absorción de la muestra y una célula de
referencia que contiene los principales gases interferentes (CO2 y vapor de agua), y
los de correlación de filtro de gas, en los que la celda de medida se irradia con un haz
infrarrojo que se intercepta mediante una rueda giratoria que alternativamente
proporciona un haz sin filtrar (haz de medida) y otro filtrado (haz de referencia). La
concentración de CO se obtiene en ambos casos por diferencia de absorción.
Los óxidos de nitrógeno se determinan aprovechando la reacción del NO con
el ozono para formar NO2. Esta es una reacción quimiluminiscente en la que parte de
las moléculas de NO2 que se forman están en un estado excitado y emiten una
radiación característica al volver a su estado fundamental. La muestra de aire se pasa
por un filtro para eliminar las partículas y se divide en dos líneas. Por una el aire pasa
directamente a la cámara de reacción y por la otra se le hace pasar a través de un
convertidor catalítico que reduce todo el NO2 a NO antes de que llegue a la cámara de
reacción. En esta cámara se produce la reacción con el ozono, generado por un
ozonizador interno, y la radiación producida se detecta y amplifica. La cantidad de NO2
se determina por diferencia entre la de NO (primera línea) y la de NOx (segunda línea).
La medida de ozono se basa en la absorción de radiación ultravioleta por parte
de la molécula de O3. La muestra de aire se conduce a través de un filtro para eliminar
las partículas y se bifurca en dos canales. Uno de ellos pasa a través de un catalizador
que elimina el ozono de la muestra y llega a la celda de referencia y el otro va
directamente a la celda de medida. Ambas celdas se irradian con un haz de radiación
ultravioleta de 253,7 nm y se mide la absorbancia producida mediante sendos
detectores. La cantidad de ozono se determina por diferencia entre ambas celdas.
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Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Para determinar las PM10 (o las PM2,5), partículas en suspensión con diámetro
aerodinámico inferior a 10 µm (ó 2,5 µm), se recurre generalmente a dos sistemas. El
primero de ellos se basa en la atenuación de la radiación β cuando pasa a través de
un filtro de fibra de vidrio en el que se han retenido las partículas. Un detector mide la
atenuación de la radiación que atraviesa el filtro, que es proporcional a la masa de
partículas depositada. El otro sistema, de aparición más reciente, se basa en una
microbalanza oscilante (TEOM) que consiste en un tubo de vidrio con un extremo
sujeto y otro libre, en el que se encuentra un filtro donde se depositan las partículas, y
que vibra en función de la masa de partículas depositada.
El dióxido de azufre se analiza irradiando la muestra de aire, previamente
filtrada para eliminar las partículas, con pulsos de luz ultravioleta de 216 nm. Las
moléculas de SO2 se excitan y emiten una radiación luminosa característica
fluorescente de 350 nm al volver a su estado fundamental, que es detectada por un
fotomultiplicador. Las interferencias producidas por otros gases y humedad se eliminan
mediante filtros ópticos para las radiaciones incidente y fluorescente.
Junto al equipamiento descrito, las estaciones están dotadas de una serie de
bombas para aspirar el aire, filtros de recolección de partículas, trampas de humedad,
botellas y equipos de calibración, sistemas de aire acondicionado y de extinción
automática de incendios.
Los datos recogidos se envían a través de la línea telefónica al Centro de
Control de la RVCA en Bilbao, donde se evalúan, verifican y validan. Finalmente, se
ponen a disposición del público a través de la página web del Gobierno Vasco. Los
datos actuales y los que se han registrado a lo largo de la semana anterior, junto con
el índice de calidad del aire en las distintas comarcas se pueden consultar en la página
http://www.ingurumena.ejgv.euskadi.net/r49-n82/es/vima_ai_vigilancia/indice.apl y los
históricos desde 1999 en forma de promedios horarios es posible obtenerlos desde la
dirección de Internet http://www.ingurumena.ejgv.euskadi.net/r49-3614/es/contenidos/
informacion/historicos_red_aire/es_red_aire/indice.html.
16
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4. Resultados4. Resultados4. Resultados4. Resultados
4.1. Partículas en suspensión y metales4.1. Partículas en suspensión y metales4.1. Partículas en suspensión y metales4.1. Partículas en suspensión y metales
El aerosol atmosférico está constituido por partículas que presentan distinto
tamaño, morfología y composición química, dependiendo de sus fuentes de origen y
de su comportamiento en el aire.
Cuando el medio a estudio se refiere a un núcleo de población, normalmente la
mayor contribución de material particulado en suspensión procede, principalmente, de
las emisiones del tráfico rodado, tanto por combustión incompleta como por abrasión
de componentes, y de la resuspensión del material en el pavimento (Harrison y col.,
2001, Omstedt y col., 2005; Thorpe y col., 2007). A estas emisiones antropogénicas se
pueden sumar los aportes procedentes de actividades domésticas y de industrias
emplazadas en el área de estudio. Además de los focos mencionados, también hay
que considerar las contribuciones naturales entre las que destacan el arrastre de
partículas del suelo, las intrusiones saharianas, etc (Salmon y col., 1995; Alves y col.,
1998; Rodríguez y col., 2001; Jiménez y col., 2010; Cabello y col., 2012).
Una vez que las partículas se encuentran en el aire están sometidas a las
condiciones meteorológicas de la zona que las diluyen, dispersan, alteran, etc,
modificando su estado inicial (Seinfeld, 1986; Seinfeld y Pandis, 2006). Su
composición química la integran fundamentalmente dos grupos de sustancias: uno
orgánico, con una gran diversidad de compuestos hidrocarbonados, y otro inorgánico
en el que se engloban silicatos, sulfatos, carbonatos, metales pesados, etc (Pio y col.,
1996; Barrero y Cantón, 2007; Putaud y col., 2010). La mayor o menor abundancia de
cada uno de estos compuestos en las partículas es una característica que depende de
la fuente que las origina y a las pautas que siguen desde que se emiten a la
atmósfera.
Por otra parte, los aerosoles forman parte del medio atmosférico y, en
consecuencia, la población se encuentra en contacto directo con partículas de
tamaños relativamente pequeños, constituidas por sustancias como las mencionadas,
y capaces de ser inhaladas y alcanzar el interior del aparato respiratorio, lo que les
convierte en protagonistas principales de reconocidos efectos dañinos para la salud
17
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
humana Dockery, 2001; Schwartz y col., 2001; Okeson y col., 2003; Kampa y
Castanas, 2008; Dockery, 2009; Gurjar y col, 2010).
En este capítulo se van a presentar los resultados de las partículas en
suspensión con diámetro aerodinámico inferior a 10 µm (PM10) y de los metales
analizados, descritos en el apartado de la metodología.
4.1.1. Partículas en suspensión
En lo que se refiere al material particulado, en los dos puntos de muestreo se ha
contado con mediciones en continuo y en discontinuo. Las primeras fueron obtenidas a
través de los analizadores automáticos de las cabinas de control localizadas en cada
enclave y las segundas se determinaron por gravimetría mediante los captadores de
alto volumen instalados en los mismos puntos. A continuación se van a evaluar los
resultados referidos a estas partículas, su evolución en el tiempo y su comparación en
uno y otro lugar del municipio.
La Figura 4.1.1 recoge los datos diarios de PM10 muestreados paralelamente en
los dos puntos de muestreo, con una periodicidad de dos días por semana a lo largo
del periodo de julio de 2011 a junio de 2012.
0
10
20
30
40
50
60
7-7-
2011
30-7
-201
1
23-8
-201
1
16-9
-201
1
10-1
0-20
11
3-11
-201
1
27-1
1-20
11
21-1
2-20
11
14-1
-201
2
7-2-
2012
2-3-
2012
26-3
-201
2
19-4
-201
2
13-5
-201
2
6-6-
2012
30-6
-201
2
Estación San Julián
PM
10 (
µg/m
3 )
Figura 4.1.1. Concentración diaria y valores medios de partículas en suspensión, PM10,
en los puntos de la Estación y San Julián. Periodo julio 2011-junio 2012. Línea negra
discontinua: valor límite anual de PM10 establecido por la legislación (Directiva 2008/50/CE).
14,1 µg/m3
14,9 µg/m3
40 µg/m3
18
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Lo primero que destaca en la figura es la buena correspondencia que existe
entre los valores de los dos puntos muestreados. Los niveles en San Julián (línea azul)
y en la Estación (línea roja) siguen una pauta muy parecida, dibujando un perfil
marcado por momentos de picos altos de concentración, cercanos a los 40 µg/m3, y
por días en los que los niveles son bastante más bajos, alrededor de 5 µg/m3.
Durante el periodo analizado se ha podido comprobar que las variaciones de las
concentraciones de partículas no siguen un ciclo que indique una estacionalidad en los
datos. Las muestras con cantidades más elevadas de PM10 corresponden con días
preferentemente en primavera (marzo) y otoño (septiembre-octubre). Sin embargo, las
muestras menos cargadas en partículas se identificaron con aerosoles captados en
bastantes días de noviembre, diciembre o abril.
Tomando los valores de cada uno de los meses se ha efectuado la
representación de la Figura 4.1.2 en la que aparecen como columnas las
concentraciones medias mensuales en la Estación y en San Julián.
0
5
10
15
20
25
30
jul 2
011
ago
2011
sep
2011
oct 2
011
nov
2011
dic
2011
ene
2012
feb
2012
mar
201
2
abr
2012
may
201
2
jun
2012
Estación San Julián
PM
10 (
µg/m
3)
Figura 4.1.2. Concentración media mensual de partículas en suspensión, PM10 (µg/m3),
en la Estación y San Julián, Muskiz. Periodo julio 2011-junio 2012.
Como se puede ver, los valores mensuales de los dos puntos describen una
silueta comparable a la de los datos diarios, con diferencias pequeñas entre las
concentraciones.
19
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Estas diferencias, en la mayoría de los casos, se deben a una mayor
concentración en el área de San Julián que en la Estación, si bien teniendo en cuenta
siempre que los cambios no son muy grandes. Los meses de mayor y menor cantidad
de partículas corresponden a marzo y abril, respectivamente.
Para apreciar con mayor detalle estas pequeñas disparidades de las PM10, en la
Figura 4.1.3 se han expuesto las correlaciones de los datos obtenidos en la zona de la
Estación frente a los recogidos en San Julián.
La primera representación (Figura 4.1.3.a) recoge todas las mediciones
efectuadas en los dos enclaves, que resulta en una buena correlación, con un
coeficiente R relativamente elevado, de 0,89. El hecho de que el valor del coeficiente
no sea más alto es consecuencia de la dispersión de algunos de los puntos en torno a
la recta. Si se descartan tres de esos puntos, claramente dispares (incluidos en los
círculos grises), se obtiene la gráfica de la Figura 4.1.3.b.
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50
y = 3,79 + 0,79x R= 0,89
San
Jul
ián
(µg/
m3 )
Estación (µg/m3)
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50
y = 4,15 + 0,73x R= 0,93
San
Jul
ián
(µg/
m3 )
Estación (µg/m3) Figura 4.1.3. Gráficas de correlación entre las concentraciones medias diarias de
partículas en suspensión, PM10, en San Julián y la Estación, en Muskiz. Periodo: julio 2011-
junio 2012.
En esta nueva representación el valor de R aumenta hasta 0,93 y la dispersión
de los valores alrededor de la línea es mucho menor. Esta buena correlación de las
partículas en suspensión en los dos ambientes indica que tienen un origen o
procedencia similar con un comportamiento muy parecido a lo largo del tiempo.
a) b)
20
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4.1.2. Metales en partículas en suspensión
La presencia de partículas en el aire está vinculada a las distintas actividades
que se desarrollan en el área, y también a las propias características atmosféricas del
medio, entre las que se incluyen condiciones meteorológicas, topográficas, etc. De
esta manera, cuando se analiza su composición química se identifican sustancias muy
variadas que son resultado de las fuentes de emisión que las generan y de las
alteraciones que sufren una vez que las partículas se hallan en la atmósfera. Un
porcentaje importante de la composición de esas partículas está formado por los
metales pesados.
El estudio realizado se ha centrado en el análisis de un total de 18 elementos
que comprenden arsénico, antimonio, bario, cadmio, cobre, cobalto, cromo, estroncio,
hierro, magnesio, manganeso, níquel, plomo, potasio, sodio, talio, vanadio y zinc.
Estos metales se han agrupado atendiendo a las características de los propios
elementos y a sus posibles fuentes de emisión. Así, sodio, magnesio y estroncio se
han identificado como indicadores de origen marino y/o mineral. Plomo, arsénico,
cadmio y níquel se vinculan a aportes antropogénicos y corresponden a los metales
recogidos en la normativa sobre calidad del aire (Pacyna, 1986; Ali and Abbas, 2006;
Johansson y col., 2009; Pulles y col., 2012). Hierro, manganeso, cobre y zinc
proceden, principalmente, de actividades industriales y procesos de resuspensión del
suelo (Warren y Birch, 1987; Pacyna y col., 2007; Querol y col., 2007). La presencia de
vanadio en un ambiente urbano viene asociado a procesos de combustión de
carburantes (Barwisw, 1990; Moreno y col., 2010) y el resto de metales se vinculan a
fuentes varias, también antropogénicas, de poca intensidad.
En el proyecto se han analizado un total de 188 muestras que se corresponden
con las determinaciones de PM10 obtenidas mediante el sistema en discontinuo a lo
largo del periodo de julio de 2011 a junio de 2012.
A partir de la matriz de datos diarios se han obtenido los valores máximos y se
han calculado las concentraciones medias de cada metal en las dos áreas de Muskiz.
La Tabla 4.1.1 recoge todos los datos medios y máximos determinados, a excepción
de los de tres metales: bario, cromo y talio, ya que en un alto porcentaje (>30%) de
21
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
muestras sus concentraciones son inferiores a sus respectivos límites de detección. La
suma de las concentraciones medias registradas en los dos lugares se incluye al final
de la tabla.
De todos los elementos, el más abundante, con las concentraciones medias y
máximas mas elevadas, es el sodio (coloreado en azul junto a los demás metales del
grupo marino/mineral). En el punto de San Julián el valor medio (1.080 ng/m3) es algo
superior al obtenido en el área de la Estación (876 ng/m3), en ambos casos muy por
encima de los niveles del resto de metales. Algo similar ocurre al comparar los
máximos de concentración con 4.490 ng/m3 en San Julián y 3.712 ng/m3 en la
Estación.
Tabla 4.1.1. Niveles de concentración de metal en los aerosoles de la Estación y de San
Julián. Periodo julio 2011- junio 2012.
Metal
Concentración (ng/m3)
Media Máxima
Estación San Julián Estación San Julián
Sodio 876 1.080 3.712 4.490
Magnesio 106 144 476 551
Potasio 93,6 116 376 395
Estroncio 1,07 1,57 3,74 6,78
Plomo 10,6 8,97 57,0 35,9
Arsénico 0,39 0,38 1,64 1,54
Cadmio 0,21 0,17 1,27 0,77
Níquel 1,97 2,01 7,17 6,96
Vanadio 1,61 2,12 6,36 8,08
Hierro 204 231 759 1.184
Manganeso 8,75 10,6 32,5 34,1
Zinc 63,8 66,2 442 343
Cobre 4,97 5,57 29,4 23,1
Antimonio 0,99 0,87 10,0 5,50
Cobalto 0,09 0,11 0,32 0,43
Total 1.374 1.670
22
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
La presencia de sodio se halla claramente influenciada por el aerosol marino que
se incorpora al ambiente urbano/industrial de la zona, en especial, al punto más
cercano a la costa, San Julián. Un comportamiento similar se observa para el
magnesio que, aunque presenta niveles bastante más bajos que los del sodio, sigue
su misma pauta con cantidades medias algo mayores en San Julián (144 ng/m3) que
en la Estación (106 ng/m3). En los mismos términos se puede hablar de los valores
máximos, que siguen la tendencia del sodio, ya que el registrado en el área del centro
urbano (476 ng/m3) es menos intenso que en San Julián (551 ng/m3).
En cuanto al segundo elemento más abundante de los analizados, corresponde
al hierro (en la tabla coloreado en verde) y, mientras que la presencia de sodio en los
aerosoles tiene un origen natural marino, el hierro se asocia a emisiones industriales y
a los procesos de resuspensión del material particulado depositado en el suelo. La
concentración media de hierro en el área de San Julián (231 ng/m3) ha sido más
elevada que en el punto de la Estación (204 ng/m3).
Acompañando al hierro en su grupo (en color verde, vamos a llamarlo
“antropogénico”) se encuentran, en orden decreciente de concentración, el zinc, el
manganeso y el cobre. En todos los casos las concentraciones medias en el núcleo
urbano de la Estación son algo inferiores a las de San Julián. Además, se ha podido
ver que la relación de metal entre los dos puntos, San Julián/Estación, mantiene un
valor entre 1,1 y 1,2, independientemente del metal elegido.
A estos metales antropogénicos se les podrían unir el antimonio y cobalto
considerados minoritarios por su baja presencia en las dos áreas.
El grupo de elementos que se refiere a los metales regulados por la normativa
sobre la calidad del aire en inmisión se ha identificado en la tabla con color rosa. De
los cuatro metales, los mayores valores de concentración los muestra el plomo,
seguido del níquel, arsénico y cadmio, con niveles medios de 10,6 ng/m3 en el área de
la Estación y cerca de 9 ng/m3 en San Julián. Si analizamos los picos más elevados
registrados durante el año del proyecto se contempla que apenas llegan a los 50
ng/m3 en el primer punto y superan ligeramente los 30 ng/m3 en el segundo. Los otros
tres elementos muestran valores más bajos, uno o dos órdenes de magnitud inferiores
al plomo, y concentraciones bastante similares entre los dos puntos.
23
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Con el fin de evaluar la magnitud de estos datos en relación a lo indicado en la
normativa, en la Tabla 4.1.2 se presentan las determinaciones obtenidas en este
estudio y los valores límites establecidos en la legislación vigente y la que se aplicará
a partir del día 31 de diciembre de 2012.
Tabla 4.1.2. Niveles medios de concentración de plomo, arsénico, cadmio y níquel en los
aerosoles de la Estación y San Julián. Periodo julio 2011-junio 2012. Valores límite de la
normativa (Directiva 2008/50/CE): (&) vigente), (*) a partir del 31/12/2012.
Metal
concentración media
(ng/m3)
valor límite media anual
(ng/m3)
Estación San Julián Normativa
Plomo 10,6 8,97 500 (&)
Arsénico 0,39 0,38 6 (*)
Cadmio 0,21 0,17 5 (*)
Níquel 1,97 2,01 20 (*)
A la vista de los datos de plomo se comprueba que los niveles medios
comentados, incluso los máximos, entre 30 ng/m3 y 50 ng/m3 se encuentran muy
alejados del límite contemplado en la legislación vigente de 500 ng/m3. En cuanto al
arsénico, se han obtenido concentraciones medias casi idénticas en los dos puntos
(0,39 ng/m3 y 0,38 ng/m3, respectivamente) y alejadas del valor objetivo de 6 ng/m3.
Para el cadmio las mediciones se han movido en torno a 0,2 ng/m3 y la normativa
señala 5 ng/m3 como límite anual. Los niveles de níquel se han mantenido alrededor
de 2 ng/m3 cuando el máximo permitido como media anual es diez veces superior, 20
ng/m3.
Por último, hay que indicar que cuando se compara la suma del metal
determinado en la atmósfera de San Julián (1.670 ng/m3) respecto al registrado en la
zona de la Estación (1.374 ng/m3) se observa que la relación de los dos valores es de
1,21, similar a la indicada para los metales “antropogénicos” y los de procedencia
marina.
24
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Como se ha mencionado al comentar la Tabla 4.1.2, se ha visto que los
elementos regulados mantienen niveles inferiores a los límites establecidos. Sin
embargo para el resto de los analizados no se dispone de una referencia que permita
evaluar la magnitud de su concentración. En este sentido, se han tomado los valores
medios anuales de algunos de los metales asociados a un origen antropogénico y se
han comparado, como ejemplo, con los de cuatro ambientes urbanos diferentes (Tabla
4.1.3). La primera de las columnas se refiere a las mediciones de este proyecto
(Estación - San Julián), la segunda a un núcleo urbano al que se le atribuye una baja
contaminación (Arruti y col., 2011), la tercera corresponde a un medio urbano con
ciertos aportes industriales (Cantón y col., 2012), la tercera a un área de elevado
tráfico rodado (Querol y col., 2008) y la cuarta recoge los valores de una atmósfera
urbana con importantes focos industriales (Querol y col., 2008).
Tabla 4.1.3. Niveles de concentración de metal en zonas urbanas. (*) Este estudio, (1)
Arruti y col., 2011, (2) Cantón y col., 2012, (3 y 4) Querol y col., 2008.
Metal Muskiz (*)
Urbana (1)
Urbana (2)
Urbana (3)
Urbana (4)
Plomo 10,6 - 8,97 6,9 17,7 57 103
Níquel 1,97 - 2,01 1,5 2,07 7 33
Arsénico 0,38 - 0,39 0,3 0,4 1,5 1,8
Antimonio 0,87 - 0,99 - 0,60 10 2
Cadmio 0,21 - 0,17 0,2 0,26 0,7 1,2
Cobre 4,97 - 5,57 6,0 13,9 49 33
Manganeso 8,75 - 10,6 31,6 16,2 23 87
Zinc 63,8 - 66,2 - 81,8 98 420
Vanadio 1,61 - 2,12 1,2 - - -
Cobalto 0,09 - 0,11 - - 0,4 0,5
Las concentraciones de metales en el aire de Muskiz se pueden considerar
similares a las encontrados en un área urbana (1), a la que se le asigna una baja
contaminación por metales, y a las indicadas en la zona (2), con ciertos aportes de
contaminantes industriales, y son claramente inferiores a los detectados en la zona (3),
característica de tráfico, y a los mostrados en el área urbana (4), en la que existe una
25
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
elevada contribución de actividades industriales reflejada en los elevados valores de
zinc, plomo y níquel.
Los datos presentados hasta aquí hacen referencia mayoritariamente a las
concentraciones medias. Si, como se ha podido comprobar, los niveles de PM10 han
oscilado entre un intervalo amplio de valores, de igual forma se puede esperar que las
concentraciones de metales también se vean alteradas de una muestra a otra. Para
poder apreciar con detalle dichas variaciones se han efectuado las representaciones
gráficas de la evolución de las concentraciones durante el tiempo de estudio en los
dos enclaves. A continuación se muestran algunas de estas representaciones.
La Figura 4.1.4 muestra la evolución temporal del sodio, en la que la línea azul
dibuja el perfil de concentración correspondiente al área de San Julián y la línea roja al
descrito por los niveles detectados en las muestras de la Estación.
0
1000
2000
3000
4000
5000
7-7-
2011
30-7
-201
1
23-8
-201
1
16-9
-201
1
10-1
0-20
11
3-11
-201
1
27-1
1-20
11
21-1
2-20
11
14-1
-201
2
7-2-
2012
2-3-
2012
26-3
-201
2
19-4
-201
2
13-5
-201
2
6-6-
2012
30-6
-201
2
Sodio Estación
Sodio San Julián
conc
entr
ació
n (n
g/m
3 )
Figura 4.1.4. Variación de la concentración de sodio (ng/m3) en los aerosoles de la
Estación y San Julián. Periodo julio 2011- junio 2012.
Prácticamente, para casi todos los días muestreados la concentración detectada
en San Julián es superior a la encontrada en la Estación, con una evolución con
subidas y bajadas de nivel paralela a lo largo de todo el año. Los picos altos y los
momentos de menor concentración de sodio se registran los mismos días en ambos
enclaves y lo hacen de manera aleatoria en el tiempo lo que indica que el sodio en
estas partículas no presenta estacionalidad alguna.
26
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Por otra parte, ese paralelismo de las dos líneas es una indicación de que el
sodio de uno y otro lugar proceden de la misma fuente, el aerosol marino. Para
constatar esta procedencia común se ha procedido a tomar las mediciones de sodio
en los dos puntos y se ha realizado la Figura 4.1.5.
0
1000
2000
3000
4000
5000
0 1000 2000 3000 4000
y = 60 + 1,2x R= 0,91
sodi
o S
an J
uliá
n (n
g/m
3 )
sodio Estación (ng/m3) Figura 4.1.5. Gráfica de correlación entre las concentraciones medias diarias de sodio
(ng/m3) en la atmósfera de la Estación y San Julián. Periodo: julio 2011- junio 2012.
En la representación gráfica se pone de manifiesto la excelente correlación entre
las dos concentraciones, expresada mediante el elevado coeficiente R (0,91), próximo
a la unidad. Sólo unos pocos puntos se hallan dispersos alrededor de la recta y se
localizan, principalmente, en la zona de concentraciones altas, por encima de los
2.000 ng/m3. La pendiente de la línea representa la relación del nivel de sodio en las
partículas de San Julián respecto a las de la Estación y, como se ha señalado es algo
superior a la unidad, del orden de 1,2 veces.
Al inicio de este apartado se ha indicado que uno de los metales que acompañan
al sodio es el magnesio. Éste es también un metal de origen marino pero con la
diferencia de que sus cantidades son mucho menores, tal y como se ha desprendido
de los datos de la Tabla 4.1.1.
La Figura 4.1.6 recoge la evolución conjunta de los dos elementos determinados
en el punto de la Estación. En esta ocasión las líneas verde (magnesio) y gris (sodio)
dibujadas en la figura reflejan una gran variabilidad de niveles que se extiende a todo
el tiempo del año muestreado.
27
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0
100
200
300
400
500
600
1-7-
2011
25-7
-201
1
18-8
-201
1
12-9
-201
1
6-10
-201
1
30-1
0-20
11
24-1
1-20
11
18-1
2-20
11
11-1
-201
2
5-2-
2012
29-2
-201
2
24-3
-201
2
18-4
-201
2
12-5
-201
2
5-6-
2012
30-6
-201
2
Sodio Estación
Magnesio Estación
Magnesio E
stación (ng/m3)
Sod
io E
stac
ión
(ng/
m3 )
Figura 4.1.6. Variación de la concentración (ng/m3) de sodio y magnesio en los aerosoles
de la Estación. Periodo julio 2011- junio 2012.
Las concentraciones más bajas se registraron en determinados momentos de los
meses de enero y marzo de 2012 y los máximos en días puntuales del mes de agosto
de 2011 y de marzo y mayo de 2012. Por otro lado, las variaciones de concentración
son prácticamente paralelas en los dos metales, poniendo de manifiesto los días en
que se registra mayor o menor influencia del aerosol marino. De nuevo, se percibe una
buena correlación entre los dos metales, hecho que se corrobora cuando se
representan las concentraciones de uno frente al otro (Figura 4.1.7). El coeficiente de
correlación obtenido (R = 0,96) es aún más alto que el anterior.
0
800
1600
2400
3200
4000
0 100 200 300 400 500
y = 91 + 7,4x R= 0,96
sodi
o E
stac
ión
(ng/
m3 )
magnesio Estación (ng/m3) Figura 4.1.7. Gráfica de correlación entre las concentraciones medias (ng/m3) diarias de
sodio y magnesio en la Estación. Periodo: julio 2011- junio 2012.
28
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Dentro del listado de metales ya se ha indicado que el hierro ha sido el más
abundante de los denominados “antropogénicos”. Si tomamos los valores diarios en la
Estación y en San Julián y los representamos conjuntamente, el resultado es la gráfica
de la Figura 4.1.8.
0
200
400
600
800
1000
1200
7-7-
2011
30-7
-201
1
23-8
-201
1
16-9
-201
1
10-1
0-20
11
3-11
-201
1
27-1
1-20
11
21-1
2-20
11
14-1
-201
2
7-2-
2012
2-3-
2012
26-3
-201
2
19-4
-201
2
13-5
-201
2
6-6-
2012
30-6
-201
2
Hierro Estación
Hierro San Julián
conc
entr
ació
n (n
g/m
3 )
Figura 4.1.8. Variación de la concentración (ng/m3) de hierro en los aerosoles de la
Estación y San Julián. Periodo julio 2011- junio 2012.
La línea azul describe la serie temporal de hierro en San Julián y la línea roja la
de la Estación. También aquí, en la mayoría de las ocasiones las concentraciones en
San Julián se sitúan por encima de las de la Estación, trazando una silueta bastante
parecida en los dos casos pero diferente a la comentada para los metales marinos,
sodio y magnesio. Esto indica que unos y otros metales no comparten los mismos
focos de emisión a la atmósfera.
Con todo ello, la representación de la correlación entre los niveles de hierro de la
Estación frente a los de San Julián (Figura 4.1.9) muestra que una gran parte de los
datos mantienen una buena relación, especialmente en la zona de concentraciones
más bajas, aunque también se registran puntos más dispersos en torno a la línea,
correspondientes a los niveles más altos, que son los responsables de la disminución
del coeficiente de correlación R hasta un valor de 0,80.
Algunos de estos puntos corresponden a picos elevados, como el observado en
San Julián en el mes de septiembre de 2011, o a desfases entre las concentraciones
de las dos zonas que provocan el cambio en la relación.
29
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
0
200
400
600
800
1000
0 200 400 600 800 1000
y = 51 + 0,88x R= 0,80
hier
ro S
an J
uliá
n (n
g/m
3 )
hierro Estación (ng/m3)
Figura 4.1.9. Gráfica de correlación entre las concentraciones (ng/m3) medias diarias de
hierro en la Estación y San Julián. Periodo: julio 2011- junio 2012.
Con respecto a los metales regulados por normativa o en vías de regulación, en
primer lugar se va a mostrar la evolución temporal del plomo, que se recoge en la
Figura 4.1.10. Al hilo de lo ya expuesto sobre la abundancia relativa de metales en los
aerosoles de la zona, llama la atención que, aunque la mayor parte del periodo las
concentraciones en los dos puntos siguen una evolución muy parecida, en ciertas
ocasiones los niveles detectados en la Estación sobrepasan a los encontrados en San
Julián. Los días en los que esto ocurre se localizan en los meses de octubre de 2011 y
febrero y marzo de 2012.
0
10
20
30
40
50
60
7-7-
2011
30-7
-201
1
23-8
-201
1
16-9
-201
1
10-1
0-20
11
3-11
-201
1
27-1
1-20
11
21-1
2-20
11
14-1
-201
2
7-2-
2012
2-3-
2012
26-3
-201
2
19-4
-201
2
13-5
-201
2
6-6-
2012
30-6
-201
2
Plomo Estación
Plomo San Julián
conc
entr
ació
n (n
g/m
3 )
Figura 4.1.10. Variación de la concentración (ng/m3) de plomo en los aerosoles de la
Estación y San Julián. Periodo julio 2011- junio 2012.
30
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Si se analiza la gráfica de correlación entre los datos de plomo de la Estación y
de San Julián (Figura 4.1.11a) la relación es relativamente elevada (R=0,83) con
prácticamente todos los puntos alineados alrededor de la recta a excepción de tres
que se desmarcan claramente (rodeados con un círculo gris). Cuando se eliminan de
la base de datos, el valor del coeficiente R mejora sensiblemente hasta llegar a 0,93,
muy cercano a la unidad (Figura 4.1.11b).
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60 70 80
y = 2,32 + 0,63x R= 0,83
plom
o S
an J
uliá
n (n
g/m
3 )
plomo Estación (ng/m3)
0
10
20
30
40
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40
y = 0,72 + 0,85x R= 0,93
plom
o S
an J
uliá
n (n
g/m
3 )
plomo Estación (ng/m3) Figura 4.1.11. Gráfica de correlación entre las concentraciones medias (ng/m3) diarias de
plomo en la Estación y San Julián. Periodo: julio 2011- junio 2012.
Un análisis de las características meteorológicas de los días que corresponden a
las muestras eliminadas, que son los picos mencionados en la Figura 4.1.10, ha
revelado un predominio muy marcado de viento del Sur en dichos días.
La serie temporal de concentraciones medias de vanadio en los dos puntos de
muestreo de Muskiz se muestra en la Figura 4.1.12. Este metal se considera
característico de actividades relacionadas con la combustión de productos derivados
del petróleo. Los perfiles de concentración determinados en ambos puntos dibujan, al
igual que en el resto de los metales ya descritos, una evolución muy parecida entre sí
pero muy variable a lo largo del tiempo, con una gran amplitud entre los picos más
elevados y los más bajos. Tanto unos como otros se distribuyen irregularmente
durante el periodo del trabajo, sin mostrar un comportamiento estacional.
a) b)
31
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
0
2
4
6
8
10
7-7-
2011
30-7
-201
1
23-8
-201
1
16-9
-201
1
10-1
0-20
11
3-11
-201
1
27-1
1-20
11
21-1
2-20
11
14-1
-201
2
7-2-
2012
2-3-
2012
26-3
-201
2
19-4
-201
2
13-5
-201
2
6-6-
2012
30-6
-201
2
Vanadio Estación
Vanadio San Juliánco
ncen
trac
ión
(ng/
m3 )
Figura 4.1.12. Variación de la concentración (ng/m3) de vanadio en los aerosoles de la
Estación y San Julián. Periodo julio 2011- junio 2012.
Se aprecian de nuevo concentraciones de este metal algo superiores en las
muestras de San Julián que en las de la Estación. En la Tabla 4.1.1 se indicaba que la
concentración en el primer punto era de 2,12 ng/m3, frente a la del segundo de 1,61
ng/m3, una diferencia algo más acusada que la de otros metales de fuentes no
naturales. La correlación entre los valores diarios de los dos lugares viene dada por un
coeficiente R de 0,85, relativamente elevado y comparable al de los otros metales
antropogénicos.
Después de haber obtenido los datos diarios de los metales y analizado su
comportamiento temporal, se ha podido comprobar que la variabilidad de las
concentraciones es una de las características comunes a los metales estudiados en
las partículas de los dos puntos. Sin embargo, los cambios de nivel se han producido,
en general, de manera proporcional entre los distintos metales por lo que la
composición global del contenido de metal en el material particulado se ha mantenido
más o menos constante.
A partir de los valores medios anuales se ha determinado la contribución relativa
de cada uno de los elementos al total de metal cuantificado. La mayor contribución
corresponde, en los dos ambientes, al sodio (en torno al 64-65%), pero si se tienen en
cuenta sólo los elementos considerados antropogénicos los resultados son los que se
exponen en la Tabla 4.1.4.
32
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Tabla 4.1.4. Composición relativa de los metales analizados en los aerosoles de la
Estación y San Julián. Periodo julio 2011-junio 2012.
Metal
Contenido en metal
(%)
Estación San Julián
Plomo 3,56 2,73
Arsénico 0,13 0,12
Cadmio 0,07 0,05
Níquel 0,66 0,61
Vanadio 0,54 0,65
Hierro 68,6 70,5
Manganeso 2,94 3,22
Zinc 21,4 20,2
Cobre 1,67 1,70
Antimonio 0,33 0,26
Cobalto 0,03 0,03
Los porcentajes son muy parecidos en los dos lugares y están marcados por la
abundancia de hierro (69-70%) y zinc (20-21%). El resto de los componentes no
suponen más del 10%, con el plomo (alrededor del 3-4%) y manganeso (3%) a la
cabeza; algo menos el cobre (2%) y por debajo del 1% los demás elementos. Cuando
se representan estos valores (Figura 4.1.13) se comprueba que las diferencias entre
los dos puntos son mínimas.
Fe
Zn
Pb
MnFe
Zn
Pb
Mn
Fe
Zn
Pb
MnFe
Zn
Pb
Mn
Fe
Zn
Pb
Mn
Figura 4.1.13. Representación gráfica del contenido porcentual de metal en las partículas
en suspensión, PM10, determinadas en a) la Estación y b) San Julián. Periodo: julio 2011- junio
2012.
a) b)
33
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Todo ello avala lo ya descrito a lo largo de este capítulo en relación al gran
parecido que tienen las partículas de la atmósfera de la Estación y de San Julián, tanto
en su evolución como en su composición de metales.
34
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4.1.2.1. Evaluación de las concentraciones de metal es con la dirección del
viento
En los comentarios expuestos sobre los valores del sodio y magnesio y su
variación en el tiempo, se ha señalado que en determinados momentos del año se
registraron valores muy bajos y por el contrario en otros los máximos fueron realmente
altos. En este caso, los días de mayor concentración se detectaron en el mes de
agosto de 2011 y marzo y mayo de 2012, en días con viento predominante del Norte.
Asimismo, el análisis de los datos de plomo ha mostrado que se han detectado
concentraciones relativamente elevadas coincidentes con prevalencia de viento sur.
Por tanto, la dirección del viento se revela como un factor a tener en cuenta a la
hora de evaluar los niveles de los distintos metales. Como se ha comentado en el
Capítulo 2 en la descripción de la meteorología en el área de estudio, la dirección de
viento predominante en Muskiz es la S-SSO. Sin embargo, dependiendo de la época
del año, también pueden prevalecer vientos del sector ONO-N, situación que es más
habitual en verano. Dada la ubicación de los dos puntos de muestreo, colocados
prácticamente sobre un eje norte-sur, con parte de la refinería en medio, se ha
realizado una evaluación de las variaciones de las concentraciones de los metales con
la dirección del viento.
Antes de la discusión de los resultados obtenidos hay que señalar dos aspectos
a tener en cuenta.
Por un lado, los datos de concentraciones de metales corresponden a promedios
diarios y los datos de dirección de viento, obtenidos de la Red de Vigilancia de la
Calidad del Aire del Gobierno Vasco corresponden a promedios horarios. Para poder
obtener una dirección de viento para un día determinado se ha recurrido a determinar
tanto la dirección como el cuadrante más frecuentes. Por tanto, los promedios según la
dirección del viento se van a calcular por cuadrantes (norte, este, sur, oeste).
Por otro lado, la baja frecuencia de vientos de componente este hace que haya
muy pocos días con viento prevalente de este sector y ninguno de ellos coincide con
un día en que se haya recogido una muestra de partículas en suspensión. Así, se van
a comparar las medias obtenidas en los cuadrantes norte, sur y oeste.
La Figura 4.1.14 refleja claramente que en el punto de la Estación los metales
del grupo que hemos denominado “antropogénico” hierro, zinc, manganeso, cobre,
35
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
antimonio, cobalto, y el de los regulados, plomo, arsénico, cadmio y, en menor medida,
níquel, muestran valores medios más elevados con vientos del cuadrante sur. En
cambio, los asociados al aerosol marino, sodio y magnesio, exhiben niveles medios
más elevados en días con predominio de viento del Norte.
Estación San Julián
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Na
Mg K Sr
Fe
Zn
Mn
Cu
Sb
Co
Pb As
Cd Ni V
conc
entr
ació
n (n
g/m
3)
Pb As
Cd Ni V
Figura 4.1.14. Concentraciones medias de metales en la Estación y de los regulados,
junto con el vanadio, en San Julián, según la dirección de viento. Periodo julio 2011-junio 2012.
En cuanto al punto de San Julián, los resultados son prácticamente los mismos
que para el de la Estación, con la excepción de níquel y vanadio, que muestran
comportamientos diferentes. En San Julián presentan valores medios más elevados
con vientos del cuadrante sur, mientras que en el punto de la estación el vanadio es
más elevado con vientos de componente norte, y el níquel presenta concentraciones
medias muy similares entre el cuadrante norte y el sur. Este hecho indica la existencia
de una fuente de estos elementos situada al norte de la Estación y al sur de San
Julián.
Resumiendo, el sodio y el magnesio se asocian al aerosol marino, cuyo aporte
se favorece con vientos del Norte; la mayoría de los otros metales, de origen
eminentemente antropogénico, aumenta sus concentraciones cuando prevalece viento
sur; finalmente, este análisis con la dirección del viento revela que la actividad de la
refinería puede ocasionar un aporte adicional de níquel y vanadio.
Norte Sur Oeste Norte Sur Oeste
36
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4.1.2.2. Evaluación de las correlaciones de los met ales
A lo largo de esta exposición de los resultados referidos a los metales, se han
ido apuntando posibles focos de emisión a la atmósfera del área de estudio. La
identificación de las fuentes de donde proceden estos contaminantes es un punto
esencial a tener en cuenta dentro del estudio de la calidad del aire en una zona
determinada. El análisis de cada uno de los metales analizados y de su
comportamiento en relación a todos los demás ayuda a conocer su procedencia.
En este sentido, se han evaluado las correlaciones entre los distintos metales
presentes en el mismo punto y entre las dos ubicaciones del estudio, ya que un
análisis de estas características es un primer paso para dilucidar si los contaminantes
provienen o no de las mismas fuentes. A partir de los valores del coeficiente de
correlación (R) obtenido para cada par de variables (concentración de metal) se
obtiene lo que se denomina “matriz de correlaciones”.
Dicha matriz se muestra en la Figura 4.1.15, en forma de gráfico de superficie,
en la que están representados los valores de los coeficientes de correlación entre los
pares de metales, dispuestos en los ejes “x” e “y”. Los elementos determinados en el
punto de la estación vienen señalados con (E) y los correspondientes a San Julián por
(SJ).
Los coeficientes se representan en una escala de color en la que los colores más
intensos corresponden a los valores más elevados. Así, por ejemplo, las zonas rojas
indican que los compuestos implicados están altamente correlacionados, por lo que
pueden estar asociados a focos o fuentes de origen similares. Cuanto menos intenso
es el color menor es el coeficiente, hasta llegar al blanco que corresponde a valores
entre -0,2 y 0,2 y son indicativos de ausencia de correlación entre los contaminantes.
La figura revela, por un lado, que sodio y magnesio sólo se correlacionan entre
ellos (y más levemente con el estroncio) y que incluso con algunos de los demás
elementos la correlación es negativa (zonas azules), es decir, cuando su
concentración aumenta, la de los otros tiende a disminuir. Esto se puede atribuir a un
efecto de “limpieza” de las brisas marinas, que sin embargo aportan sodio y magnesio.
El área de la figura está dominada por el color rojo y el naranja fuerte, por lo que
la mayoría de los metales se correlacionan significativamente y de forma positiva.
37
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
PM
10 (
E)
Na
(E)
Mg
(E)
K (
E)
Sr
(E)
Fe
(E)
Zn
(E)
Mn
(E)
Cu
(E)
Sb
(E)
Co
(E)
Pb
(E)
As
(E)
Cd
(E)
Ni (
E)
V (
E)
PM
10 (
SJ)
Na
(SJ)
Mg
(SJ)
K (
SJ)
Sr
(SJ)
Fe
(SJ)
Zn
(SJ)
Mn
(SJ)
Cu
(SJ)
Sb
(SJ)
Co
(SJ)
Pb
(SJ)
As
(SJ)
Cd
(SJ)
Ni (
SJ)
V (
SJ)
PM10 (E)
Na (E)
Mg (E)
K (E)
Sr (E)
Fe (E)
Zn (E)
Mn (E)
Cu (E)
Sb (E)
Co (E)
Pb (E)
As (E)
Cd (E)
Ni (E)
V (E)
PM10 (SJ)
Na (SJ)
Mg (SJ)
K (SJ)
Sr (SJ)
Fe (SJ)
Zn (SJ)
Mn (SJ)
Cu (SJ)
Sb (SJ)
Co (SJ)
Pb (SJ)
As (SJ)
Cd (SJ)
Ni (SJ)
V (SJ)
0,8-1
0,6-0,8
0,4-0,6
0,2-0,4
0-0,2
-0,2-0
-0,4--0,2
Figura 4.1.15. Matriz de correlaciones entre las concentraciones de metales y PM10
determinados en la atmósfera de la Estación (E) y San Julián (SJ), representada como un
diagrama de superficie.
Respecto a las correlaciones entre metales en el mismo punto, ambas
localizaciones muestran, en general, coeficientes elevados entre la mayoría de los
metales determinados, en especial en San Julián, indicando una gran relación entre
ellos, que puede atribuirse a que provienen del mismo origen. Aparte de los
mencionados sodio y magnesio, el potasio, el estroncio y el vanadio son los elementos
que presentan correlaciones más débiles con los demás, sugiriendo unos focos de
emisión diferentes.
38
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En relación a las correlaciones entre elementos entre las dos ubicaciones, se
observan algunas bastante elevadas, caso de sodio, magnesio, potasio, manganeso,
plomo, arsénico, níquel y vanadio, y en general, correlaciones significativas, con
coeficientes entre 0,6 y 0,8 (naranja fuerte), lo que indica que altas (o bajas)
concentraciones de dichos metales en un punto se corresponden con niveles también
altos (o bajos) en el otro.
39
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4.2. Compuestos Orgánicos Volátiles4.2. Compuestos Orgánicos Volátiles4.2. Compuestos Orgánicos Volátiles4.2. Compuestos Orgánicos Volátiles
Los compuestos orgánicos volátiles (COVs) son una importante familia de
contaminantes atmosféricos que según la definición dada por el Real Decreto
102/2011, de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del aire, se identifican
como "todos los compuestos orgánicos procedentes de fuentes antropogénicas y
biogénicas, distintos del metano, que puedan producir oxidantes fotoquímicos por
reacción con óxidos de nitrógeno en presencia de luz solar”.
Esta definición desvela dos aspectos importantes de los COVs: por un lado que
pueden ser emitidos por fuentes tanto naturales como antropogénicas y, por otro, que
participan en reacciones fotoquímicas en la atmósfera.
En cuanto al origen de estas sustancias en una atmósfera urbana como a la que
se refiere esta memoria, las fuentes naturales se asocian, principalmente, a emisiones
procedentes de la vegetación de la zona. Los compuestos más característicos de este
tipo de focos se refieren a hidrocarburos como el β-pineno, limoneno, etc.
En relación a las fuentes antropogénicas, se pueden señalar una gran variedad
de procesos en los que se emiten COVs, como son todos aquellos relacionados con el
uso, manipulación y procesado de combustibles derivados del petróleo y disolventes,
tanto de índole industrial como doméstica. Son muchos y muy diversos los
compuestos emitidos a la atmósfera, dependiendo tanto del foco emisor como de las
condiciones en las que se produzca la emisión. Así, los gases procedentes de los
tubos de escape de los vehículos presentan una composición rica en hidrocarburos
más o menos ligeros que no se han quemado en el proceso de la combustión
(Fontaine y Gallo, 2002). Por otra parte, las actividades vinculadas con disolventes
contribuyen con productos como acetatos, éteres, compuestos clorados, etc (Baroja y
col, 2005; Buzcu y Fraser, 2006; Barrero y Cantón, 2007).
Aunque, en ocasiones, la presencia en el aire de una determinada familia o
grupo de compuestos se puede asociar a focos específicos de origen, en general los
compuestos que se identifican en el ambiente no son exclusivos de uno u otro tipo de
fuente, por lo que puede ocurrir que un mismo compuesto se asocie a varios orígenes
diferentes. Un ejemplo de lo expuesto, común y muy característicos de los núcleos
40
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
urbanos, es el presentado por los hidrocarburos aromáticos benceno, tolueno,
etilbenceno y xilenos, denominados BTEX (Zhao y col., 2004). Estos son productos
que se encuentran en las emisiones del tráfico rodado, pero también se detectan en
ambientes industriales que, si están localizados en áreas cercanas al núcleo urbano,
pueden afectar a la composición del aire del municipio.
Algo similar ocurre con algunos hidrocarburos alifáticos de bajo peso molecular
como pentano, hexano, etc, que, aunque su fuente principal son las emisiones del
tráfico rodado, también se encuentran ligados a procesos de evaporación y
manipulación de combustibles (Leuchner y Rappenglück, 2010).
Por otra parte, como ya se ha comentado, uno de los aspectos de interés de la
presencia de estos COVs en la atmósfera es su participación en procesos
fotoquímicos en la generación de oxidantes, como el ozono. En presencia de luz solar
y oxidantes estos compuestos pueden formar peróxidos, que al descomponerse
favorecen los procesos de formación de ozono (Carter, 1994 y 2007).
En definitiva, la diversidad de COVs que se pueden encontrar en el aire urbano
puede ser muy amplia. Sin embargo, a la hora de evaluar la calidad del medio se fija la
atención en aquellos contaminantes que resultan de interés por algún motivo especial,
bien por estar regulados en la normativa vigente, bien por poseer una reconocida
toxicidad. Algunos ejemplos de ellos son el 1,3-butadieno, el benceno o el estireno,
considerados carcinógenos para el ser humano (Ramírez y col., 2012).
En este estudio, mediante la metodología descrita en el Capitulo 3, se ha
determinado la concentración de un amplio número de compuestos orgánicos volátiles
detectados en los dos puntos de muestreo.
Para la determinación de la composición de los COVs en el aire ambiente de
Muskiz se han tomado las muestras recogidas simultáneamente en los dos puntos del
estudio. Del total de 293 muestras válidas, 146 en el punto de la Estación y 147 en
San Julián, que se indicaba en el Capítulo 3 de esta memoria, 270 corresponden a las
tomadas en paralelo, es decir, 135 muestras en cada punto, que se han utilizado para
el estudio de comparación entre las dos zonas del municipio.
En cada una de las muestras se han identificado y cuantificado un total de 36
compuestos orgánicos volátiles que se recogen en la tabla de la Figura 4.2.1.
41
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Estos COVs se han agrupado en cinco grandes familias, diferenciadas en la lista
por un color distinto: hidrocarburos alifáticos (Al, naranja), hidrocarburos aromáticos
(Ar, amarillo), compuestos biogénicos (Bi, verde), compuestos oxigenados (Ox, rosa) y
compuestos clorados (Cl, azul).
Tomando como referencia el número de COVs incluido en cada grupo, se puede
ver que los más numerosos son los grupos de los hidrocarburos alifáticos y los
aromáticos (naranja y amarillo, respectivamente), y que hay pocos pertenecientes a
las demás familias. Es decir, los hidrocarburos predominan entre los COVs
identificados. Además, es interesante conocer también la abundancia de unos sobre
otros. Como ejemplo representativo, se presenta la Figura 4.2.1, un perfil
cromatográfico típico de la atmósfera estudiada en el que cada pico corresponde a los
compuestos identificados, consignados en la tabla adjunta. Hay que señalar que los
isómeros m- y p-xileno coeluyen en un mismo pico, y que m- y p-etiltolueno se han
contado como si fueran un mismo compuesto. Además, junto con el o-xileno coeluye el
α-pineno.
Los picos más intensos, señalados en amarillo, corresponden a los números 10
(benceno), 15 (tolueno), 21 y 22 (xilenos) y 20 (etilbenceno), hidrocarburos aromáticos
que comúnmente se denominan BTEX. Al mismo tiempo, también destacan otros
picos algo más bajos, caso de los números 2 (metilciclopentano), 9 (heptano), 11
(metilciclohexano) ó 14 (octano), todos hidrocarburos alifáticos (coloreados en naranja)
que, aunque son algo menos intensos, tienen una importante presencia en el conjunto
del perfil.
Por otra parte, el resto de grupos de compuestos no presentan picos relevantes
por lo que, además de haberse detectado en un número reducido, se hallan en menor
abundancia respecto a los demás compuestos. Es el caso de los compuestos clorados
(nº 12 y 17) que se asocian, generalmente, a emisiones de procesos industriales de
desengrase y lavado en seco, o de los acetatos de etilo (nº 7) y butilo (nº 18),
identificados como componentes usuales en formulaciones de disolventes industriales.
Todo esto indica que la atención del estudio debe ir dirigida, principalmente, a los
hidrocarburos. Y por tanto, el siguiente paso es determinar los niveles de
concentración registrados para ellos en las muestras estudiadas.
42
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4 . 7 4 7
Figura 4.2.1. R
epresentación cromatográfica de los com
puestos orgánicos volátiles (CO
Vs) identificados
y cuantificados en el aire ambiente de M
uskiz. Hidrocarburos alifáticos (A
l) y aromáticos (A
r), compuestos
biogénicos (Bi), oxigenados (O
x) y clorados (Cl).
nº com
puesto grupo
1
2,4-dimetilpentano
Al
2 m
etilciclopentano A
l 3
ET
BE
O
x 4
2-metilhexano
Al
5 ciclohexano
Al
6 3-m
etilhexano A
l 7
acetato de etilo O
x 8
2,2,4-trimetilpentano
Al
9 heptano
Al
10 benceno
A
r 11
metilciclohexano
Al
12 tricloroetileno
Cl
13 2,3,4-trim
etilpentano A
l 14
octano A
l 15
tolueno A
r 16
isobutilmetilcetona
Ox
17 tetracloroetileno
Cl
18 acetato de butilo
Ox
19 nonano
Al
20 etilbenceno
Ar
21 m
,p-xileno A
r 22
o-xileno+ α
-pineno A
r+B
i 23
estireno A
r 24
decano
Al
25 β
-pineno B
i 26
m,p-etiltolueno
Ar
27 1,3,5-trim
etilbenceno A
r 28
o-etiltolueno A
r 29
1,2,4-trimetilbenceno
Ar
30 lim
oneno B
i 31
undecano
Al
32 dodecano
A
l 33
tridecano A
l 34
tetradecano A
l 35
pentadecano
Al
36 hexadecano
Al
1 2 3 4
35 34
33
36
26
25 22
28 7
6 5
8 12
14 11
18
20
19
17
21
15
10
9
16 27
24
23
29
32 31
30 13
43
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Tras la identificación de los COVs se ha procedido a su cuantificación, de la que
la Tabla 4.2.1 da cuenta, de manera individualizada y en los dos puntos muestreados,
los valores máximos, medios y desviación típica de las concentraciones obtenidas en
el periodo completo desde febrero de 2011 hasta junio de 2011.
Además, también se ha calculado la concentración media de cada COV para el
periodo anual que va desde julio de 2011 a junio de 2012. El motivo de esta
diferenciación de valores medios ha sido la necesidad de disponer de concentraciones
medias anuales que permitan, como más adelante se verá, poder ser comparados con
lo establecido en la normativa vigente. La elección del mes de julio como comienzo del
periodo anual ha venido determinada por la campaña de muestreo en paralelo de las
partículas en suspensión iniciada en ese mes y finalizada en junio de 2012. De ese
modo, se ha contado con concentraciones medias anuales de COVs y PM10
coincidentes en el tiempo.
Al pie de la tabla se ha incluido la concentración total de COVs analizados y las
de los dos grupos predominantes, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, que aparecen
coloreados.
En primer lugar hay que decir que, cuando se comparan las columnas de los
valores medios de los dos periodos analizados, el completo y el anual, las diferencias
detectadas entre ellos han sido mínimas, por lo que de ahora en adelante las
concentraciones sobre niveles medios estarán referidas a los datos del ciclo anual
indicados en gris.
Si se evalúa la columna correspondiente a la Estación se puede comprobar que
todos los compuestos, a excepción del tolueno, han registrado niveles inferiores a 1
µg/m3. La concentración media de tolueno (1,29 µg/m3) es claramente superior a las
registradas para el resto de COVs (entre 0,05 µg/m3 y 0,76 µg/m3).
Sin embargo, al evaluar los valores de la columna gris correspondiente a los
niveles medios obtenidos en San Julián se comprueba que todos los COVs tienen
concentraciones medias más elevadas que en el área de la Estación y además hay un
buen número de compuestos que superan 1 µg/m3 (coloreados en naranja y amarillo
en la tabla).
44
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Tabla 4.2.1. Estadísticos descriptivos (máximo, media aritmética y desviación típica) de
las concentraciones (µg/m3) de compuestos orgánicos volátiles determinadas en los dos puntos
de muestreo de Muskiz. (1. Hidrocarburos alifáticos, 2. Hidrocarburos aromáticos).
Estación San Julián
Compuesto Todo el periodo
(n=146)
julio 2011- junio 2012 (n= 106)
Todo el periodo (n=147)
julio 2011- junio 2012 (n= 109)
máx. media desv. media máx. media desv. media
1 2,4-dimetilpentano 0,57 0,11 0,09 0,10 1,53 0,25 0,27 0,25
1 metilciclopentano 4,94 0,55 0,70 0,46 28,7 1,18 2,67 1,23
ETBE 1,65 0,32 0,24 0,33 4,29 0,62 0,61 0,65
1 2-metilhexano 2,67 0,35 0,44 0,35 17,9 1,00 1,88 1,07
1 ciclohexano 4,82 0,56 0,73 0,52 23,3 1,07 2,14 1,12
1 3-metilhexano 3,33 0,42 0,54 0,42 22,5 1,20 2,32 1,30
acetato de etilo 0,39 0,09 0,08 0,09 1,96 0,15 0,23 0,15
1 2,2,4-trimetilpentano 7,13 0,70 0,90 0,72 7,41 1,36 1,41 1,51
1 heptano 7,29 0,67 1,08 0,68 47,8 2,31 5,14 2,55
2 benceno 2,31 0,55 0,45 0,54 14,2 1,05 1,68 1,11
1 metilciclohexano 6,46 0,58 0,97 0,56 30,7 1,65 3,11 1,69
tricloroetileno 0,86 0,11 0,13 0,10 5,20 0,31 0,59 0,31
1 2,3,4-trimetilpentano 1,14 0,18 0,20 0,18 5,60 0,55 0,71 0,58
1 octano 5,47 0,47 0,77 0,48 36,0 1,59 3,67 1,75
2 tolueno 5,87 1,28 1,09 1,29 20,4 1,91 2,43 2,04
isobutilmetilcetona 0,94 0,14 0,16 0,14 4,83 0,33 0,57 0,33
tetracloroetileno 0,42 0,09 0,08 0,09 3,58 0,18 0,44 0,20
acetato de butilo 0,24 0,09 0,06 0,09 0,46 0,10 0,07 0,10
1 nonano 3,89 0,35 0,53 0,36 16,2 1,06 1,75 1,07
2 etilbenceno 1,23 0,25 0,22 0,25 6,41 0,42 0,65 0,44
2 m,p-xileno 3,71 0,76 0,69 0,76 14,3 1,21 1,58 1,24
2 o-xileno+ α-pineno 2,24 0,43 0,34 0,44 5,06 0,57 0,60 0,58
2 estireno 0,37 0,08 0,07 0,07 1,68 0,16 0,22 0,15
1 decano 1,47 0,22 0,24 0,21 6,00 0,57 0,75 0,56
β-pineno 1,09 0,19 0,15 0,20 1,23 0,19 0,16 0,21
2 m,p-etiltolueno 1,39 0,23 0,23 0,23 4,05 0,54 0,56 0,51
2 1,3,5-trimetilbenceno 0,68 0,13 0,10 0,13 1,34 0,26 0,25 0,23
2 o-etiltolueno 0,54 0,11 0,09 0,11 1,79 0,22 0,23 0,22
2 1,2,4-trimetilbenceno 0,93 0,18 0,15 0,18 2,88 0,37 0,38 0,36
limoneno 0,40 0,10 0,07 0,11 0,81 0,16 0,14 0,15
1 undecano 0,89 0,15 0,13 0,15 2,34 0,37 0,37 0,34
1 dodecano 0,52 0,13 0,10 0,11 1,68 0,22 0,23 0,21
1 tridecano 0,62 0,07 0,07 0,07 0,76 0,14 0,13 0,13
1 tetradecano 1,30 0,09 0,16 0,08 0,44 0,11 0,08 0,10
1 pentadecano 0,33 0,06 0,06 0,05 0,56 0,12 0,09 0,13
1 hexadecano 0,17 0,06 0,03 0,05 0,18 0,06 0,03 0,06
Total COVs alifáticos 5,55 15,7
Total COVs aromáticos 4,00 6,88
Total COVs 10,7 24,6
45
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Entre ellos destaca el elevado valor del heptano (2,55 µg/m3) que supera incluso
al tolueno (2,04 µg/m3), que es el mayoritario en la Estación, convirtiéndose en el más
abundante de todos los COVs registrados en San Julián. Este es un hidrocarburo
alifático que, como se podrá ver a lo largo de la memoria, es característico en la
composición del aire de Muskiz.
A la vista de los datos coloreados se puede comprobar que, si bien las muestras
de San Julián tienen niveles superiores que las de la Estación, lo hacen en
proporciones distintas según sean hidrocarburos alifáticos o aromáticos.
Así, los componentes de los BTEX muestran relaciones en San Julián con
respecto a la Estación en torno a 1,6-1,8 llegando a 2,1 para el caso del benceno.
En cambio, cuando se comparan los niveles de determinados hidrocarburos
alifáticos, caso del heptano, 2-metilhexano o nonano de uno y otro lugar, la proporción
es aún mayor en las muestras de San Julián, con concentraciones que son del orden
de 3 a 4 veces las determinadas en la Estación.
Este comportamiento es menos marcado con los hidrocarburos alifáticos más
pesados como decano, undecano, dodecano, etc, que aunque alcanzan también
valores más altos en la atmósfera de San Julián, su proporción con respecto a los de
la Estación es más baja, en torno al doble.
Así, la concentración media de los hidrocarburos alifáticos ligeros (considerados
entre el 2,4-dimetilpentano y el nonano) alcanza un valor de 4,83 µg/m3 en la Estación
frente a los 14,4 µg/m3 de San Julián. La relación de este valor respecto del primero es
prácticamente 3. Por otro lado, si se selecciona el resto de los hidrocarburos alifáticos,
los más pesados, en el punto de la Estación suponen una media de 0,72 µg/m3,
exactamente la mitad de lo registrado en la zona de San Julián. Unos y otros
hidrocarburos alifáticos parecen tener contribuciones diferentes en los dos ambientes.
Para poder tener una visión gráfica de lo expuesto se ha realizado la
representación (Figura 4.2.2) de los valores individuales medios obtenidos en los
aerosoles tomados en paralelo (135 muestras en cada uno de los puntos) a lo largo
del estudio. La línea azul se refiere a las concentraciones medias registradas en San
Julián y la línea roja a las de la Estación.
46
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
0
0,5
1
1,5
2
2,5
2,4-
dim
etilp
enta
nom
etilc
iclo
pent
ano
ET
BE
2-m
etilh
exan
oci
cloh
exan
o3-
met
ilhex
ano
acet
ato
de e
tilo
2,2,
4-tr
imet
ilpen
tano
hept
ano
benc
eno
met
ilcic
lohe
xano
tric
loro
etile
no2,
3,4-
trim
etilp
enta
nooc
tano
tolu
eno
isob
utilm
etilc
eton
ate
trac
loro
etile
noac
etat
o de
but
ilono
nano
etilb
ence
nom
,p-x
ileno
o-xi
leno
+ α-
pine
noes
tiren
ode
cano
β-pi
neno
m,p
-etil
tolu
eno
1,3,
5-tr
imet
ilben
ceno
o-et
iltol
ueno
1,2,
4-tr
imet
ilben
ceno
limon
eno
unde
cano
dode
cano
trid
ecan
ote
trad
ecan
ope
ntad
ecan
ohe
xade
cano
Estación
San Julián
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.2. Representación de las concentraciones medias de COVs obtenidas en el
aire ambiente de Muskiz, en la Estación y en San Julián. Periodo: febrero 2011-junio 2012.
De la figura se desprende que todos los compuestos se encuentran en mayor
concentración en San Julián pero no en todos los casos en la misma proporción. Así,
compuestos como los acetatos de etilo y de butilo y el estireno registran niveles bajos
y muy parecidos. Esto es debido a que estos tres COVs, generalmente, son
característicos de ambientes industriales con actividades en las que intervienen
disolventes (fabricación de pinturas, muebles, plásticos, etc), y tienen una presencia
mínima en entornos urbanos (REFERENCIAS). Lo que indica que en las dos zonas de
Muskiz no se detecta influencia apreciable de emisiones de este tipo.
Por el contrario, hay algunos compuestos que muestran una diferencia
considerable entre los dos puntos. Los que más sobresalen son los hidrocarburos
alifáticos ligeros como 3-metilhexano, heptano, octano, que ya se ha apuntado han
alcanzado concentraciones 3-4 veces superiores a las determinadas en la Estación.
Todos ellos son compuestos que, en entornos urbanos proceden, fundamentalmente,
del tráfico rodado (Hellén y col., 2003; Na, 2006). Sin embargo, la comparación de sus
niveles en uno y otro punto parece indicar que en San Julián, además de las
emisiones de vehículos, deben existir aportes adicionales que contribuyan a
incrementar las concentraciones de los hidrocarburos alifáticos ligeros.
47
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En cuanto a los hidrocarburos aromáticos más abundantes, los BTEX, las
diferencias de concentración entre los dos puntos corresponden a una relación inferior
a 2, a excepción del benceno que la supera ligeramente. Al igual que ocurre con los
hidrocarburos alifáticos ligeros, la principal fuente de estos compuestos en el medio
urbano son las emisiones del tráfico, con una composición caracterizada por un cierto
predominio de tolueno, seguido de los xilenos.
Como se ha mencionado, a excepción del benceno, los otros componentes de
los BTEX presentan unas relaciones de niveles medios entre San Julián y la Estación
muy similares entre sí, sugiriendo que en ambas zonas tienen focos de origen
comunes. El benceno, en cambio, alcanza una proporción en el ambiente de San
Julián significativamente mayor, dando a entender que además del procedente de la
fuente de tráfico representada por los otros COVs (TEX), existe algún aporte adicional
que hace aumentar su presencia en este punto.
Todo lo expuesto hasta el momento se ha referido a los datos de valores medios
de los COVs analizados. Si se analiza la columna de niveles máximos correspondiente
al punto de la Estación, se puede observar que los compuestos que alcanzan las
concentraciones máximas no son los mismos que los que exhiben los valores medios
más elevados. Así, los niveles más altos los alcanzan los hidrocarburos ligeros
(heptano, metilciclohexano, octano, etc), con valores entre 5 y 7 µg/m3, mientras los
hidrocarburos aromáticos BTEX muestran valores máximos, en general, menos
elevados.
Como se ha visto al comentar los datos medios, la composición media de COVs
en el punto de la Estación está marcada, principalmente, por tolueno y xilenos, aunque
en algunos momentos del estudio se hayan detectado concentraciones de
hidrocarburos alifáticos ligeros mayores que las de los propios BTEX. Esto indica que
ha ocurrido de forma lo suficientemente puntual como para no influir significativamente
en el valor de la concentración media, es decir se ha detectado en unos pocos días del
muestreo.
Cuando se analizan las concentraciones máximas registradas en San Julián, los
valores más elevados corresponden a los mismos hidrocarburos alifáticos ligeros que
se han identificado como máximos en la Estación, con la diferencia de que los niveles
48
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
alcanzados en San Julián son significativamente más elevados. Por ejemplo, el
compuesto que presenta la concentración máxima en los dos ambientes es el heptano,
que en la zona de la Estación ha alcanzado 7,29 µg/m3 frente a los cerca de 48 µg/m3
que se han registrado en el punto de San Julián. En este caso los COVs con mayores
niveles medios son también los que han mostrado las concentraciones máximas, lo
que indica que en la composición de la atmósfera de esta zona predominan los
hidrocarburos alifáticos ligeros sobre los BTEX.
A la vista de las concentraciones de COVs registradas en este estudio, cabe la
pregunta de si los niveles detectados se pueden considerar elevados, medios o bajos.
Ante esta cuestión, lo primero que habría que hacer es consultar la normativa vigente
sobre calidad de aire en inmisión.
El único COV que está regulado por la legislación es el benceno, con un valor
límite para la concentración media anual de 5 µg/m3, considerando un año civil, es
decir entre el 1 de enero y el 31 de diciembre. En este caso, dado que el muestreo se
inició en febrero, no se dispone del mencionado año civil, sin embargo, se ha
calculado un valor medio para el periodo anual comprendido entre julio de 2011 y junio
de 2012, que es orientativo y representativo de la concentración media anual.
La concentración media anual de benceno en el punto de la Estación ha sido de
0,54 µg/m3, aproximadamente la mitad que en San Julián, 1,11 µg/m3 y claramente por
debajo del valor límite.
El valor límite se establece con objeto de preservar la salud de la población, por
lo que se podría decir que todos los demás COVs, que no tienen una toxicidad tan
elevada, y cuyas concentraciones medias se encuentran por debajo de esos 5 µg/m3
en el aire ambiente de Muskiz, no van a suponer un riesgo apreciable para la salud.
Una segunda indicación para evaluar la magnitud de los niveles encontrados se
puede encontrar mediante una comparación con otros ambientes. Para ello se han
recogido datos medios anuales de un ambiente típico urbano, como es el de Donostia-
San Sebastián, donde la mayor fuente de COVs la constituye el tráfico de vehículos.
La Figura 4.2.3 muestra los perfiles de concentración media de los COVs estudiados
49
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
en los tres emplazamientos, en azul San Julián, en rojo la Estación y en verde
Donostia- San Sebastián.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
2-m
etilh
exan
o
cicl
ohex
ano
3-m
etilh
exan
o
acet
ato
de e
tilo
2,2,
4-tr
imet
ilpen
tano
hept
ano
benc
eno
met
ilcic
lohe
xano
tric
loro
etile
no
2,3,
4-tr
imet
ilpen
tano
octa
no
tolu
eno
isob
utilm
etilc
eton
a
tetr
aclo
roet
ileno
acet
ato
de b
utilo
nona
no
etilb
ence
no
m,p
-xile
no
o-xi
leno
+ α
-pin
eno
estir
eno
deca
no
β-pi
neno
m,p
-etil
tolu
eno
1,3,
5-tr
imet
ilben
ceno
o-et
iltol
ueno
1,2,
4-tr
imet
ilben
ceno
limon
eno
unde
cano
dode
cano
trid
ecan
o
tetr
adec
ano
pent
adec
ano
EstaciónSan JuliánDonostia
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.3. Representación de los perfiles de composición medios obtenidos en
paralelo en los puntos de muestreo de la Estación y de San Julián de Muskiz y en el ambiente
urbano de Donostia–San Sebastián.
En líneas generales se observa que las concentraciones medias detectadas en
los dos puntos de Muskiz son del orden de las obtenidas en Donostia-San Sebastián.
Sin embargo, hay diferencias cuantitativas apreciables, sobre todo en el caso de San
Julián.
Atendiendo a las concentraciones en la Estación (línea roja) se aprecia bastante
similitud con las detectadas en Donostia, donde destacan las concentraciones de
BTEX, asociadas a las emisiones del tráfico, que son algo más elevadas que las
encontradas en el citado punto de Muskiz. En términos generales, las concentraciones
medias de COVs en Donostia-San Sebastián superan a las de las muestras de la
Estación, con la excepción de algunos hidrocarburos ligeros, que no mantienen la
misma proporción con los demás hidrocarburos que la mostrada en el punto urbano de
tráfico, sugiriendo fuentes distintas de estos compuestos en Muskiz.
En cuanto a las concentraciones medias detectadas en San Julián (línea azul),
las diferencias con los niveles encontrados en Donostia-San Sebastián (línea verde)
50
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
son más evidentes que en el caso anterior. El perfil de las dos líneas no es paralelo,
no sigue una silueta similar, lo que implica que la relación entre las concentraciones de
los mismos compuestos en uno y otro ambiente no mantienen iguales proporciones.
Unos pocos COVs (como estireno, tetracloroetileno), a los que se les atribuye un
origen industrial de fuentes que no se localizan en ninguna de las dos áreas, muestran
concentraciones bajas y muy parecidas en ambos puntos.
Los TEX, tolueno, etilbenceno y xilenos, se presentan también en San Julián en
concentraciones inferiores a las detectadas en Donostia-San Sebastián, reflejando la
importancia de las emisiones de los vehículos en este punto urbano.
Por último, hay que señalar que las concentraciones de todos los hidrocarburos
alifáticos con un número de átomos de carbono entre 6 y 9 son claramente más
elevadas en San Julián, destacando las concentraciones de los señalados con círculos
en la gráfica. Esto es una muestra de que la presencia de esos compuestos en la
atmósfera de Muskiz no se asocia a fuentes de una atmósfera urbana típica.
Con el fin de apreciar mejor este comportamiento, en la siguiente gráfica (Figura
4.2.4), se han representado las proporciones relativas de los dos grupos de
hidrocarburos, alifáticos y aromáticos, atendiendo a su volatilidad.
En primer lugar, los alifáticos entre C6 y C9 y los alifáticos considerados más
“pesados”, de entre 10 y 15 átomos de carbono, y, en segundo lugar, los aromáticos
BTEX y los calificados como “pesados”, que son aquellos con 9 átomos de carbono.
0%
10%
20%
30%
40%
50%60%
70%
80%
90%
100%
Estación San Julián Donostia
alifáticos (C6-C9) alifáticos (C10-C15)
aromáticos BTEX aromáticos C9
Figura 4.2.4. Representación de las proporciones relativas de los hidrocarburos alifáticos
y aromáticos diferenciando entre “ligeros” y “pesados” en los dos puntos de Muskiz y en el
ambiente urbano de Donostia–San Sebastián.
39%
47%
27%
59%
29%
48%
51
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Como ya se ha comentado, el punto de Donostia tiene su principal fuente de
COVS en el tráfico y el grupo mayoritario son los BTEX (color verde claro) que
suponen el 48% del total de hidrocarburos, seguido de los alifáticos “ligeros” (color
azul claro) con 29% del total. Esto contrasta con lo encontrado en San Julián, donde
se invierten las proporciones y predominan los hidrocarburos alifáticos ligeros, con el
59% de la concentración total de hidrocarburos frente al 27% de los BTEX. El punto de
la Estación se encuentra con una composición intermedia, entre la del ambiente
urbano de Donostia-San Sebastián y el de San Julián. Los alifáticos “ligeros” y los
BTEX adquieren el 39% y el 47% del total de hidrocarburos, respectivamente.
Con respecto a los dos grupos de hidrocarburos alifáticos y aromáticos
“pesados” (con coloraciones azul y verde más intensas), se observa que mientras en
los dos puntos de Muskiz los porcentajes están entre 6-7%, en Donostia-San
Sebastián las dos fracciones tienen un mayor peso, alrededor de 10-12 % del total de
hidrocarburos.
Todo lo visto hasta ahora revela que el aire ambiente de Muskiz presenta una
composición que difiere de la de un ambiente urbano típico, en cuanto a una superior
proporción de hidrocarburos alifáticos ligeros, y además resulta algo distinta de un
punto a otro. Este hecho apunta a la presencia de posibles fuentes que emiten estos
compuestos y que no se corresponden en los tres medios o, al menos, no con iguales
contribuciones.
Cuando se quiere evaluar la procedencia de COVs en un ambiente concreto,
una de las estrategias empleadas es analizar las relaciones de determinados
compuestos entre sí. Así, se han tomado los BTEX y algunos de los hidrocarburos
alifáticos más representativos de los perfiles ya vistos y se han calculado algunas
relaciones. Si los valores de dichas relaciones obtenidas en puntos distintos son
parecidos se puede considerar un indicio de que sus orígenes de emisión son los
mismos. Como ejemplo, en la Tabla 4.2.2 se han recogido algunas de estas relaciones
establecidas entre algunos de los COVs estudiados en cuatro entornos diferentes, los
dos puntos del proyecto (la Estación y San Julián), uno en Donostia-San Sebastián y
el municipio de Zierbena, por cercanía al de Muskiz.
52
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Tabla 4.2.2. Valores de relaciones de compuestos orgánicos volátiles en muestras de
aerosoles de Donostia-San Sebastián, Muskiz (Estación y San Julián) y Zierbena.
Relación de COVs Donostia Estación San Julián Zierbena
tolueno / benceno 3,31 2,39 1,84 2,07
tolueno / m,p-xileno 1,61 1,70 1,65 1,70
m,p-xileno / benceno 2,05 1,45 1,11 1,22
heptano / octano 1,29 1,41 1,46 1,28
heptano / nonano 1,35 1,89 2,40 1,44
heptano / 3-metilhexano 0,82 1,62 1,96 1,50
Respecto a las tres primeras relaciones, entre hidrocarburos aromáticos, se
puede observar que mientras la proporción tolueno/m,p-xileno se mueve en un margen
de valores estrechos, de 1,61 a 1,70, las otras dos varían de manera significativa
según la zona de estudio. En Donostia-San Sebastián las concentraciones de estos
contaminantes proceden, como se ha indicado, de las emisiones del tráfico rodado y
los valores de las relaciones de los distintos compuestos son similares a las que se
obtienen en esa fuente. Partiendo de este hecho, se puede decir que, si los demás
lugares presentaran valores de las relaciones parecidos, se les podría adjudicar
también el mismo origen. Sin embargo, los valores de la relación tolueno/benceno y
m,p-xileno/benceno, son claramente inferiores a los de Donostia en los dos puntos de
Muskiz y en el de Zierbena. Esto indica que los niveles de benceno son, en proporción,
más elevados, señalando a San Julián como el área donde hay mayor cantidad de
benceno, seguido de Zierbena y finalmente de la Estación, la atmósfera más parecida
a la urbana. Todo esto pone de manifiesto la existencia de una fuente o fuentes
adicionales de benceno que se suman a la propia del tráfico y que llevan a que tenga
una mayor presencia relativa en el entorno geográfico de Muskiz-Zierbena,
principalmente en San Julián.
En cuanto a los resultados de las otras tres relaciones, referidas a los
hidrocarburos alifáticos, la atmósfera urbana de Donostia-San Sebastián presenta en
todos los casos valores inferiores a los otros puntos y el motivo es la mayor
53
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
concentración de heptano en relación a octano y nonano. Esto es algo que se percibe
en las áreas de Muskiz y Zierbena, pero no exactamente por igual en ambos
municipios. Por ejemplo, la relación heptano/nonano en las muestras de aire de
Donostia-San Sebastián alcanza un valor de 1,35, un poco más alto en Zierbena
(1,44), después en la Estación (1,89) y el máximo en San Julián (2,40). Es en esta
zona donde se han observado las concentraciones más altas de heptano, superiores a
las que se detectan en áreas con importante parque móvil y que provocan un
incremento de su nivel medio anual.
Como se ha visto, las relaciones entre COVs se han utilizado para evidenciar
fuentes diferentes a las del ambiente urbano. También se ha comprobado que en
Muskiz los hidrocarburos alifáticos ligeros tienen cierta relevancia, en detrimento de los
aromáticos, cuya presencia puede tener mayor o menor contribución de emisiones del
tráfico. Para determinar este punto, se han evaluado las correlaciones entre los dos
compuestos mayoritarios de ambas familias (heptano y tolueno, respectivamente) en
los dos puntos del estudio (la Estación y San Julián) y en Donostia-San Sebastián,
siguiendo el método propuesto por Cantón y col., 2009, 2010, 2011.
En la Figura 4.2.5 se han representado las concentraciones de heptano frente a
las de tolueno determinadas en los tres ambientes. Los puntos en azul se refieren a
los datos diarios obtenidos en San Julián, los rojos pertenecen a la Estación y los
verdes a Donostia-San Sebastián.
0
10
20
30
40
50
0 5 10 15 20 25
Estación
San Julián
Donostia
y = 0,61x R2= 0,58y = 1,70x R2= 0,91 y = 0,16x R2= 0,94
hept
ano
(µg/
m3 )
tolueno (µg/m3) Figura 4.2.5. Representación de las correlaciones entre heptano y tolueno en los dos
puntos de Muskiz y en el ambiente urbano de Donostia–San Sebastián.
54
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
La figura revela que cada punto analizado tiene una proporción heptano/tolueno
(la pendiente de la recta de ajuste) diferente. Los casos extremos son Donostia (0,16)
y San Julián (1,70) y el punto de la Estación se queda en medio, con una relación
heptano/tolueno promedio de 0,61.
Por otra parte, se observa que la correlación entre estos dos compuestos en San
Julián (R2=0,91) y en Donostia (R2=0,94) son muy elevadas, casi cercanas a la unidad,
lo que normalmente indica que los compuestos en cuestión proceden de la misma
fuente. En Donostia-San Sebastián esa fuente es el tráfico y en San Julián, otra
distinta pero con un gran peso sobre los COVs analizados.
No ocurre lo mismo en la Estación, donde tolueno y heptano presentan una
correlación más baja (R2=0,58) dando a entender que ambos compuestos pueden
tener procedencias diferentes. Esta baja correlación es fruto de una mayor dispersión,
que corresponde a valores de la relación heptano/tolueno (en adelante h/t) variables.
Dicha relación se ha evaluado en profundidad, en primer lugar analizando su
distribución de valores, y en segundo lugar discriminado las muestras en función de
dichos valores. De esta manera, las muestras recogidas en la Estación se clasifican en
tres grupos, a los que hemos denominado de tipo I (h/t < 0,30), tipo II (0,30 < h/t <
0,70) y tipo III (h/t > 0,70).
Al representar los valores de la concentración de heptano frente a la de tolueno
en la Estación, diferenciando las muestras según el tipo al que pertenecen (Figura
4.2.6), se comprueba que la correlación en cada grupo aumenta.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4 5 6
tipo IIItipo IItipo I
y = 1,12x R2= 0,83 y = 0,49x R2= 0,87 y = 0,18x R2= 0,79
hept
ano
(µg/
m3 )
tolueno (µg/m3) Figura 4.2.6. Representación de las correlaciones entre heptano y tolueno en el punto de
la Estación, en función del tipo de muestra.
55
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Se obtienen coeficientes R2 elevados, de 0,79 (tipo I), 0,83 (tipo II) y 0,87 (tipo
III), y las pendientes de las rectas varían de 0,18 para el tipo I, 0,49 para el tipo II y
1,12 para el tipo III.
Si comparamos estos resultados con los descritos en la anterior gráfica, Figura
4.2.5, la recta de ajuste de las muestras denominadas tipo I presenta una pendiente de
0,18, muy similar a la obtenida en el punto urbano de San Sebastián (0,16); las
muestras de tipo III se ajustan a una recta con una pendiente superior a 1
(concentración de heptano mayor que la de tolueno), parecido a lo que se observaba
en el punto de San Julián (1,70); finalmente, las muestras de tipo II, se quedan en una
posición intermedia, con una pendiente de 0,49.
Además, los perfiles de composición medios para cada tipo de muestra
presentan diferencias apreciables entre sí (Figura 4.2.7). Por un lado, las muestras de
los tipos I y II muestran concentraciones similares, claramente inferiores a las de las
de tipo III. Por otro lado, donde más se aprecian estas diferencias es en los
hidrocarburos alifáticos “ligeros” y el perfil de composición de las muestras de tipo I es
muy similar al mostrado en la Figura 4.2.3 para el ambiente urbano de Donostia.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
2,4-
dim
etilp
enta
nom
etilc
iclo
pent
ano
ET
BE
2-m
etilh
exan
oci
cloh
exan
o3-
met
ilhex
ano
acet
ato
de e
tilo
2,2,
4-tr
imet
ilpen
tano
hept
ano
benc
eno
met
ilcic
lohe
xano
tric
loro
etile
no2,
3,4-
trim
etilp
enta
nooc
tano
tolu
eno
isob
utilm
etilc
eton
ate
trac
loro
etile
noac
etat
o de
but
ilono
nano
etilb
ence
nom
,p-x
ileno
o-xi
leno
+ α
-pin
eno
estir
eno
deca
noβ-
pine
nom
,p-e
tilto
luen
o1,
3,5-
trim
etilb
ence
noo-
etilt
olue
no1,
2,4-
trim
etilb
ence
nolim
onen
oun
deca
nodo
deca
notr
idec
ano
tetr
adec
ano
pent
adec
ano
hexa
deca
no
tipo Itipo IItipo III
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.7. Representación de los perfiles de composición medios obtenidos en el aire
ambiente de Muskiz en el punto de muestreo de la Estación, diferenciando entre tipos de
muestras atendiendo a los valores de la relación heptano/tolueno.
56
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Resumiendo, en el punto de la Estación se pueden diferenciar tres tipos de
muestras (o lo que es lo mismo, de días), con perfiles de composición diferenciados.
Las muestras de tipo I tienen una relación h/t y un perfil de composición similar a los
que se encuentran en un ambiente urbano. Las muestras de tipo III muestran una
relación h/t superior a 1 y un perfil de composición parecido al encontrado en San
Julián. Por último, las muestras de tipo II exhiben una relación h/t y un perfil intermedio
entre los dos comentados. Así, podemos hablar de días de tipo “urbano”, de tipo “San
Julián” o de tipo “mezcla”.
Considerando todo lo que se ha expuesto hasta ahora, queda patente que el aire
ambiente de Muskiz tiene unas características singulares en cuanto a la composición
de los COVs, que son más acusadas en el punto de San Julián que en el de la
Estación. Esto apunta a las emisiones de la refinería como causantes de la alteración
del perfil de composición respecto del que sería esperable encontrar en un ambiente
urbano típico, y que parecen tener una mayor incidencia sobre el núcleo de San Julián.
Este último punto se ha comprobado haciendo la misma clasificación de las
muestras de San Julián, según la relación h/t en tipo I (“urbano”), tipo II (“mezcla”) y
tipo III (“San Julián”) y comparando los resultados obtenidos con los de la Estación. La
proporción de días de cada categoría observada en cada punto de muestreo se recoge
en la Figura 4.2.8, que muestra una gran disparidad entre ambos.
El tipo I es el predominante en la Estación, con el 52% de los días muestreados,
frente a sólo el 17% de muestras de este tipo en el punto de San Julián.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Estación San Julián
tipo I tipo II tipo III
Figura 4.2.8. Representación de la proporción de días clasificados según la relación
heptano/tolueno: tipo I, II y III en los dos puntos del estudio.
52%
46%
37%
36%
17%
12%
57
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Por el contrario, en San Julián casi la mitad de las muestras son de tipo III, que
en el caso de la Estación su número es mucho menor, un 12% del total de días.
Las muestras de tipo II (que hemos denominado “mezcla”) mantienen
porcentajes muy parejos en los dos enclaves: en la Estación han supuesto el 36% del
total y en San Julián el 37%.
En definitiva, en el punto de la Estación, del total de días analizados, alrededor
de la mitad corresponde a días de tipo “urbano”, algo más de un tercio son días de
“mezcla” y poco más de la décima parte corresponden a días de tipo “San Julián”. En
cambio, en San Julián la situación se invierte, con cerca de la mitad de días con
carácter de “San Julián”, el 36% de “mezcla” y menos de un quinto de tipo “urbano”.
Estas diferencias reflejan el hecho de que en un mismo día la composición de COVs
en el entorno de la Estación y en el de San Julián puede ser diferente. De hecho, esto
se produce en alrededor de dos tercios de los días analizados.
Teniendo en cuenta que las muestras de tipo “San Julián” son aquellas que
tienen una relación heptano/tolueno claramente diferente de la de un ambiente urbano,
que su perfil de composición está enriquecido en hidrocarburos alifáticos ligeros y que
sus concentraciones medias son más elevadas, es razonable pensar que dichas
características estén motivadas por la incidencia de las emisiones de la refinería, por
lo que a partir de ahora este grupo se va a llamar “refinería”.
La representación a lo largo del tiempo de muestreo de las concentraciones de
heptano diferenciando los días según la relación h/t puede servir para ilustrar la
frecuencia con la que se detectan las diferentes influencias (Figura 4.2.9).
En el punto de la Estación los días de influencia de refinería (tipo III, color azul)
se han concentrado, principalmente, en algunos días de abril de 2011 y febrero y
marzo de 2012. Por el contrario, en San Julián parecen estar más uniformemente
repartidos por todo el periodo de muestreo. Además, también se aprecia que los días
de tipo III son los que generalmente presentan, en los dos lugares, las
concentraciones de heptano más elevadas.
Por otra parte, la comparación de las dos gráficas ilustra la gran variabilidad de
las concentraciones medias diarias durante el estudio y la disparidad de niveles que
58
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
existe entre los dos puntos evaluados: mientras que el fondo de escala del eje “y” de
representación de la Estación alcanza los 8 µg/m3, la de San Julián llega a 50 µg/m3.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
tipo Itipo IItipo III
conc
ent
raci
ón (
µg/m
3 )
0
10
20
30
40
50
1-2-
11
3-3-
11
2-4-
11
3-5-
11
2-6-
11
2-7-
11
2-8-
11
1-9-
11
1-10
-11
1-11
-11
1-12
-11
31-1
2-11
31-1
-12
1-3-
12
31-3
-12
1-5-
12
31-5
-12
1-7-
12
tipo Itipo IItipo III
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.9. Concentraciones de heptano en la atmósfera de Muskiz, en la Estación
(arriba) y en San Julián (abajo), diferenciando entre días de tipo I, II y III.
Además, la figura revela que las concentraciones elevadas no se producen de
manera simultánea en los dos puntos, es decir, no parece haber correlación entre las
concentraciones detectadas en las dos ubicaciones.
Para evaluar este hecho con más detalle, se han analizado las series temporales
de las concentraciones determinadas en ambos puntos para un mismo compuesto, en
concreto el benceno, regulado en la normativa vigente.
En la Figura 4.2.10 se representa la evolución de los niveles medios diarios de
benceno en la Estación (color rojo) y San Julián (color azul) a lo largo del periodo de
muestreo.
59
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
0
5
10
151-
2-11
3-3-
11
2-4-
11
3-5-
11
2-6-
11
2-7-
11
2-8-
11
1-9-
11
1-10
-11
1-11
-11
1-12
-11
31-1
2-11
31-1
-12
1-3-
12
31-3
-12
1-5-
12
31-5
-12
1-7-
12
Estación
San Julián
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.10. Evolución de las concentraciones de benceno en los puntos de la Estación
y de San Julián a lo largo del periodo de muestreo.
A la vista de las dos siluetas se puede apuntar que en determinados momentos
del muestreo (meses de primavera y verano) las concentraciones de benceno son, en
general, similares en ambos puntos y además las más bajas del estudio. Sin embargo,
en el mes de marzo de 2011 y en especial en el periodo noviembre-diciembre de 2011,
los niveles en San Julián son claramente más altos y siguen una pauta diferente a los
detectados en la Estación.
Este periodo de mayor disparidad y concentraciones más elevadas en San Julián
corresponde a una época en la que el viento predominante fue de dirección SSO. Por
el contrario, durante el verano, que predominó el viento de componente norte, los
niveles en ambos puntos fueron, como se ha visto, menores y más parejos.
Para poder visualizar esta conducta de los COVs y las condiciones del viento en
la zona, se ha representado, junto a los dos perfiles del benceno de la Figura 4.2.10, la
dirección prevalente (tomada como la moda de la dirección del viento sectorizada en
intervalos de 22,5º) para cada día del estudio (línea en discontinuo verde) (Figura
4.2.11).
Se puede apreciar cómo los picos elevados registrados en San Julián se
corresponden con días en los que hubo una predominancia de vientos de componente
Sur.
60
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
0
5
10
15
0
45
90
135
180
225
270
315
360
1-2-
11
3-3-
11
2-4-
11
3-5-
11
2-6-
11
2-7-
11
2-8-
11
1-9-
11
1-10
-11
1-11
-11
1-12
-11
31-1
2-11
31-1
-12
1-3-
12
31-3
-12
1-5-
12
31-5
-12
1-7-
12
Estación San Julián dirección del viento
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )dirección del viento (º)
Figura 4.2.11. Evolución de las concentraciones de benceno en los puntos de la Estación
y de San Julián y dirección del viento predominante a lo largo del periodo de muestreo.
Por tanto, se puede intuir que la dirección del viento va a ser un factor importante
determinante de las concentraciones de los compuestos orgánicos volátiles en el aire
ambiente de Muskiz. Este punto va a ser objeto de un análisis más detallado a
continuación.
61
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4.2.1. Evaluación de las concentraciones de COVs co n la dirección
del viento
De forma similar al estudio realizado con los metales analizados en las partículas
en suspensión, se han evaluado las concentraciones de COVs con la dirección del
viento. Tal y como se indicaba en el mencionado apartado, hay que tener en cuenta
varios aspectos.
En primer lugar, la dirección de viento más frecuente en Muskiz es del sector S-
SSO, y en menor medida, en ocasiones, del ONO-N.
En segundo, para combinar los datos diarios de COVs con los datos horarios de
dirección de viento, se ha recurrido a determinar tanto la dirección como el cuadrante
más frecuentes de cada día. Por tanto, las concentraciones medias según la dirección
del viento se han calculado por cuadrantes (norte, este, sur, oeste).
Por último, los vientos de componente este son muy infrecuentes, por lo que se
van a comparar las medias obtenidas en los cuadrantes norte, sur y oeste.
En la Figura 4.2.12 se mustran los perfiles de composición medios obtenidos
cuando el viento predominante es del cuadrante norte.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
2,4-
dim
etilp
enta
nom
etilc
iclo
pent
ano
ET
BE
2-m
etilh
exan
o2,
3-di
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tano
3-m
etilh
exan
oac
etat
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o2,
2,4-
trim
etilp
enta
nohe
ptan
obe
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om
etilc
iclo
hexa
notr
iclo
roet
ileno
2,3,
4-tr
imet
ilpen
tano
octa
noto
luen
ois
obut
ilmet
ilcet
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tetr
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ileno
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ilben
ceno
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noo-
xile
no+
α-pi
neno
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eno
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noβ-
pine
nom
,p-e
tilto
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o1,
3,5-
trim
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olue
no1,
2,4-
trim
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deca
notr
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ano
tetr
adec
ano
pent
adec
ano
hexa
deca
no
Estación
San Julián
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.12. Representación de los perfiles de composición media de compuestos
orgánicos volátiles obtenidos en el aire ambiente de Muskiz, en la Estación y San Julián,
cuando el viento prevalente es del cuadrante norte.
62
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En este caso, las concentraciones medias obtenidas en la Estación (línea roja)
son superiores a las detectadas en San Julián (línea azul), prácticamente para la
totalidad de los COVs identificados, y en especial para los hidrocarburos alifáticos
ligeros.
Sin embargo, la situación se invierte con vientos del cuadrante sur, con
concentraciones más elevadas en el punto de San Julián que en el de la Estación
(Figura 4.2.13). Además, en este caso se aprecia un cambio en las proporciones
relativas de los compuestos, caracterizado por una disminución de las concentraciones
de hidrocarburos alifáticos ligeros respecto a los aromáticos en la Estación en
comparación con San Julián. Así, el perfil obtenido en la zona de la Estación es
parecido al mostrado anteriormente para el aire ambiente de Donostia-San Sebastián,
y también los que hemos denominado como “tipo I (urbano)” y “tipo II (mezcla)” en la
clasificación de las muestras según la relación h/t. Asimismo, el perfil de composición
en San Julián con vientos del sur se asimila al obtenido para el “tipo III (refinería)”.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
2,4-
dim
etilp
enta
nom
etilc
iclo
pent
ano
ET
BE
2-m
etilh
exan
o2,
3-di
met
ilpen
tano
3-m
etilh
exan
oac
etat
o de
etil
o2,
2,4-
trim
etilp
enta
nohe
ptan
obe
ncen
om
etilc
iclo
hexa
notr
iclo
roet
ileno
2,3,
4-tr
imet
ilpen
tano
octa
noto
luen
ois
obut
ilmet
ilcet
ona
tetr
aclo
roet
ileno
acet
ato
de b
utilo
nona
noet
ilben
ceno
m,p
-xile
noo-
xile
no+
α-pi
neno
estir
eno
deca
noβ-
pine
nom
,p-e
tilto
luen
o1,
3,5-
trim
etilb
ence
noo-
etilt
olue
no1,
2,4-
trim
etilb
ence
nolim
onen
oun
deca
nodo
deca
notr
idec
ano
tetr
adec
ano
pent
adec
ano
hexa
deca
no
Estación
San Julián
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.13. Representación de los perfiles de composición media de compuestos
orgánicos volátiles obtenidos en el aire ambiente de Muskiz, en la Estación y San Julián,
cuando el viento prevalente es del cuadrante sur.
En cuanto a las concentraciones determinadas en las muestras de los días con
vientos predominantes del Oeste, se representan en la Figura 4.2.14, junto con las
63
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
obtenidas en los otros dos cuadrantes, en cada uno de los puntos. En el caso de la
zona de la Estación, los niveles medios con vientos del cuadrante oeste son
claramente inferiores a las detectadas con vientos de los otros dos cuadrantes. En
cuanto al punto de San Julián, las concentraciones medias con vientos del Oeste son
muy similares a las encontradas con vientos del cuadrante norte, y notablemente
inferiores a las correspondientes al cuadrante sur.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
nortesuroeste
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
2,4-
dim
etilp
enta
nom
etilc
iclo
pent
ano
ET
BE
2-m
etilh
exan
o2,
3-di
met
ilpen
tano
3-m
etilh
exan
oac
etat
o de
etil
o2,
2,4-
trim
etilp
enta
nohe
ptan
obe
ncen
om
etilc
iclo
hexa
notr
iclo
roet
ileno
2,3,
4-tr
imet
ilpen
tano
octa
noto
luen
ois
obut
ilmet
ilcet
ona
tetr
aclo
roet
ileno
acet
ato
de b
utilo
nona
noet
ilben
ceno
m,p
-xile
noo-
xile
no+
α-p
inen
oes
tiren
ode
cano
β-pi
neno
m,p
-etil
tolu
eno
1,3,
5-tr
imet
ilben
ceno
o-et
iltol
ueno
1,2,
4-tr
imet
ilben
ceno
limon
eno
unde
cano
dode
cano
trid
ecan
ote
trad
ecan
ope
ntad
ecan
ohe
xade
cano
nortesuroeste
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.14. Representación de los perfiles de composición medios obtenidos en el aire
ambiente de Muskiz en los puntos de muestreo de la Estación (arriba) y de San Julián (abajo)
para cada cuadrante de la dirección del viento.
A la vista de las dos últimas figuras se puede decir que existe una fuente de
compuestos orgánicos volátiles situada entre los dos puntos de muestreo, es decir, al
norte del punto de la estación y al sur de San Julián, ubicación que corresponde con
parte de la planta de la refinería.
64
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4.2.2. Análisis de correlaciones entre compuestos o rgánicos volátiles
Todo lo expuesto hasta ahora revela que el aire ambiente de Muskiz tiene unas
características particulares que lo diferencian del de un ambiente urbano típico y que
dicha singularidad está relacionada con la presencia de la refinería en el entorno del
municipio. También se ha visto que las concentraciones y la composición de estos
compuestos muestran una variabilidad espacial apreciable, hasta tal punto que pueden
ser claramente diferentes en dos puntos del municipio. En este sentido, tal y como se
ha hecho en el apartado correspondiente a las partículas en suspensión y los metales,
también se han evaluado las correlaciones entre los distintos COVs presentes en el
mismo punto y entre las dos ubicaciones del estudio.
Por un lado, el estudio de correlaciones va a indicar si los compuestos pueden
provenir o no de las mismas fuentes y, por otro, si esas fuentes afectan a ambos
puntos de muestreo de la misma forma.
A modo de ejemplo, en la Figura 4.2.15 se muestran las correlaciones obtenidas
entre un hidrocarburo aromático, el m,p-xileno, componente de los BTEX, y un
hidrocarburo alifático, el nonano. La gráfica de la izquierda se refiere a los datos de
concentración de las muestras de la Estación y la de la derecha a los aerosoles de
San Julián.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
y = 1,45x R= 0,81
m,p
-xile
no (
µg/m
3 )
nonano (µg/m3)
0
5
10
15
0 5 10 15 20
y = 0,97x R= 0,98
m,p
-xile
no (
µg/m
3 )
nonano (µg/m3) Figura 4.2.15. Diagramas de dispersión entre las concentraciones de m,p-xileno y
nonano determinadas en el punto de la Estación (izquierda) y en San Julián (derecha).
65
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En ambos casos los coeficientes de correlación (R) son elevados, superiores a
0,8, pero en la gráfica correspondiente al punto de la Estación se observa una mayor
dispersión que hace que la correlación (R= 0,81) sea menor que en San Julián (R=
0,98). Esto indica que estos dos hidrocarburos se encuentran mejor relacionados entre
sí en San Julián que en la Estación, donde pueden tener una procedencia algo
distinta.
Unido a esto, el estudio de correlaciones permite también evaluar si las fuentes
de contaminantes afectan por igual a los dos puntos. Sirva de ejemplo de este aspecto
la gráfica mostrada en la Figura 4.2.16 en la que se representa la correlación entre las
concentraciones de nonano determinadas de forma paralela en ambos puntos.
0
5
10
15
20
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
y = 1,10 - 0,18x R= 0,08
nona
no (
San
Jul
ián)
(µg
/m3 )
nonano (Estación) (µg/m3) Figura 4.2.16. Diagrama de dispersión entre las concentraciones de nonano detectadas
en el punto de la Estación y en San Julián.
La representación muestra una recta de correlación con un coeficiente muy bajo
(R=0,08), próximo a cero, que se interpreta como la ausencia total de relación entre la
concentración de nonano en un punto respecto a la del otro. Además también se
desprende que, cuando en una de las ubicaciones las concentraciones son altas (en
relación a los niveles habituales en el punto) en el otro lugar no se detectan niveles
altos.
A partir de los valores del coeficiente de correlación (R) obtenido para cada par
de variables (concentración de COV) se obtiene lo que se denomina “matriz de
correlaciones”.
66
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Dicha matriz se muestra en la Figura 4.2.17, en forma de gráfico de superficie,
en la que están representados los valores de los coeficientes de correlación entre los
pares de COVs, dispuestos en los ejes “x” e “y”. Los compuestos determinados en el
punto de la estación vienen señalados con (E) y los correspondientes a San Julián por
(SJ).
Al igual que en la gráfica correspondiente a los metales, los coeficientes se
representan en una escala de color en la que cuanto más intenso es el color más
elevado es el coeficiente. Así, por ejemplo, las zonas rojas indican compuestos
altamente correlacionados, y las blancas corresponden a valores entre -0,2 y 0,2,
indicativos de ausencia de correlación entre los contaminantes.
2,4-
dim
etilp
enta
no (
E)
met
ilcic
lope
ntan
o (E
)E
TB
E (
E)
2-m
etilh
exan
o (E
)2,
3-di
met
ilpen
tano
(E
)3-
met
ilhex
ano
(E)
hept
ano
(E)
benc
eno
(E)
met
ilcic
lohe
xano
(E
)2,
3,4-
trim
etilp
enta
no (
E)
octa
no (
E)
tolu
eno
(E)
nona
no (
E)
etilb
ence
no (
E)
m,p
-xile
no (
E)
o-xi
leno
+a-
pine
no (
E)
deca
no (
E)
b-pi
neno
(E
)m
,p-e
tilto
luen
o (E
)1,
3,5-
trim
etilb
ence
no (
E)
o-et
iltol
ueno
(E
)1,
2,4-
trim
etilb
ence
no (
E)
limon
eno
(E)
unde
cano
(E
)do
deca
no (
E)
2,4-
dim
etilp
enta
no (
SJ)
met
ilcic
lope
ntan
o (S
J)E
TB
E (
SJ)
2-m
etilh
exan
o (S
J)2,
3-di
met
ilpen
tano
(S
J)3-
met
ilhex
ano
(SJ)
hept
ano
(SJ)
benc
eno
(SJ)
met
ilcic
lohe
xano
(S
J)2,
3,4-
trim
etilp
enta
no (
SJ)
octa
no (
SJ)
tolu
eno
(SJ)
nona
no (
SJ)
etilb
ence
no (
SJ)
m,p
-xile
no (
SJ)
o-xi
leno
+a-
pine
no (
SJ)
deca
no (
SJ)
b-pi
neno
(S
J)m
,p-e
tilto
luen
o (S
J)1,
3,5-
trim
etilb
ence
no (
SJ)
o-et
iltol
ueno
(S
J)1,
2,4-
trim
etilb
ence
no (
SJ)
limon
eno
(SJ)
unde
cano
(S
J)do
deca
no (
SJ)
2,4-dimetilpentano (E)metilciclopentano (E)ETBE (E)2-metilhexano (E)2,3-dimetilpentano (E)3-metilhexano (E)heptano (E)benceno (E)metilciclohexano (E)2,3,4-trimetilpentano (E)octano (E)tolueno (E)nonano (E)etilbenceno (E)m,p-xileno (E)o-xileno+a-pineno (E)decano (E)b-pineno (E)m,p-etiltolueno (E)1,3,5-trimetilbenceno (E)o-etiltolueno (E)1,2,4-trimetilbenceno (E)limoneno (E)undecano (E)dodecano (E)2,4-dimetilpentano (SJ)metilciclopentano (SJ)ETBE (SJ)2-metilhexano (SJ)2,3-dimetilpentano (SJ)3-metilhexano (SJ)heptano (SJ)benceno (SJ)metilciclohexano (SJ)2,3,4-trimetilpentano (SJ)octano (SJ)tolueno (SJ)nonano (SJ)etilbenceno (SJ)m,p-xileno (SJ)o-xileno+a-pineno (SJ)decano (SJ)b-pineno (SJ)m,p-etiltolueno (SJ)1,3,5-trimetilbenceno (SJ)o-etiltolueno (SJ)1,2,4-trimetilbenceno (SJ)limoneno (SJ)undecano (SJ)dodecano (SJ)
0,8-1
0,6-0,8
0,4-0,6
0,2-0,4
0-0,2
-0,2-0
-0,4--0,2
Figura 4.2.17. Matriz de correlaciones entre las concentraciones de compuestos
orgánicos volátiles determinados en la atmósfera de Muskiz, puntos de la Estación y San
Julián, representada como un diagrama de superficie.
67
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En la gráfica se observan cuatro zonas bien diferenciadas, dos con predominio
de colores rojos y naranjas, que corresponden a las correlaciones entre compuestos
en el mismo punto, y dos prácticamente de color blanco, conformadas por las
correlaciones entre compuestos entre las dos ubicaciones.
A simple vista se puede apreciar que en el punto de San Julián (área coloreada
en el cuadrante inferior derecho de la figura) la mayoría de los COVs se encuentran
muy correlacionados, con coeficientes en el intervalo 0,8-1. Esto indica que el
comportamiento de estos compuestos es muy similar, con lo que se pueden atribuir a
la misma fuente.
Hay algunos otros que se apartan ligeramente de dicha pauta, ya sea porque se
les adjudica fuentes distintas de emisión, caso del β-pineno, procedente de la
vegetación, por verse más afectados por procesos de reparto gas-partícula como en el
caso de los hidrocarburos alifáticos más pesados, o por algún otro factor diferenciador.
Prácticamente lo mismo que se ha comentado para el punto de San Julián se
puede decir de las correlaciones de los COVs en la zona de la Estación, con la
diferencia de que en este caso los pares con coeficientes entre 0,8 y 1 son menos
numerosos, lo que puede indicar que los compuestos correlacionados proceden de
más de una fuente significativa. Merecen especial mención los BTEX, cuyas
correlaciones con los hidrocarburos alifáticos ligeros no son tan elevadas como en San
Julián, y podrían indicar aportes adicionales de estos compuestos aromáticos en la
zona de la Estación.
Finalmente, resulta llamativo que las concentraciones de los compuestos
medidos en uno y otro punto no se correlacionen entre sí (evidenciado por las grandes
áreas blancas de la figura), lo que es indicativo de la gran variabilidad que existe en la
composición y niveles de COVs entre las dos zonas del municipio. Únicamente las
concentraciones de β-pineno tienen una correlación significativa y positiva entre los
dos puntos, consecuencia de su origen relacionado con emisiones de la vegetación,
más difusas y generalizadas y que pueden afectar a ambos puntos de muestreo de
forma similar.
68
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4.2.3. Análisis de los compuestos benceno, tolueno y xileno (BTX)
proporcionados por la cabina de San Julián
La estación de la Red de Vigilancia de la Calidad del Aire del Gobierno Vasco
ubicada en San Julián cuenta entre su equipamiento con un medidor de BTX
(benceno, tolueno, xileno) que recoge datos horarios de las concentraciones de estos
COVs.
Los datos horarios pueden proporcionar una importante información sobre la
existencia de momentos puntuales con niveles elevados, el comportamiento de las
concentraciones a lo largo del día y de la semana, y pueden ser cruzados con la
información meteorológica horaria disponible.
A partir de los datos horarios se han calculado los promedios diarios, que se
pueden comparar con las determinaciones llevadas a cabo mediante el análisis de los
tubos de carbón activo, descritos al inicio de este capítulo.
En la tabla 4.2.3 se recogen los registros obtenidos para benceno, tolueno y
xileno a través de los dos métodos, en continuo (el sistema automatizado de la cabina)
y discontinuo (tubos de carbón activo) determinados entre los meses de julio de 2011 y
junio de 2012, así como los máximos horarios detectados.
Tabla 4.2.3. Valores de concentración (µg/m3) de los BTX determinados en San Julián en
continuo, por la estación de la Red de Vigilancia de la Calidad del Aire (máximo horario y
máximo diario), y en discontinuo, por tubos de carbón activo (máximo diario) entre enero de
2011 y junio de 2012. También se incluyen los valores medios obtenidos en el año de estudio
de julio 2011 a junio 2012.
Sistema Continuo Sistema Discontinuo
COV enero 2011-julio 2012
julio 2011-
junio 2012
febrero 2011-
julio 2012
julio 2011-
junio 2012
máximo (diario)
máximo (horario)
media máximo (diario)
media
benceno 12,5 40,4 0,94 14,2 1,11
tolueno 15,1 71,1 1,78 20,4 2,04
xileno 6,15 19,2 0,46 5,06 0,58
69
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Como se pude ver, comparando las concentraciones medias de los tres COVs
obtenidas en el año de estudio (columnas coloreadas en gris), los dos sistemas de
análisis dan valores similares: el benceno se encuentra en torno a 1 µg/m3, el tolueno
alrededor de 2 µg/m3 y el xileno sobre 0,5 µg/m3.
Algo parecido ocurre cuando se observan las concentraciones máximas diarias
en las que el orden de prelación es similar a las medias. En primer lugar se halla el
tolueno (15,1 µg/m3 y 20,4 µg/m3, respectivamente), benceno (12,5 µg/m3 y 14,2
µg/m3, respectivamente) y xileno (5,06 µg/m3 y 6,15 µg/m3, respectivamente). El
pequeño desfase entre los valores comparados puede deberse, en parte, a la distinta
infraestructura empleada en los dos métodos.
En cuanto a la columna de los niveles máximos horarios, hay que decir que la
determinación de estos valores es una de las grandes ventajas de la técnica en
continuo, que permite una mayor resolución temporal. Estos valores alcanzan niveles
muy superiores a los registros máximos diarios. La concentración máxima horaria de
tolueno (71,1 µg/m3) es casi cinco veces el máximo diario y algo similar se produce
con el benceno, con un máximo horario (40,4 µg/m3) que triplica al valor diario más
elevado de los registrados para este compuesto (12,5 µg/m3).
De los tres compuestos analizados de manera automática el que mayor interés
despierta es precisamente el benceno, debido a su regulación en la normativa de
calidad del aire. El hecho de que se hayan detectado picos máximos diarios superiores
a 12 µg/m3 y que la media del periodo analizado esté por debajo de 1 µg/m3 lleva a
pensar que los niveles de benceno han sido variables en el tiempo. Esto se puede
constatar a la vista de la Figura 4.2.18 en la que se muestra la serie temporal de las
concentraciones horarias (línea roja) y diarias (línea azul) de benceno registradas en
San Julián desde enero de 2011 a junio de 2012.
En la figura se puede apreciar que hay valores máximos horarios que superan
los 10 µg/m3 repartidos por prácticamente todo el periodo, a excepción de los meses
de junio y julio de 2011, en que las concentraciones máximas rondan los 5 µg/m3. Los
picos horarios más elevados alcanzan niveles de casi 40 µg/m3 y se han detectado en
los meses de marzo de 2011 y enero de 2012. A partir de este último mes se aprecia
una mayor frecuencia de las ocasiones en que se superan los 20 µg/m3 (8 veces en
2011 frente a 25 veces en la primera mitad del año 2012). De forma paralela a los
70
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
valores máximos, el valor medio obtenido para el periodo de enero a junio de 2012
(1,06 µg/m3) es algo mayor al detectado en el mismo periodo del año anterior (0,91
µg/m3).
El valor máximo de las medias diarias obtenidas a partir de los datos del
analizador BTX también se detecta en 2012, concretamente el 9 de enero, en que se
obtuvo un promedio de 12,5 µg/m3.
0
10
20
30
40
50
7-1-
11
9-2-
11
13-3
-11
14-4
-11
16-5
-11
17-6
-11
19-7
-11
21-8
-11
22-9
-11
24-1
0-11
25-1
1-11
27-1
2-11
28-1
-12
1-3-
12
2-4-
12
4-5-
12
5-6-
12
datos horarios promedios diarios
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.18. Evolución de las concentraciones horarias y diarias de benceno en San
Julián determinadas por el analizador de BTX.
Hay que señalar que el hueco “en blanco” de la figura representa la ausencia de
datos del sistema analizador de BTX en continuo durante los meses de noviembre y
diciembre de 2011.
Con los datos recogidos en la Tabla 4.2.3 se ha podido ver que los rangos de
concentraciones de los tres COVs determinadas por los dos sistemas son, en general,
bastante similares, por lo que se pueden considerar comparables.
La Figura 4.2.19 presenta las concentraciones medias diarias obtenidas, durante
el periodo de febrero de 2011 a junio de 2012, a partir de los datos en continuo de la
estación de San Julián (línea roja) y los determinados en discontinuo, dos veces por
semana (línea azul), que incluyen los datos pertenecientes al periodo en “blanco” de
los meses de noviembre y diciembre de 2011.
71
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
0
5
10
15
1-2-
11
3-3-
11
2-4-
11
3-5-
11
2-6-
11
2-7-
11
2-8-
11
1-9-
11
1-10
-11
1-11
-11
1-12
-11
31-1
2-11
31-1
-12
1-3-
12
31-3
-12
1-5-
12
31-5
-12
1-7-
12
método continuo método discontinuo
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.19. Evolución de las concentraciones diarias de benceno en San Julián
obtenidas a partir de los datos del analizador de BTX (continuo) y las determinadas mediante el
análisis de tubos de carbón activo (discontinuo).
Como se puede apreciar, la concentración diaria máxima de benceno del estudio
se detectó en el periodo en el que no se dispone de los datos automáticos, por medio
del muestreo de COVs llevado a cabo mediante los tubos de carbono, en el que se
determinaron 14,2 µg/m3 el 1 de diciembre. En dicho periodo, entre el 1 de noviembre
y el 31 de diciembre, se detectaron una serie de valores comparativamente más
elevados que en el resto de meses cuya detección fue posible gracias al análisis en
discontinuo de los tubos de carbón activo.
Se ha evaluado la relación existente entre los valores de benceno obtenidos
mediante uno y otro método, que se muestra en la gráfica de la Figura 4.2.20.
0
2
4
6
8
10
0 2 4 6 8 10
y = 0,09 + 1,06x R= 0,97
benc
eno
(ana
lizad
or B
TX
) (µ
g/m
3 )
benceno (tubos de carbón activo) (µg/m3) Figura 4.2.20. Diagrama de dispersión entre las concentraciones de benceno
determinadas en San Julián mediante el analizador de BTX y los tubos de carbón activo.
72
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Existe una buena concordancia entre los valores medios diarios de benceno
obtenidos mediante los dos métodos, puesta de manifiesta por un coeficiente R
elevado, de 0,97, y además, por una recta de regresión en la que la pendiente está
próxima a la unidad, 1,06. Estos dos factores, coeficiente y pendiente, indican que, a
pesar de emplear técnicas muy diferentes, los dos sistemas presentan resultados
comparables. Lo que se deriva de todo ello es que utilizar las medidas realizadas con
los tubos de carbón activo como estimadores de las concentraciones medias de
benceno, puede ser de gran interés cuando no se dispone de las medidas en continuo.
Así, si se calculan las concentraciones medias mensuales de benceno por los
dos sistemas y se comparan entre sí (Figura 4.2.21) se puede ver que, las
concentraciones obtenidas mediante los tubos de carbón activo en los meses de
noviembre y diciembre de 2011 fueron 2,38 µg/m3 y 4,01 µg/m3, respectivamente,
superiores a las de los restantes meses del periodo analizado.
0
1
2
3
4
5
ene-
11
feb-
11
mar
-11
abr-
11
may
-11
jun-
11
jul-1
1
ago-
11
sep-
11
oct-
11
nov-
11
dic-
11
ene-
12
feb-
12
mar
-12
abr-
12
may
-12
jun-
12
continuo discontinuo
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.21. Evolución de las concentraciones medias mensuales de benceno en San
Julián determinadas por el analizador de BTX (continuo) y mediante el análisis de tubos de
carbón activo (discontinuo).
Es evidente que en aquellos meses en los que se ha contado con medidas de
los dos sistemas los trazos son muy similares, por lo que se puede pensar que si se
hubiera dispuesto de datos en continuo durante el tramo en “blanco”, la evolución de
sus niveles mensuales sería comparable a la mostrada en la figura para los tubos de
carbón activo.
73
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Como ya se ha mencionado anteriormente, la resolución temporal horaria
alcanzada con el analizador BTX permite obtener perfiles de variación a lo largo del
día y del ciclo semanal. Estas variaciones pueden ser indicativas de las fuentes y de
los procesos que afectan a sus concentraciones en el aire. Así, por ejemplo, mientras
los contaminantes de origen natural no suelen presentar diferencias entre los días
laborables y del fin de semana, los contaminantes relacionados con el tráfico rodado
normalmente se caracterizan por picos en momentos de horas-punta. También pueden
dar una idea de cómo es la dispersión de los contaminantes, si los máximos decaen
rápidamente será buena, si por el contrario son amplios, es que puede haber
acumulación.
La Figura 4.2.22 muestra la evolución de las concentraciones de los BTX
determinadas por el analizador de la cabina de San Julián a lo largo del día,
diferenciando entre laborables y del fin de semana.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23
laborables sábado domingo
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
benceno tolueno xileno
Figura 4.2.22. Evolución de las concentraciones medias horarias de benceno, tolueno y
xileno en San Julián a lo largo del día, diferenciando entre laborables y del fin de semana.
De los tres compuestos, el tolueno (línea azul) es el más abundante, seguido de
benceno (línea rojo) y xileno (línea verde). Los perfiles describen un comportamiento
caracterizado por un máximo matinal, sobre las 9-10h y mínimos por la noche y al
mediodía. Durante el fin de semana las concentraciones son, en general, inferiores a
las de los días laborables. Habitualmente, en entornos urbanos, se suelen detectar dos
74
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
máximos diurnos, uno por la mañana y otro por la tarde, relacionados con las horas
punta de tráfico. En función de las condiciones de dispersión, el máximo vespertino
puede estar más o menos desarrollado, y en el caso de San Julián se observa que
dicho máximo es poco apreciable y se puede relacionar con unas condiciones de
dispersión favorables.
Esta evolución diurna depende por tanto de las fuentes de emisión y de las
condiciones atmosféricas, por lo que puede variar en función de la época del año. Para
comprobarlo, se han seleccionado las dos épocas extremas del ciclo anual, invierno y
verano, y se han calculado los promedios horarios.
La Figura 4.2.23 muestra los resultados obtenidos para el benceno en el área de
San Julián y también en el núcleo urbano de Donostia-San Sebastián y se observa
que su evolución es muy diferente dependiendo del periodo considerado.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23
laborables sábado domingo
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
benceno (verano) benceno (invierno)
Figura 4.2.23. Evolución de las concentraciones medias horarias de benceno en a) San
Julián y b) Donostia-San Sebastián a lo largo del día, diferenciando entre laborables y del fin de
semana, en verano y en invierno.
En la atmósfera de San Julián, durante la época estival (línea roja), los días
laborables presentan un máximo intenso y bien definido por la mañana, mientras que
en los días del fin de semana las concentraciones empiezan a aumentar antes en la
madrugada, dando lugar a un máximo más amplio y menos definido. Sobre el
mediodía se alcanza el mínimo de concentración. En invierno (línea azul), la variación
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23laborables sábado domingo
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
benceno (verano) benceno (invierno)
Donostia
a)
b)
75
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
es más irregular y aparece un máximo vespertino, tanto en los días laborables como
en los del fin de semana. Además, los valores mínimos nocturnos y del mediodía son
superiores a los detectados en verano.
Al comparar esta gráfica con la de Donostia-San Sebastián se percibe que,
mientras en la zona de San Julián los perfiles tienen un aspecto de sierra, es decir,
con abruptas subidas y bajadas, propias de lugares donde se pueden producir grandes
variaciones de concentración en poco tiempo, en Donostia-San Sebastián las siluetas
descritas por los valores de concentración de benceno son más “suaves” como los que
se pueden encontrar en zonas típicamente urbanas.
La disponibilidad de datos horarios de COVs a lo largo del estudio, que ha sido
un elemento esencial para analizar la evolución temporal de estos contaminantes,
también ha permitido poder combinar todos estos resultados con los datos
meteorológicos, en especial con la dirección de viento. De esta manera, se han
evaluado las concentraciones medias de contaminantes según dicho parámetro,
obteniéndose las llamadas “rosas de contaminantes”.
La Figura 4.2.24 recoge las representaciones referidas a las concentraciones
medias de benceno y tolueno en los aerosoles del área de San Julián y la Figura
4.2.25 la perteneciente a la de xileno en el mismo enclave. Dichas representaciones
muestran, para los tres contaminantes analizados, máximos muy marcados en el
sector ENE-SE, mientras que en el resto de direcciones las concentraciones medias
obtenidas son claramente mucho menores.
02468
1012
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
NNO
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
0
5
10
15
20
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
NNO
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.24. Concentraciones medias de benceno (izquierda) y tolueno (derecha)
detectadas en la atmósfera de San Julián en función de la dirección del viento.
76
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
0
1
2
3
4
5
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
NNO
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.25. Concentraciones medias de xileno detectadas en San Julián en función de
la dirección del viento.
Hay que recordar que la frecuencia de vientos procedente del cuadrante este es
pequeña, apenas un 5 %. Por este motivo, cuando hemos evaluado anteriormente las
concentraciones diarias de COVs atendiendo a la dirección del viento, no aparecía
ningún perfil de composición asociado a este sector. Sin embargo, al disponer de
datos horarios, se puede comprobar que las concentraciones más elevadas de BTX
detectadas en San Julián se asocian, precisamente, a vientos del sector E-ESE.
Teniendo en cuenta las elevadas correlaciones observadas en San Julián entre
la mayoría de los COVs, BTX incluidos, parece razonable pensar que si se dispusiera
de datos horarios del resto de compuestos, sus rosas no serían muy diferentes de las
mostradas aquí.
77
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4.2.4. Comparación con los datos de COVs de anterio res estudios
Entre los años 2003 y 2006 se llevaron a cabo, por parte de este mismo Grupo
de Ingeniería Química, varios estudios relativos a la calidad del aire en el municipio de
Muskiz, similares al que se refiere esta memoria (Cantón y col., 2004, 2005 y 2006).
Además de obtener información relevante en su momento, dichos estudios han
permitido disponer de una valiosa base de datos que se puede utilizar en este
momento para comparar la situación actual del aire ambiente de Muskiz con la de
unos años atrás.
El proyecto realizado entre los años 2005 y 2006 fue el último y el más completo
en cuanto a la determinación de COVs se refiere, ya que se realizó un muestreo de un
año en dos puntos del municipio, en paralelo, que corresponden precisamente a los de
la Estación y San Julián.
Como se ha mencionado en el Capítulo 3, la técnica utilizada para la
determinación de los COVs es la misma que se empleó en estudios anteriores, por lo
que los resultados obtenidos en la campaña de 2005-2006 y la actual son totalmente
comparables.
En aquella campaña se identificaron y cuantificaron un total de 28 COVs
presentes en las muestras de la Estación y de San Julián. Así, en este apartado, se
van a comparar las concentraciones obtenidas para los mismos compuestos en los
dos estudios.
La Tabla 4.2.4 muestra los valores medios de los COVs que se han determinado
en común en ambas campañas de muestreo, en los dos puntos del municipio.
Siguiendo el mismo criterio que se ha utilizado hasta ahora y para facilitar la
comparación visual, se han consignado en caracteres de color rojo los datos
correspondientes al punto de la Estación y en azul los de San Julián. Además, se han
sombreado en gris las columnas que hacen referencia a los datos medios de la
presente campaña, de julio de 2011 a junio de 2012.
A la vista de los valores referidos para la Estación, se puede apreciar que las
concentraciones obtenidas en la campaña a que hace referencia esta memoria son
inferiores a las que se encontraron en el estudio de 2005-2006.
78
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En cuanto a las concentraciones detectadas en San Julián, ambas campañas
muestran niveles similares, si bien se aprecia cierto incremento de los de los
hidrocarburos alifáticos ligeros en este último estudio con respecto al de 2005-2006.
Tabla 4.2.4. Concentraciones (µg/m3) medias de Compuestos Orgánicos Volátiles
obtenidas en la atmósfera de Muskiz, en los puntos de la Estación y San Julián, en la presente
campaña y en la llevada a cabo en 2005-2006.
Estación (2005-2006)
Estación (2011-2012)
San Julián (2005-2006)
San Julián (2011-2012)
2-metilhexano 0,58 0,35 0,73 1,07 3-metilhexano 0,71 0,42 0,90 1,30 2,2,4-trimetilpentano 0,90 0,72 1,66 1,51 heptano 1,12 0,68 1,58 2,55 benceno 1,05 0,54 1,05 1,11 metilciclohexano 1,05 0,56 1,53 1,69 tricloroetileno 0,20 0,10 0,31 0,31 2,3,4-trimetilpentano 0,33 0,18 0,58 0,58 octano 0,83 0,48 1,10 1,75 tolueno 2,28 1,29 2,10 2,04 isobutilmetilcetona 0,24 0,14 0,33 0,33 tetracloroetileno 0,07 0,09 0,09 0,20 nonano 0,59 0,36 0,86 1,07 etilbenceno 0,52 0,25 0,54 0,44 m,p-xileno 1,53 0,76 1,65 1,24 o-xileno+ α-pineno 0,54 0,44 0,57 0,58 estireno 0,11 0,07 0,11 0,15 decano 0,24 0,21 0,28 0,56 β-pineno 0,32 0,20 0,39 0,21 m,p-etiltolueno 0,44 0,23 0,49 0,51 1,3,5-trimetilbenceno 0,24 0,13 0,32 0,23 o-etiltolueno 0,18 0,11 0,16 0,22 1,2,4-trimetilbenceno 0,34 0,18 0,35 0,36
limoneno 0,13 0,11 0,16 0,15
Total COVs alifáticos 6,35 3,96 9,22 12,1
Total COVs aromáticos 7,23 4,00 7,34 6,88
Total COVs 14,5 8,60 17,8 20,2
El descenso de niveles observado en la Estación se puede considerar paralelo al
detectado en otros ambientes urbanos del entorno de los que este Grupo dispone
datos recogidos en las mismas épocas, como por ejemplo el de Donostia-San
Sebastián. En San Julián no se observa este descenso, debido principalmente a que la
79
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
fuente mayoritaria en este entorno no es el tráfico sino las emisiones industriales de la
planta de la refinería.
De una manera mucho más visual, se pueden observar los cambios que las
concentraciones han experimentado en este tiempo en las representaciones de los
perfiles de composición medios obtenidos en cada campaña (Figura 4.2.26).
0
0,5
1
1,5
2
2,5
2-m
etilh
exan
o
3-m
etilh
exan
o
2,2,
4-tr
imet
ilpen
tano
hept
ano
benc
eno
met
ilcic
lohe
xano
tric
loro
etile
no
2,3,
4-tr
imet
ilpen
tano
octa
no
tolu
eno
isob
utilm
etilc
eton
a
tetr
aclo
roet
ileno
nona
no
etilb
ence
no
m,p
-xile
no
o-xi
leno
+ α-
pine
no
estir
eno
deca
no
β-pi
neno
m,p
-etil
tolu
eno
1,3,
5-tr
imet
ilben
ceno
o-et
iltol
ueno
1,2,
4-tr
imet
ilben
ceno
limon
eno
Estación (2005-2006)
Estación (2011-2012)
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
2-m
etilh
exan
o
3-m
etilh
exan
o
2,2,
4-tr
imet
ilpen
tano
hept
ano
benc
eno
met
ilcic
lohe
xano
tric
loro
etile
no
2,3,
4-tr
imet
ilpen
tano
octa
no
tolu
eno
isob
utilm
etilc
eton
a
tetr
aclo
roet
ileno
nona
no
etilb
ence
no
m,p
-xile
no
o-xi
leno
+ α-
pine
no
estir
eno
deca
no
β-pi
neno
m,p
-etil
tolu
eno
1,3,
5-tr
imet
ilben
ceno
o-et
iltol
ueno
1,2,
4-tr
imet
ilben
ceno
limon
eno
San Julián (2005-2006)
San Julián (2011-2012)
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.2.26. Perfiles de composición medios de COVs obtenidos en Muskiz en las
campañas de 2005-2006 y de 2011-2012 en los puntos de la Estación (arriba) y San Julián
(debajo).
Como se puede ver, cada punto de muestreo mantiene, más o menos, su
composición característica, con un perfil en la Estación que se asemeja al
80
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
característico de un ambiente urbano y otro en San Julián dominado por los
hidrocarburos alifáticos ligeros, propios de ambientes con aportes de productos de
petróleo. En este último punto hay que señalar que las concentraciones de heptano y
sus dos isómeros 2- y 3-metilhexano han experimentado un aumento significativo
entre las dos campañas.
Por último, es interesante apuntar que las proporciones de días en los que se
detectaron ambientes de tipo I (urbano), II (mezcla) y III (refinería) en función de la
relación heptano/tolueno han sido bastante parecidas a las obtenidas en la anterior, tal
y como se puede apreciar en la gráfica de la Figura 4.2.27. En el punto de San Julián
la proporción se mantiene prácticamente idéntica, mientras que en la Estación la
cantidad relativa de días de tipo urbano y de influencia de la refinería disminuyen en
cierta medida. Esto puede ser debido a que los intervalos de la relación
heptano/tolueno elegidos para la definición de los diferentes grupos son ligeramente
diferentes, por lo que en la primera campaña se obtuvieron menos días clasificados
como “mezcla”.
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
Estación (2005-2006)
Estación (2011-2012)
San Julián (2005-2006)
San Julián (2011-2012)
tipo I tipo II tipo III
Figura 4.2.27. Representación de la proporción de días clasificados según la relación
heptano/tolueno: tipo I, II y III en los dos puntos del estudio.
Esta comparación con datos previos ha servido para comprobar que a pesar de
que las concentraciones hayan podido experimentar algún cambio, la composición del
aire ambiente en los puntos analizados mantiene sus características singulares.
81
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4.3. Contaminantes fisicoquímicos4.3. Contaminantes fisicoquímicos4.3. Contaminantes fisicoquímicos4.3. Contaminantes fisicoquímicos
La Red de Vigilancia de la Calidad del Aire del Gobierno Vasco dispone de dos
estaciones en el municipio de Muskiz, una en el punto de la Estación y otra en San
Julián, equipadas con analizadores automáticos que determinan en continuo la
concentración de algunos de los contaminantes regulados por la normativa vigente
(monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrógeno (NO2), ozono (O3), partículas en
suspensión con diámetro inferior a 10 µm (PM10), dióxido de azufre (SO2) y benceno).
En el punto de la Estación se mide CO, O3, PM2,5 y SO2, mientras que en el de
San Julián se determinan NO, NO2, O3, PM10 y SO2, a los que se suman el sulfuro de
hidrógeno y los compuestos orgánicos volátiles benceno, tolueno y xileno (BTX).
Una vez obtenidos los datos en formato horario han sido depurados, filtrados y
procesados. Se han calculado los valores promedios diarios de cada uno de los
parámetros y, a partir de ellos se han obtenido los estadísticos descriptivos (mínimo,
máximo, media aritmética) que dan una idea de cómo son las concentraciones de
estos contaminantes en el aire ambiente de Muskiz.
Como ya se ha indicado en las determinaciones de los COVs y metales, el
periodo de estudio al que se ha referido esta memoria para el análisis conjunto de
todas las mediciones ha sido el comprendido desde el 1 julio de 2011 al 30 de junio de
2012. Sin embargo, como se verá más adelante en el Capítulo 5 referente a la
normativa sobre calidad del aire, la regulación se refiere a un año civil, esto es, del 1
de enero al 31 de diciembre. Por este motivo, aunque el periodo de muestreo incluye
algunos meses del año anterior y otros del año en curso, hay que considerar todo el
periodo anual de 2011 a la hora de aplicar la legislación.
Por otra parte, a la hora de comparar los resultados con los de otros enclaves u
otros años, siempre son más accesibles los datos correspondientes a años civiles. Así,
en las tablas que se exponen a continuación se van a consignar principalmente los
valores correspondientes a los datos de 2011 e incluir, de manera adicional, los
valores obtenidos en el periodo de estudio, es decir entre julio de 2011 y junio de
2012.
La Tabla 4.3.1 muestra los estadísticos descriptivos (mínimo, máximo y media
aritmética) de los valores medios diarios registrados en los dos puntos del estudio
durante el año 2011 y la media del periodo anual de julio de 2011 a junio de 2012.
82
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Tabla 4.3.1. Estadísticos descriptivos de las concentraciones (µg/m3) medias diarias de
los contaminantes mayoritarios determinados por las estaciones de la Red de Vigilancia de la
Calidad del Aire en Muskiz en 2011. También se incluyen los valores medios obtenidos en el
periodo de estudio (julio 2011-junio 2012).
Estación
San Julián
año 2011 julio 2011-
junio 2012 año 2011
julio 2011-
junio 2012
mín. máx. media media N mín. máx. media media N
CO 45 333 83 132 365
NO 0 26 3 3 356
NO2 2 41 13 12 356
O3 12 104 59 53 361 17 118 63 60 356
PM10 4 61 22* 21* 362
PM2,5 0 28 10 9 365
SO2 2 33 5 5 363 1 59 9 8 355
H2S 0 25 4 3 359
* Se aplica un factor de 1,2 (genérico) y se descuentan las intrusiones saharianas
Por un lado, la tabla revela que los únicos contaminantes que se determinan en
común en las dos cabinas son el ozono y el dióxido de azufre, por lo que sólo se podrá
hacer una comparación entre los dos puntos para estos dos parámetros.
Respecto al ozono se puede apreciar que los valores referidos al punto de San
Julián son muy similares (sólo ligeramente más elevados) a los detectados en el punto
de la Estación. Esto es esperable, ya que éste es un contaminante secundario, que se
genera en la atmósfera por reacciones fotoquímicas, que dependen de las
concentraciones de precursores y de las condiciones meteorológicas (radiación solar,
temperatura y humedad, principalmente) y no tanto de fuentes locales, por lo que su
variabilidad espacial es pequeña.
En cuanto al dióxido de azufre, la comparación de niveles muestra que los
detectados en San Julián son algo más elevados (del orden de 1,5 a 1,8 veces) que en
el entorno del punto de la Estación.
En relación a las medidas de partículas en suspensión, son diferentes: en San
Julián se determina el nivel de PM10, (regulado en la normativa) y en la cabina de la
Estación el contenido de PM2,5, o partículas con diámetro inferior a 2,5 µm.
83
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Tal y como se indica en la tabla, los datos automáticos de PM10 han sido
corregidos con un factor genérico de 1,2 (según el Real Decreto 102/2011, relativo a la
mejora de la calidad del aire), y se han descontado las intrusiones saharianas (aporte
de materia en suspensión que se origina en el Sahara y que puede ser transportado
largas distancias), siguiendo la metodología desarrollada conjuntamente entre el
Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente de España y la Agência
Portuguesa do Ambiente. Así, la concentración media anual de PM10 en San Julián en
2011 fue de 22 µg/m3, lejos de los 40 µg/m3 que como límite para la media anual
establece la legislación (ver capítulo 5 de Normativa).
En cuanto a las PM2,5, determinadas en el punto de la Estación, su valor medio
(10 µg/m3) está por debajo del valor objetivo propuesto por la Unión Europea de 25
µg/m3 para la media anual.
Por otra parte, en relación al resto de los contaminantes gaseosos, el único cuyo
valor medio anual está regulado es el de dióxido de nitrógeno. La concentración media
determinada durante el año 2011 en San Julián ha sido de 13 µg/m3 y, como se verá
más adelante, se encuentra lejos del valor límite legislado (40 µg/m3).
La concentración media de óxido nítrico, de forma paralela a la de NO2, es
también baja, lo que se puede corresponder con lo visto en los niveles de monóxido de
carbono hallados del punto de la Estación. En cuanto al sulfuro de hidrógeno, es un
contaminante para el que existe un valor objetivo, y es para los valores horarios.
Con todo ello, hay que mencionar que los valores mostrados en la tabla son
propios de ambientes considerados de baja o baja-moderada contaminación y ni
siquiera los picos máximos pueden considerarse elevados. Una manera de comprobar
la situación atmosférica de los dos puntos es compararla con la de otros municipios del
entorno. La Figura 4.3.1 muestra los valores medios obtenidos en el año 2011 en
Muskiz y en otros lugares de la Comunidad Autónoma Vasca. La gráfica muestra las
concentraciones de cada contaminante ordenadas de menor a mayor, por lo que
rápidamente se puede situar al punto considerado dentro de una “escala de
contaminación”.
Los contaminantes primarios monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno, que
en ambientes urbanos se asocian principalmente al tráfico, en Muskiz presentan
valores que los localizan en la parte más baja de sus respectivas escalas.
84
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Figura 4.3.1. Concentraciones medias anuales de los contaminantes determinados en
las estaciones de la Red de Vigilancia de la Calidad del Aire de la Comunidad Autónoma
Vasca. Rojo: punto de la Estación; azul: punto de San Julián; gris, resto de estaciones.
1
10
100
1000
concentración (µg/m3)
PM
10
NO
CO
O3
SO
2
NO
2
PM
2,5
85
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
El ozono, por el contrario, muestra valores medios próximos a la parte más alta
de la distribución. Este es un contaminante secundario, que se genera en la atmósfera
por reacciones fotoquímicas, que dependen de las concentraciones de precursores y
de las condiciones meteorológicas (radiación solar, temperatura y humedad,
principalmente). Estas reacciones son complejas y generalmente conducen a la
“destrucción” de ozono troposférico cuando las concentraciones de óxido nítrico son
elevadas. Es por este motivo que los niveles medios de ozono suelen ser más
elevados en zonas rurales, cosa que también sucede en Muskiz, cuyas
concentraciones medias se sitúan próximas a las detectadas en los entornos naturales
de Jaizkibel, Pagoeta o Valderejo.
En cuanto al dióxido de azufre, se sitúa en la parte media o en el punto máximo
de la distribución, dependiendo del punto considerado. Aquí hay que señalar que en
general las concentraciones medias de SO2 en la CAV son bajas, inferiores a 10 µg/m3
en todos los casos.
Por último, las partículas en suspensión, los dos parámetros, PM10, que se mide
en San Julián, y PM2,5, que se determina en la cabina de la Estación, se sitúan en la
parte media y media-baja de la escala, respectivamente.
Después de vistos y analizados todos los estadísticos descriptivos de los
parámetros físico-químicos hay que señalar que la concentración media del monóxido
de carbono es especialmente baja, inferior incluso a las de parques naturales como
Pagoeta y Valderejo. Tal es así que la concentración máxima detectada en la Estación
para el año 2011 se ha encontrado por debajo de algunas de las medias anuales
reflejadas en la figura. Esto nos ha llevado a pensar que tal vez haya existido algún
problema con los datos referidos a este contaminante. Para comprobarlo, hemos
recurrido a comparar la serie temporal de las concentraciones medias diarias a lo largo
de todo el periodo, junto con las obtenidas en Zierbena (por cercanía) y en el Parque
Natural de Valderejo (por ser una estación de fondo rural). Estas series temporales se
han representado en la Figura 4.3.2.
Lo primero que llama la atención son los valores mínimos que se obtienen en la
Estación, con un fondo constante de alrededor de 50 µg/m3 entre abril de 2011 y enero
de 2012 y que contrasta fuertemente con los valores mínimos que se registran en
Zierbena y Valderejo.
86
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
0
100
200
300
400
500
600
1-1-
2011
17-1
-201
12-
2-20
1119
-2-2
011
7-3-
2011
24-3
-201
19-
4-20
1125
-4-2
011
12-5
-201
128
-5-2
011
14-6
-201
130
-6-2
011
16-7
-201
12-
8-20
1118
-8-2
011
4-9-
2011
20-9
-201
16-
10-2
011
23-1
0-20
118-
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Estación Zierbena Valderejo
conc
entr
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n (µ
g/m
3 )
Figura 4.3.2. Evolución de las concentraciones medias diarias de monóxido de carbono
entre enero de 2011 y junio de 2012, en los puntos de la Estación, Zierbena y Valderejo.
También es apreciable la correlación existente entre las evoluciones registradas
en Zierbena y Valderejo, pauta que la serie temporal de Muskiz no sigue. Por último es
llamativo el abrupto incremento de las concentraciones medias diarias a partir de
marzo de 2011, tras un periodo sin datos. Todo ello apunta a unos datos cuanto
menos “extraños”. Por todo ello, se ha considerado no hacer un análisis detallado de
las concentraciones de este contaminante.
En definitiva, a tenor de lo expuesto para el monóxido de carbono, se puede
decir que un análisis detallado de las series temporales de los valores medios diarios
es una buena herramienta para poder detectar valores atípicos en el medio de estudio
y además puede revelar la existencia de ciclos de carácter estacional. Así, a
continuación se van presentar las series temporales de las concentraciones medias
diarias del resto de contaminantes determinadas en los puntos de Muskiz, junto con
las obtenidas en Zierbena en el mismo periodo, a modo de comparación.
La primera de las series pertenece a la del óxido nítrico (Figura 4.3.3). El perfil
que se dibuja muestra unas concentraciones muy bajas en San Julián, que contrastan
con las que se detectan en el mismo periodo en Zierbena. Por otra parte, se puede
apreciar un claro comportamiento estacional en la evolución del perfil de Zierbena, con
87
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
máximos en invierno y mínimos en verano que, aunque con menor amplitud, también
puede intuirse en Muskiz.
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San Julián Zierbena
conc
entr
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n (µ
g/m
3 )
Figura 4.3.3. Evolución de las concentraciones medias diarias de óxido nítrico entre
enero de 2011 y junio de 2012, en San Julián y en Zierbena.
Si se analizan los niveles de dióxido de nitrógeno en San Julián (recogidos en la
Figura 4.3.4) son también inferiores, aunque más parecidos, a los registrados en
Zierbena, y también siguen una evolución muy similar, con máximos y mínimos
coincidentes en el tiempo. Esto se debe al carácter parcialmente secundario del NO2,
que se produce por oxidación del óxido nítrico, lo que hace que sus concentraciones
tengan una variabilidad espacial menor.
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San Julián Zierbena
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.3.4. Evolución de las concentraciones medias diarias de dióxido de nitrógeno
entre enero de 2011 y junio de 2012, en los puntos de San Julián y Zierbena.
88
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
De la misma manera que lo observado con el NO, también se detecta un ciclo
estacional, con valores mínimos en verano.
En cuanto al ozono, las evoluciones mostradas en la Figura 4.3.5 para los tres
enclaves, la Estación, San Julián y Zierbena, muestran un perfil muy parecido con
niveles de concentración comparables.
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Estación San Julián Zierbena
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n (µ
g/m
3 )
Figura 4.3.5. Evolución de las concentraciones medias diarias de ozono entre enero de
2011 y junio de 2012, en los puntos de la Estación, San Julián y Zierbena.
Se distingue un marcado ciclo estacional, con máximos en primavera y mínimos
en invierno. Esta conducta se debe a que el ozono, como contaminante secundario
generado por reacciones fotoquímicas en la atmósfera, no depende tanto de fuentes
locales de emisión como de las propias condiciones atmosféricas en la zona. De esta
manera, las concentraciones máximas de ozono se dan en la época primaveral y
estival dado que es cuando la radiación solar y la temperatura son más altas.
La baja variabilidad espacial de las concentraciones de ozono queda reflejada en
la Figura 4.3.6, que muestra elevada la correlación entre los niveles de ozono medidos
en ambos puntos, con un coeficiente de correlación R de 0,92.
89
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
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0 20 40 60 80 100 120
y = 1,41 + 1,08x R= 0,92
O3 (
µg/m
3 ) S
an J
uliá
n
O3 (µg/m3) Estación
Figura 4.3.6. Diagrama de dispersión entre las concentraciones medias diarias de ozono
determinadas en los puntos de la Estación y San Julián.
En cuanto a la evolución de las concentraciones medias diarias de dióxido de
azufre a lo largo del periodo considerado (Figura 4.3.7), se observa cierta deriva en los
datos de San Julián (incremento paulatino del valor mínimo, claramente apreciable en
el periodo junio-agosto de 2011), que no llegan a ser desproporcionados.
Los niveles, en general, se mantienen bastante homogéneos por debajo de los
10 µg/m3 y no se detectan muchos valores por encima de 20 µg/m3 (hay que
mencionar que el valor límite diario para este contaminante es de 125 µg/m3) (ver
Capítulo 5).
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Estación San Julián Zierbena
conc
entr
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n (µ
g/m
3 )
Figura 4.3.7. Evolución de las concentraciones medias diarias de dióxido de azufre entre
enero de 2011 y junio de 2012, en los puntos de la Estación, San Julián y Zierbena.
90
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En el periodo de noviembre a diciembre de 2011 se aprecia una serie de picos
elevados de concentración, tanto en San Julián como en el municipio vecino de
Zierbena, y en cambio no tan intensos en la Estación. En esta área se ven menos
máximos, que normalmente no coinciden en el mismo tiempo que los detectados en
San Julián y se producen tanto en verano como en invierno.
A diferencia de lo visto anteriormente con el ozono, las concentraciones de
dióxido de azufre determinadas en los dos lugares de Muskiz no tienen una buena
correlación. Para dibujar el gráfico de dispersión correspondiente a este contaminante
(Figura 4.3.8) se han eliminando de la matriz de datos los recogidos desde el mes de
junio a mediados de agosto. Aún así, la correlación es baja, con un coeficiente R
menor que 0,2, comprobándose que valores elevados en la Estación coinciden con
valores bajos en San Julián y viceversa.
Este hecho sugiere que los puntos están afectados por emisiones puntuales
cercanas. De otro modo, la propia dispersión atmosférica haría que se igualaran en
cierta medida las concentraciones de SO2 en ambos puntos de la misma manera que
(como se verá a continuación) sucede con las partículas en suspensión.
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0 10 20 30 40 50
y = 6,96 + 0,25x R= 0,16
SO
2 (µg
/m3 )
San
Jul
ián
SO2 (µg/m3) Estación
Figura 4.3.8. Diagrama de dispersión entre las concentraciones medias diarias de
dióxido de azufre determinadas en los puntos de la Estación y San Julián.
Al comentar la Tabla 4.3.1 se hacía referencia a las dos medidas diferentes de
partículas que se han efectuado en Muskiz: PM10 (el parámetro regulado en la
legislación), en San Julián, y PM2,5 en la Estación.
91
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En la Figura 4.3.9 se han representado las series temporales de ambas medidas,
así como la de las PM10 determinadas en Zierbena. Las tres evoluciones presentan un
comportamiento muy parecido entre ellas y si se comparan las medidas de PM10, se
aprecia que los niveles en San Julián son menores que los de Zierbena.
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25-1
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2011
28-1
2-20
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29-1
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012
2-3-
2012
19-3
-201
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4-20
1220
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7-5-
2012
23-5
-201
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012
Estación (PM2,5
) San Julián (PM10
) Zierbena (PM10
)
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.3.9. Evolución de las concentraciones medias diarias de partículas en
suspensión entre enero de 2011 y junio de 2012, en la atmósfera de Muskiz (PM2,5 en la
Estación y PM10 en San Julián) y en Zierbena (PM10).
No se define un ciclo estacional marcado, aunque sí se observan valores más
elevados en algunos momentos de la primavera y del otoño. Hay que señalar que las
series temporales mostradas en la figura no han sido transformadas mediante el factor
de corrección, ni se les ha descontado las cargas debidas a las intrusiones
Saharianas; de eso se dará cuenta en el Capítulo 5, referente a la normativa.
Las concentraciones de partículas en suspensión en el área de San Julián
(PM10) y en la Estación (PM2,5) mantienen una buena correlación, tal y como se refleja
en la gráfica de la Figura 4.3.10, con un coeficiente R de 0,85. Este es un valor algo
inferior al comentado para los datos del ozono (R = 0,92), pero bastante cercano a la
unidad.
92
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
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70
0 5 10 15 20 25 30
y = 1,99 + 1,68x R= 0,85
PM
10 (
µg/m
3 ) S
an J
uliá
n
PM2,5
(µg/m3) Estación
Figura 4.3.10. Diagrama de dispersión entre las concentraciones medias diarias de
partículas en suspensión determinadas en la atmósfera de Muskiz en la Estación (PM2,5) y en
San Julián (PM10).
Esto corrobora lo observado con las mediciones en discontinuo de las partículas
en suspensión, comentadas en el apartado 4.1, en las que se apreciaba una buena
correlación entre los dos puntos.
93
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4.3.1. Evaluación de los ciclos diarios y semanales de los
contaminantes
La resolución temporal horaria permite obtener los perfiles medios de variación a
lo largo del día y del ciclo semanal de las concentraciones de los contaminantes. A
partir de estas evoluciones se pueden detectar comportamientos dependientes de las
actividades humanas (relacionados con los ciclos diurno-nocturno, semanal y laboral)
o los que están motivados por las condiciones atmosféricas, que dependen de los
ciclos día-noche, pero no de los semanales. Por este motivo, se han representado las
evoluciones medias de los contaminantes a lo largo del día, diferenciando entre
laborables y del fin de semana. En las figuras que se van a mostrar a continuación, las
horas están expresadas como UTC (tiempo universal coordinado) y para obtener la
hora local oficial hay que sumar una hora en horario de invierno (entre noviembre y
marzo) y dos en horario de verano (entre abril y octubre). En el texto, para facilitar la
comprensión de los resultados, se hará referencia a la hora local.
Los valores obtenidos en los dos puntos de Muskiz se han representado junto
con los registrados en otros cuatro ambientes diferentes: dos municipios cercanos
(Santurtzi y Zierbena) y otros dos ambientes considerados de referencia, uno urbano
característico de tráfico (Av. Tolosa, en Donostia-San Sebastián) y otro de fondo rural
(Pagoeta).
El primero de los contaminantes analizados ha sido el óxido nítrico. La Figura
4.3.11 recoge la evolución horaria media de los datos determinados en San Julián y en
los lugares indicados.
Los niveles son bajos, comparables a los del Parque Natural de Pagoeta, y
claramente inferiores a los registrados en los municipios vecinos.
En puntos urbanos de tráfico, como la Avenida de Tolosa, se suelen observar
dos máximos diurnos de este contaminante, coincidentes con las horas-punta. En el
caso de San Julián detecta un pico máximo matinal durante los días laborables que
luego casi desaparece durante el fin de semana.
94
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
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laborables sábado domingo
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
NO (San Julián) NO (Santurtzi) NO (Zierbena)NO (Av. Tolosa) NO (Pagoeta)
Figura 4.3.11. Evolución de las concentraciones medias horarias de óxido nítrico a lo
largo del día, diferenciando entre laborables y del fin de semana, en el punto de San Julián y
otros lugares de la CAV.
Si se analizan los resultados del dióxido de nitrógeno en San Julián (Figura
4.3.12), se comprueba que, con la excepción de Pagoeta, son niveles inferiores a los
de los demás lugares representados.
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laborables sábado domingo
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
NO2 (San Julián) NO2 (Santurtzi) NO2 (Zierbena)NO2 (Av. Tolosa) NO2 (Pagoeta)
Figura 4.3.12. Evolución de las concentraciones medias horarias de dióxido de nitrógeno
a lo largo del día, diferenciando entre laborables y del fin de semana, en el punto de San Julián
y otros lugares de la CAV.
95
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En esta ocasión los perfiles de evolución de los ambientes urbanos, incluido el
de San Julián, dibujan una silueta muy caracterizada por dos máximos diurnos, que
disminuyen de intensidad durante los días del fin de semana, y valores mínimos que
se registran durante la noche y al mediodía.
El ciclo diurno del ozono en los dos puntos de Muskiz y en el resto de
ubicaciones seleccionadas a modo de comparación se representa en la Figura 4.3.13.
Debido a su carácter secundario, muestra un máximo tras el mediodía, cuando la
radiación solar y la temperatura son máximas, que va disminuyendo a lo largo de la
tarde y valores mínimos a primera hora de la mañana, cuando las concentraciones de
óxidos de nitrógeno empiezan a aumentar rápidamente debido al incremento de
emisiones y a una capa de mezcla todavía baja.
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laborables sábado domingo
conc
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n (µ
g/m
3 )
O3 (Estación) O3 (San Julián) O3 (Santurtzi)O3 (Zierbena) O3 (Av. Tolosa) O3 (Pagoeta)
Figura 4.3.13. Evolución de las concentraciones medias horarias de ozono a lo largo del
día, diferenciando entre laborables y del fin de semana, en los puntos de la Estación, San
Julián y otros lugares de la CAV.
Las concentraciones de este contaminante suelen ser más elevadas durante los
días del fin de semana, debido a unas menores concentraciones de óxidos de
nitrógeno. Por este motivo, los niveles de ozono en la atmósfera de Muskiz son los
más altos de entre los puntos urbanos representados en la gráfica.
96
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En cuanto a la evolución de las concentraciones horarias medias para los días
laborables y del fin de semana del dióxido de azufre (Figura 4.3.14), el perfil medio
muestra un amplio máximo diurno centrado al mediodía y valores más bajos durante
parte de la tarde y la noche. No se aprecian grandes diferencias entre la evolución en
los días laborables y la de los del fin de semana.
Comparando las siluetas dibujadas para cada unos de los ambientes recogidos
en la gráfica, la línea referida a San Julián dibuja un perfil aserrado lo que indica que
en ciertos momentos del estudio se han detectado niveles puntuales intensos de este
contaminante contrastando con lo observado en la Estación donde la evolución es de
formas mucho más suaves.
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4
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2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23
laborables sábado domingo
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
SO2 (Estación) SO2 (San Julián) SO2 (Santurtzi)SO2 (Zierbena) SO2 (Av. Tolosa) SO2 (Pagoeta)
Figura 4.3.14. Evolución de las concentraciones medias horarias de dióxido de azufre a
lo largo del día, diferenciando entre laborables y del fin de semana, en los puntos de la
Estación, San Julián y otros lugares de la CAV.
En relación a los valores cuantitativos, cabe decir que los niveles detectados en
San Julián son ligeramente superiores a los registrados en Zierbena y Santurtzi, y que
los medidos en el punto de la Estación se encuentran a medio camino entre los
mencionados y los de la Avenida de Tolosa y el Parque Natural de Pagoeta.
Como conclusión de todo lo expuesto, se puede apuntar que se han visto varios
tipos de comportamientos: unos caracterizados por la presencia de dos máximos
97
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
diurnos, que normalmente reflejan la incidencia de emisiones del tráfico rodado; otros,
por la presencia de un solo máximo que suele aparecer centrado alrededor del
mediodía, y que se puede asociar a unas emisiones no relacionadas con el tráfico y
algunos casos en los que las diferencias entre días laborables y del fin de semana no
son muy grandes, indicando la existencia de los contaminantes estudiados, ya sea por
fuentes naturales (totalmente independientes del ciclo semanal) o por fuentes
antropogénicas como algunas industrias que trabajan en continuo.
Por último, los datos sobre las concentraciones de partículas en suspensión
(PM10) determinadas en San Julián (Figura 4.3.15) exhiben en los días laborables un
máximo a media mañana (11-12 h) para decaer hasta alrededor de las 15 h, momento
tras el que se produce un segundo máximo de menor intensidad, que decae
lentamente hasta la noche. En los días del fin de semana el máximo matinal
disminuye, llegando a desaparecer el domingo. Precisamente, en domingo el perfil es
bastante similar al que se registra en el punto de fondo rural de Pagoeta, en el que los
valores mínimos se detectan en la primera mitad del día y luego aumentan por la
tarde.
0
5
10
15
20
25
30
35
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2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23
laborables sábado domingo
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
PM10 (San Julián) PM10 (Santurtzi) PM10 (Zierbena)PM10 (Av. Tolosa) PM10 (Pagoeta)
Figura 4.3.15. Evolución de las concentraciones medias horarias de PM10 a lo largo del
día, diferenciando entre laborables y del fin de semana, en el punto de San Julián y otros
lugares de la CAV.
98
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Los municipios vecinos de Santurtzi y Zierbena, presentan una evolución y
valores de concentración bastante parecidas entre sí pero diferentes a lo observado en
San Julián. En el caso de las dos localidades vecinas lo que se constata es la
existencia de valores nocturnos elevados que van aumentando para dar un amplio
máximo matinal, que decrece hasta pasado el mediodía para volver a empezar a
aumentar por la noche. Además, los perfiles de variación en estos casos no son
“limpios” sino que se puede apreciar una silueta aserrada, típica de áreas donde se
producen abruptos incrementos de concentración.
En relación a los niveles detectados en Muskiz, se puede decir que son inferiores
a los registrados de las poblaciones de Santurtzi y Zierbena, del mismo orden de los
que se registran en el punto urbano de la Avenida de Tolosa, y superiores a las
concentraciones medidas en el Parque Natural de Pagoeta.
La otra medida de partículas en suspensión, PM2,5, que se determina en el punto
de la Estación, refleja una evolución a lo largo del día en la que se visualizan los dos
máximos típicos de las zonas urbanas (Figura 4.3.16), uno al inicio de la mañana y
otro, menos intenso, al final de la tarde coincidiendo con las horas punta del tráfico
rodado.
0
5
10
15
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2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23
laborables sábado domingo
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
PM2,5 (Estación) PM2,5 (Santurtzi) PM2,5 (Av. Tolosa)
Figura 4.3.16. Evolución de las concentraciones medias horarias de PM2,5 a lo largo del
día, diferenciando entre laborables y del fin de semana, en el punto de la Estación y otros
lugares de la CAV.
99
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Los niveles del fin de semana son similares a los observados en los días
laborables, y se mantienen los dos máximos. En cuanto a los niveles, se podría decir
que durante el fin de semana son muy parecidos a los de la zona urbana de la Avenida
de Tolosa y en cambio, un poco más bajos los días laborables, especialmente durante
las primeras horas de la mañana. Por otra parte las concentraciones en la Estación
quedan muy por debajo del perfil registrado en Santurtzi, donde se detecta un amplio
máximo por la mañana y un mínimo por la tarde, para volver a aumentar durante las
horas nocturnas.
100
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
4.3.2. Evaluación de las concentraciones con la dir ección del viento
Las concentraciones horarias de contaminantes fisicoquímicos se han evaluado
con los datos de dirección de viento registrados en la cabina de la Estación,
considerados representativos de la zona, tal y como se señalaba en el apartado de la
descripción del área de estudio. Para cada dirección se han calculado los valores
medios de los parámetros y se han representado en diagramas polares, denominados
rosas de contaminantes. En cada una de ellas se han presentado los valores medios
obtenidos en cada dirección (separadas un grado) y en cada sector de 5º.
Hay que señalar que estos diagramas pueden proporcionar importante
información sobre la ubicación de las fuentes, ya que una forma alargada de los
gráficos es indicativa de una fuente próxima y localizada, mientras que una forma
circular indica fuentes difusas. Además, en este caso, al disponer de dos puntos de
muestreo, se han podido comparar las formas de un mismo contaminante en los dos
enclaves. Formas diferentes, han dado a entender que las fuentes estaban próximas,
mientras que gráficos muy parecidos han indicado que las fuentes de contaminantes
se situaban más alejadas.
Las rosas de los contaminantes determinados en la cabina de la zona de la
Estación (ozono, PM2,5 y dióxido de azufre) se muestran en la Figura 4.3.17, cada una
de ellas con una distribución característica. La línea roja se refiere a los valores
medios determinados cada grado en cada una de las direcciones y la línea azul a los
mismos datos en cada sector de 5º.
La representación del ozono muestra una figura bastante homogénea, circular,
algo excéntrica, indicativa de fuentes difusas. Las concentraciones medias más
elevadas se asocian a vientos de cuarto cuadrante (sector O-N) y del sector N-NE, es
decir, casi todos los vientos con componente Norte.
En cuanto a las PM2,5, su rosa presenta concentraciones medias algo más altas
en el primer cuadrante (sector N-E), y en general con todos los vientos de componente
Este. Se detecta un “máximo” en la distribución en el sector ESE-SE, indicando la
presencia de una fuente de partículas finas en esa dirección espacial. Con vientos de
componente Oeste la forma de la rosa es bastante homogénea y, por tanto, indica la
ausencia de focos considerables en esa región.
101
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
0
20
40
60
80
100
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
NNO
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
0
5
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20
25
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
NNO
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
01020304050607080
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
NNO
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.3.17. Rosas de concentración media de los contaminantes con la dirección del
viento en el punto de la Estación.
Por último, la rosa del dióxido de azufre dibuja un gráfico totalmente diferente a
los dos anteriores con unas líneas muy definidas que marcan, claramente, la presencia
de una fuente cercana, situada en la dirección NE-ENE, en la que se obtienen valores
medios muy elevados con respecto a las demás direcciones. Se puede afirmar que se
trata de una fuente próxima debido al estrecho sector en el que se observan los
niveles altos, ya que si la fuente estuviera alejada, la propia dispersión horizontal haría
que éste se ensanchara.
Con respecto a las rosas de los contaminantes determinados en el punto de San
Julián (óxidos de nitrógeno, ozono, PM10 y dióxido de azufre), se muestran en la Figura
4.3.18. Los dos óxidos de nitrógeno muestran distribuciones muy parecidas, con
SO2
PM2,5 O3
102
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
máximos en el sector E-SE. En primer lugar, el dióxido de nitrógeno presenta una
mayor amplitud, ocupando el sector ENE-SE y, en ambos casos, las concentraciones
con vientos de componente Oeste son mínimas y bastante homogéneas. La marcada
forma de la rosa del óxido nítrico indica que hay una fuente de combustión próxima.
05
10152025303540
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
NNO
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
0
10
20
30
40
50
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
NNO
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
020406080
100120
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
NNO
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
0
10
20
30
40
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NNNE
NE
ENE
E
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SE
SSES
SSO
SO
OSO
NNO
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
0
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20
30
40
50
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
NNO
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Figura 4.3.18. Rosas de concentración media de los contaminantes con la dirección del
viento en San Julián.
NO NO2
SO2
PM10 O3
103
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
El ozono exhibe una rosa muy parecida a la obtenida en el punto de la Estación,
poniendo de manifiesto que es un contaminante de carácter regional, poco
influenciado por la existencia de fuentes locales y que se asocia fundamentalmente a
vientos del cuarto cuadrante.
En términos parecidos a los del ozono se puede hablar de las partículas en
suspensión, ya que las rosas de PM10 en San Julián y de PM2,5 en el punto de la
Estación son muy similares, registrando máximos con vientos de componente Este,
especialmente del sector NNE-SE. La similitud de las formas de ambas rosas indica un
aporte mayoritario de fuentes, más o menos alejadas, situadas al Este del municipio.
Por último, en la representación del dióxido de azufre obtenida en el punto de
San Julián se observan concentraciones medias más elevadas en el sector ENE-SE,
especialmente en el ESE-SE, en claro contraste con lo expuesto en la rosa del punto
de la Estación. Este diferente comportamiento implica la presencia de una fuente lo
suficientemente próxima como para producir este efecto. En este caso, es evidente
que la fuente de dióxido de azufre es la refinería (Figura 4.3.19).
Figura 4.3.19. Rosas de dióxido de azufre sobre una fotografía aérea de la zona.
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
O
ONO
NO
NNO
NNNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSES
SSO
SO
OSO
O
ONO
NO
NNO
104
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
5. Normativa de Calidad del Aire5. Normativa de Calidad del Aire5. Normativa de Calidad del Aire5. Normativa de Calidad del Aire
5.1. Aplicación de la normativa a los datos del estudio5.1. Aplicación de la normativa a los datos del estudio5.1. Aplicación de la normativa a los datos del estudio5.1. Aplicación de la normativa a los datos del estudio
La evaluación de la calidad del aire comprende la determinación de las
concentraciones de los contaminantes y la comparación de dichas concentraciones
con los valores límite fijados por la legislación vigente. Dicha legislación obedece,
fundamentalmente, a criterios de protección de la salud humana y establece unos
valores umbrales a partir de los cuales la exposición a un determinado contaminante
puede suponer un riesgo. La legislación vigente se establece en el Real Decreto
102/2011 de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del aire, que recoge las
disposiciones de la Directiva 2008/50/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 21
de mayo de 2008, relativa a la calidad del aire ambiente y a una atmósfera más limpia
en Europa.
Los valores límite, como se ha mencionado, se basan en los efectos negativos
que sobre la salud (o los ecosistemas) pueden tener los contaminantes. Dichos
efectos pueden estar motivados por una exposición aguda o por una exposición
prolongada. Por este motivo, en ocasiones se suelen establecer varios valores límite
para un contaminante, uno para concentraciones elevadas en un corto periodo de
tiempo (exposición aguda) y otro para concentraciones durante un periodo más largo
(exposición prolongada). Así, es frecuente encontrar niveles regulados en horas,
medias de ocho horas (octohorarias), diarias y anuales. En ocasiones, el valor límite
hace referencia a un nivel que no puede ser superado en más de un determinado
número de veces en un periodo de tiempo dado. Por lo general, el periodo de
aplicación de la normativa hace referencia a un año civil, es decir del 1 de enero al 31
de diciembre.
En este caso, el periodo de muestreo en el que se ha contado con las
determinaciones de todos los parámetros analizados en el proyecto se ha extendido
desde julio de 2011 a julio de 2012. Este intervalo de tiempo, aunque es un ciclo anual
completo, no corresponde con un año civil, por lo que para poder aplicar la normativa
de forma estricta se han tomado los datos correspondientes al año civil 2011.
105
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En la Tabla 5.1 se muestran los valores límite de las concentraciones de los
contaminantes contemplados en la Normativa vigente, junto con los valores obtenidos
en la atmósfera de Muskiz.
Tabla 5.1. Valores límite establecidos por la legislación para los contaminantes
mayoritarios en inmisión y concentraciones máximas y medias obtenidas en la estación de la
Red de Vigilancia de la Calidad del Aire de Muskiz en 2011.
Parámetro Valor límite protección salud humana
Valor límite a 01/01/11 Estación San Julián
CO Media de 10 mg/m3
ocho horas máxima en un día
8 h 10 mg/m3
0,5 mg/m3
(máx. octh.) -----
NO2 1h 200 µg/m3 (no se podrá superar en más de 18 ocasiones al año).
1h 200 µg/m3 ----- 90 µg/m3
(máx. horario)
1 año 40 µg/m3
1 año 40 µg/m3 ----- 13 µg/m3
(media anual)
O3 Umbral de protección de la salud 8h 120 µg/m3 (no más de 25 ocasiones al año)
8 h 120 µg/m3
143 µg/m 3
(máx. octh.)
3 sup.
152 µg/m 3
(máx. octh.)
15 sup.
Umbral de información a la población 1h 180 µg/m3
1 h 180 µg/m3
151 µg/m3
(máx. horario) 162 µg/m3
(máx. horario)
Umbral de alerta 1 h 240 µg/m3
1 h 240 µg/m3
PM10 24 h 50 µg/m3 (no se podrá superar en más de 35 ocasiones al año)
24 h 50 µg/m3 ----- 9*
1 año 40 µg/m3
1 año 40 µg/m3 ----- 22 µg/m3
SO2 1h 350 µg/m3 (no se podrá superar en más de 24 ocasiones al año)
1h 350 µg/m3
209 µg/m3
(máx. horario)
560 µg/m 3
(máx. horario)
2 sup.
24 h 125 µg/m3 (no se podrá superar en más de 3 ocasiones al año)
24h 125 µg/m3
33 µg/m3
(máx. diario) 59 µg/m3
(máx. diario)
benceno 1 año 5 µg/m3
1 año 5 µg/m3 0,55 µg/m3 1,24 µg/m3
Pb 1 año 500 ng/m3
1 año 500 ng/m3 10,6 ng/m3 8,59 ng/m3
* número de ocasiones en que se superan los 50 µg/m3.
106
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
El valor máximo horario de monóxido de carbono (CO), 2584 µg/m3, se
encuentra por debajo del valor límite legal para las medias de 8 horas, de 10000
µg/m3, cuyo valor máximo registrado en el año 2011 ha sido de 527 µg/m3 (Figura 5.1).
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
,001 ,0
1 ,1 1 5 10 20 30 50 70 80 90 95 99
99,9
99,9
9
99,9
99
CO (1h)CO (media móvil 8h)
conc
entr
ació
n (µ
g/m
3 )
Probabilidad acumulada
Figura 5.1. Curva de frecuencia acumulada de las concentraciones horarias y
octohorarias de CO en la atmósfera de Muskiz.
En relación al dióxido de nitrógeno (NO2) la concentración máxima horaria ha
alcanzado los 90 µg/m3, (Figura 5.2), un valor inferior al límite legal de 200 µg/m3, y su
media anual (13 µg/m3) tampoco ha superado el nivel límite establecido de 40 µg/m3.
0
20
40
60
80
100
,001 ,01 ,1 1 5 10 20 30 50 70 80 90 95 99
99,9
99,9
9
99,9
99
dióxido de nitrógeno
conc
ent
raci
ón (
µg/m
3 )
Probabilidad acumulada
Figura 5.2. Curva de frecuencia acumulada de las concentraciones horarias de NO2 en la
atmósfera de Muskiz.
107
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En cuanto al ozono, el valor límite de 120 µg/m3 para las medias octohorarias se
ha superado en 3 y 15 días en la Estación y San Julián, respectivamente, (Figura 5.3),
dentro de los 25 permitidos por la legislación. Los límites para los valores horarios no
se han superado.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10 30 50 70 90 110 130 150
Estación
Oca
sion
es
O3 (µg/m3)
valor límite
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10 30 50 70 90 110 130 150 170
San Julián
Oca
sion
es
O3 (µg/m3)
valor límite
Figura 5.3. Histograma de frecuencia de los valores máximos diarios de las medias
octohorarias de ozono en la atmósfera de Muskiz; a) Estación, b) San Julián.
Respecto a las PM10 (Figura 5.4), en San Julián se detectaron 9 superaciones
del valor límite medio diario, 50 µg/m3, claramente por debajo de las 35 que permite la
normativa. La concentración media anual, 22 µg/m3, es también inferior al límite
establecido como media anual (40 µg/m3).
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 20 40 60 80
medias diarias
Oca
sion
es
PM10
(µg/m3)
valor límite
Figura 5.4. Histograma de frecuencia de los valores medios diarios de PM10 en San
Julián.
a) b)
108
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
Para finalizar, en la Figura 5.5 se muestran los resultados obtenidos de dióxido
de azufre. Durante el año 2011 el valor máximo horario de SO2 fue de 209 y 560
µg/m3, en la Estación y en San Julián, respectivamente.
0
100
200
300
400
500
600
,001 ,01 ,1 1 5 10 20 30 50 70 80 90 95 99
99,9
99,9
9
99,9
99
EstaciónSan Julián
conc
ent
raci
ón (
µg/m
3 )
Probabilidad acumulada
Figura 5.5. Curva de frecuencia acumulada de las concentraciones diarias de SO2 en la
atmósfera de Muskiz.
El valor registrado en San Julián queda por encima del valor límite establecido
en la legislación (350 µg/m3), pero no se alcanzan las 24 superaciones que permite la
legislación. Por otra parte, los máximos de las medias diarias han sido de 33 y 59
µg/m3, en la Estación y San Julián, respectivamente, alejados de los 125 µg/m3 que se
contemplan en la normativa actual como concentración límite diaria (Figura 5.5).
109
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
5.2. Ín5.2. Ín5.2. Ín5.2. Índice de Calidad del Aire en el municipio de Muskiz dice de Calidad del Aire en el municipio de Muskiz dice de Calidad del Aire en el municipio de Muskiz dice de Calidad del Aire en el municipio de Muskiz
en el año 2011en el año 2011en el año 2011en el año 2011
A partir de los datos horarios y diarios se ha calculado el Índice de Calidad del
Aire (ICA), siguiendo una metodología similar a la utilizada por el Gobierno Vasco. El
ICA consiste en un valor adimensional, calculado a partir de las concentraciones de los
contaminantes regulados por la legislación, cuyo objetivo es proporcionar de una
forma clara y fácilmente entendible información sobre el estado de la calidad del aire.
Se basa en el cálculo, para cada uno de los contaminantes, de un valor denominado
“índice parcial” en el que se tienen en cuenta los valores límite establecidos en la
normativa vigente sobre calidad del aire (Tabla 5.2). Es un valor diario que se calcula
para cada estación de la Red de Vigilancia de la Calidad del Aire y que se considera
representativo de la calidad del aire de la zona donde se ubica dicha cabina.
Tabla 5.2. Concentraciones de cada contaminante considerado en el cálculo del ICA
junto con el intervalo de aplicación, correspondientes a un valor del ICA = 100 (valor límite).
PM10
(24h)
O3
(8h)
O3
(1h)
SO2
(24h)
SO2
(1h)
CO
(8h)
NO2
(1h)
Valor límite ( µµµµg/m 3) (ICA =100) 50 120 180 125 350 10000 200
Los valores límite y el promedio de aplicación (horario, octohorario, diario) se
emplean para calcular el índice parcial, asociado a la concentración de cada uno de
los cinco contaminantes. El valor 0 de la escala corresponde al nivel 0 de
concentración y el 100 corresponde al valor límite establecido en la legislación para
cada uno de los contaminantes, según la Tabla 5.2. El valor del índice para cualquier
otra concentración se obtiene por interpolación lineal, según la ecuación:
Ip = C / VL *100
siendo C la concentración de un contaminante dado y VL su valor límite.
110
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
En la Tabla 5.3 se muestran las ecuaciones empleadas en cada caso junto con
el valor correspondiente al índice 100.
Tabla 5.3. Ecuaciones utilizadas para el cálculo del índice de calidad del aire (C=
concentración).
Contaminante Valor del
índice parcial 0
Valor del índice
parcial 100
Ecuación para el cálculo del
índice parcial Comentarios
CO
monóxido de
carbono
0 10 mg/m3 ICACO= 0,01·C Máximo de las medias móviles de 8 horas
NO2
dióxido de
nitrógeno
0 200 µg/m3 ICANO2 = 0,5·C
Valor máximo horario
O3
ozono
troposférico
0
120 µg/m3 ICAO3= 0,83·C
Máximo de las medias móviles de 8 horas
*180 µg/m3 ICAO3= 0,55·C
Valor máximo horario
PM10
partículas de
menos de 10
µm
0 50 µg/m3 ICAPM10 = 2·C** Valor medio de 24 horas
SO2
dióxido de
azufre
0
125 µg/m3 ICASO2 = 0,80·C Valor medio de 24 horas
*350 µg/m3 ICASO2 = 0,28·C
Valor máximo horario
* Siempre que los valores límite horarios superen ese valor se calcula el índice parcial a partir de la ecuación establecida con estos valores límites horarios.
** El valor de la concentración proporcionada por el equipo automático se corrige con un factor de corrección genérico de 1,2.
El “índice global”, que es el que define la calidad del aire en la zona estudiada,
viene dado por el peor de los índices parciales obtenidos, es decir, por el contaminante
que presente peor comportamiento. A partir de los valores del ICA se establece una
clasificación de la calidad del aire en varias categorías: “buena”, “admisible”,
“moderada”, “mala”, “muy mala” y “peligrosa”, cada una representada por un color
determinado. Por definición, si la calidad del aire es “moderada”, “mala”, “muy mala” o
111
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
“peligrosa” implica que al menos uno de los contaminantes considerados ha superado
el valor límite establecido en la legislación.
La Tabla 5.4 resume la clasificación obtenida para los días del año 2011 en
función de la calidad del aire registrada en las dos cabinas de la Red de Vigilancia de
la Calidad del Aire de Muskiz (la Estación y San Julián). Por otra parte, siguiendo la
filosofía del ICA, que toma el peor valor como el índice del día, el ICA representativo
del municipio se ha tomado como el peor obtenido entre los dos puntos de muestreo y
figura en la tabla como Muskiz.
Tabla 5.4. Resumen del número de días clasificados según el Índice de Calidad del Aire.
Índice de Calidad del Aire en Muskiz en el año 2011
N total Buena Admisible Moderada Mala Muy
mala
Peligrosa
Estación 84 278 3 0 0 0 365
San Julián 48 289 21 5 1 0 364
Muskiz 43 295 21 5 1 0 365
Si se analizan los datos de la última fila, la de Muskiz, se observa que la
categoría más abundante es la “admisible”, con alrededor del 81% de los días de
2011, seguida de la “buena” con una proporción del 12%. Ambas categorías definen
los días en los que ningún parámetro de los que se han medido ha superado los
valores límite, y en este caso ha sido 338 días (más del 92% de los días del año). El
resto de mediciones corresponden a 21 días con calidad del aire “moderada”, 5 de
categoría “mala” y uno de “muy mala”, el 14 de junio, debido a dióxido de azufre.
Estos valores referidos a Muskiz como municipio son muy similares a los que se
han registrado en el punto de San Julián y algo diferentes de los obtenidos en el punto
de la Estación, donde el número de días con calidad del aire “buena” aumenta hasta
un 23%, que sumados a los de calidad “admisible” alcanzan un total de 362 días en
2011, con únicamente 3 días con calidad del aire “moderada” (Figura 5.6). Hay que
mencionar aquí que los contaminantes que se miden en una cabina y en otra no son
los mismos, y que hoy en día es más habitual observar superaciones de los límites de
112
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
dióxido de nitrógeno o de PM10 (determinados en San Julián) que de los de monóxido
de carbono (medido en la Estación).
23%
76%
1% 0,5%
Estación 2011
Buena
Admisible
Moderada
Mala
Muy mala
Peligrosa
13%
80%
6%0,5%
San Julián 2011
Figura 5.6. Distribución porcentual de los días según el ICA en la atmósfera de Muskiz
en el año 2011.
Por contaminantes, han superado los valores límite el ozono (en tres ocasiones
en la Estación y en 13 en San Julián), las PM10 (12 días) y el valor horario de SO2 (2
días) (ver Tabla 5.5). Hay que mencionar que, a diferencia de la normativa aplicada
para las PM10, en el cálculo del ICA no se han descontado las intrusiones saharianas y
por eso el número de superaciones difiere del mostrado en la Tabla 5.1.
Tabla 5.5. Resumen del número de superaciones por parámetro registradas en el año
2011 en el municipio de Muskiz.
Parámetro PM10 O3 O3
(1h) SO2
SO2
(1h) CO NO2 total
Nº superaciones 12 13 2 27
Si se analizan los datos medios mensuales del ICA se comprueba que en el
punto de la Estación y a excepción de los meses de abril y junio, no se han registrado
días con calidad del aire peor que “admisible”, es decir, en los que se han superado
113
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
los valores límite (Figura 5.7). De todos ellos, el mes con un mejor índice de calidad
del aire ha sido noviembre en el que más de la mitad de los días corresponden a
calidad “buena”. En global, el mes con peor calidad del aire fue abril, con 8 días con
calidad del aire “moderada” y 2 de categoría “mala”.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
ener
o
febr
ero
mar
zo
abril
may
o
juni
o
julio
agos
to
sept
iem
bre
octu
bre
novi
embr
e
dici
embr
e
Por
cent
aje
de d
ías
segú
n IC
A
Estación 2011
PeligrosaMuy malaMalaModeradaAdmisibleBuena
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
ener
o
febr
ero
mar
zo
abril
may
o
juni
o
julio
agos
to
sept
iem
bre
octu
bre
novi
embr
e
dici
embr
e
Por
cent
aje
de d
ías
segú
n IC
A
San Julián 2011
PeligrosaMuy malaMalaModeradaAdmisibleBuena
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
ener
o
febr
ero
mar
zo
abril
may
o
juni
o
julio
agos
to
sept
iem
bre
octu
bre
novi
embr
e
dici
embr
e
Por
cent
aje
de d
ías
segú
n IC
A
Muskiz 2011
PeligrosaMuy malaMalaModeradaAdmisibleBuena
Figura 5.7. Distribución porcentual de los días según el ICA para cada mes del año en la
atmósfera de Muskiz en el año 2011.
114
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
6666. Conclusiones. Conclusiones. Conclusiones. Conclusiones
La realización del proyecto que recoge esta memoria ha tenido como objetivo
evaluar la calidad del aire en el municipio de Muskiz mediante el muestreo y análisis
de los principales contaminantes presentes en los aerosoles de dos puntos de la
población, el centro urbano, denominado la Estación, y la zona de San Julián.
La campaña de toma de muestras se ha extendido desde el 1 de febrero de
2011 al 30 de junio de 2012 y los parámetros analizados han comprendido las
partículas en suspensión (PM10) y su contenido de metales (julio de 2011 a junio de
2012) y los compuestos orgánicos volátiles (COVs) junto a los contaminantes
mayoritarios (monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, ozono y dióxido de azufre)
(desde el inicio al final del periodo).
A continuación se indican las conclusiones más relevantes:
1. En cuanto a las partículas en suspensión:
- El valor medio anual de PM10 determinado en los dos puntos ha sido muy
parecido, con 14,1 µg/m3 en la Estación y 14,9 µg/m3 en San Julián y comparable a
los registros obtenidos en atmósferas urbanas de baja-moderada contaminación por
material particulado en suspensión.
- La evolución de los datos diarios de PM10 durante todo el periodo de muestreo
ha descrito perfiles muy parecidos en los dos puntos, coincidiendo en el tiempo
tanto los valores más elevados como los más bajos del estudio. La correlación entre
las concentraciones diarias de PM10 de uno y otro enclave es muy elevada, lo que
indica la presencia de fuentes comunes de emisión.
- Los aerosoles muestran una gran variabilidad en los niveles de PM10 de unos
días a otros y las concentraciones medias son el resultado de un amplio rango de
niveles que van desde valores mínimos, en torno a 3 µg/m3 y máximos cercanos a
40 µg/m3.
- Atendiendo a la normativa vigente sobre las partículas PM10, se ha evaluado
con las mediciones realizadas en continuo en San Julián, y se cumple tanto con
respecto al valor medio anual, que es inferior al valor límite de 40 µg/m3, como al
115
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
número de superaciones del valor límite diario de 50 µg/m3, muy por debajo de las
35 ocasiones al año que permite la legislación.
2. Respecto a los metales en las partículas:
- Se han analizado un total de 188 muestras de aerosol y en ellas se han
determinado 18 elementos clasificados en dos grandes grupos: indicadores de
emisiones marinas y/o minerales (sodio, magnesio, potasio y estroncio) y
antropogénicos, el resto de los metales (arsénico, antimonio, bario, cadmio, cobre,
cobalto, cromo, hierro, manganeso, níquel, plomo, talio, vanadio y zinc) vinculados,
principalmente, a actividades industriales y al tráfico rodado.
- Las concentraciones diarias de los metales presentan, al igual que en las
partículas, una gran variabilidad con perfiles de evolución similares en los dos
puntos. En la mayoría de los casos las muestras de San Julián, además de tener
cantidades más altas de partículas, también tienen niveles de metal ligeramente
superiores a los de la Estación. El total medio de metal en San Julián ha sido de
1.670 ng/m3 frente a los 1.374 ng/m3 en la Estación
- El metal mayoritario ha sido el sodio con niveles medios de concentración en
San Julián (1.080 ng/m3) y en la Estación (876 ng/m3) muy superiores al resto de
elementos. El motivo de ello han sido los aportes procedentes de los aerosoles
marinos que suponen alrededor del 78-80% de todo el metal analizado en las
partículas.
- El análisis de los metales antropogénicos ha señalado al hierro como el
elemento más abundante del grupo. Sus concentraciones medias han sido 4 a 5
veces inferiores a las correspondientes del sodio, 204 ng/m3 y 231 ng/m3, en la
Estación y San Julián, respectivamente; seguidas por las del zinc, alrededor de 64-
66 ng/m3, respectivamente, y después plomo y manganeso con valores de 9 ng/m3
a 10 ng/m3, respectivamente. La secuencia decreciente de las concentraciones se
completa con cobre, níquel y vanadio, entre 2 ng/m3 y 6 ng/m3, y los demás
metales, arsénico, cadmio, antimonio y cobalto, que se hallan por debajo de 1
ng/m3. Estos niveles medios son del mismo orden que los determinados en áreas
calificadas de baja-moderada contaminación por metales.
- La composición de metal antropogénico presente en los aerosoles de los dos
lugares es muy parecida y está marcada por la abundancia de, en primer lugar el
116
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
hierro (69% - 70%) y en segundo lugar el zinc (20% - 21%). El resto de los
componentes suman menos del 10% del contenido total de metal y de ellos el
plomo es el más abundante con una contribución del 3% - 4%.
- Se han detectado correlaciones muy elevadas entre los niveles de un mismo
metal en los dos enclaves lo que indica que procede de fuentes comunes asociadas
a las actividades urbanas e industriales en la zona.
- En cuanto a la legislación, el valor medio anual de plomo (único metal
actualmente bajo control), en torno a los 9 ng/m3 - 10 ng/m3, está muy alejado del
límite medio anual establecido en 500 ng/m3. Arsénico, cadmio y níquel son los tres
metales para los que la normativa establece valores objetivo a controlar a partir del
1 de enero de 2013 y en el caso del arsénico sus concentraciones medias en los
dos puntos (0,39 ng/m3 y 0,38 ng/m3) distan del objetivo de 6 ng/m3 que no debe ser
superado. Para el cadmio las mediciones se han movido en torno a 0,2 ng/m3 y la
normativa señala 5 ng/m3 como objetivo de límite anual. Los niveles de níquel se
han mantenido alrededor de 2 ng/m3 cuando el máximo permitido como objetivo de
media anual es diez veces superior, 20 ng/m3.
- Las concentraciones de metales en las dos zonas se ha visto influenciadas
por las condiciones meteorológicas, en concreto por la dirección del viento. En
ambos puntos los metales antropogénicos, entre ellos plomo, arsénico, cadmio y
níquel, han alcanzado valores más elevados en aquellos días con predominio del
viento del Sur y en cambio, los metales considerados marinos, como sodio y
magnesio, han abundado más en días con predominio de viento del Norte,
procedentes del mar.
3. Los compuestos orgánicos volátiles (COVs):
- Se han identificado y cuantificado un total de 36 COVs agrupados en cinco
familias diferentes; hidrocarburos alifáticos y aromáticos, compuestos oxigenados,
clorados y biogénicos.
- Los perfiles de los COVs han mostrado cambios importantes de unos días a
otros, con incrementos y descensos de niveles que, a diferencia de lo visto en las
partículas, no se producen de manera paralela en los dos enclaves. No se observa
un comportamiento de estacionalidad con los resultados obtenidos durante el
periodo anual.
117
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
- Las concentraciones medias en el punto de San Julián han sido de dos a tres
veces superiores a las del punto de la Estación, con una cantidad total de 24,6
µg/m3 frente a 10,7 µg/m3. Estos valores son del orden de los registrados por este
Grupo de Investigación durante la campaña del año 2006 (20,4 µg/m3 en San Julián
y 16,2 µg/m3 en la Estación) y se pueden considerar bajos-moderados en
comparación con los de otros ambientes urbanos.
- Del total de los COVs presentes en las dos zonas, más de la mitad viene dada
por el grupo de los hidrocarburos alifáticos. Les siguen en abundancia los
hidrocarburos aromáticos que suponen en torno al 40% del total en la Estación y
30% en San Julián y después, el resto de las sustancias determinadas.
- Los hidrocarburos aromáticos benceno, tolueno y xilenos, que en ambientes
urbanos son mayoritarios y proceden del tráfico, en los aerosoles estudiados
presentan concentraciones no muy elevadas y distintas de uno a otro punto.
Mientras que en la Estación las concentraciones de estos compuestos muestran
relaciones que se asemejan a las de un ambiente típico urbano, en el punto de San
Julián la proporción de benceno es bastante mayor indicando una contribución
adicional a la del tráfico.
- Los niveles medios de hidrocarburos alifáticos ligeros (entre C6 y C9) y en
especial de heptano, son en los dos puntos bastante más elevados que los
registrados en áreas urbanas, manteniendo mayores valores en San Julián que en
la Estación. Los picos máximos diarios de heptano en el primero de los lugares han
alcanzado casi 50 µg/m3 frente a los 8 µg/m3 de la Estación.
- Los altos niveles de hidrocarburos alifáticos ligeros en relación a los de los
hidrocarburos aromáticos han revelado la incidencia en San Julián de fuentes que
se han relacionado con las actividades de la refinería. Esto no es tan evidente en el
punto de la Estación, donde el perfil medio de composición ha sido más parecido al
de un área urbana típica. Los resultados han señalado que en cerca del 80% de los
días muestreados en el punto de San Julián se ha detectado influencia de la
refinería, frente al 50% en el punto de la Estación.
- El único COV regulado por la legislación, el benceno, muestra una
concentración media anual (0,54 µg/m3 en la Estación y 1,11 µg/m3 en San Julián)
muy por debajo del valor límite medio anual (5 µg/m3).
118
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
- La ausencia de correlación entre las concentraciones de COVs de ambos
puntos indica la incidencia de emisiones locales que afectan de manera desigual a
cada localización.
- El análisis de las concentraciones de COVs con la dirección del viento permite
señalar a las actividades de la refinería como principal fuente de hidrocarburos
alifáticos ligeros a la atmósfera de Muskiz. Cuando el viento sopla del norte las
concentraciones de estos compuestos aumentan en la Estación, mientras que si es
del Sur, lo hacen en San Julián.
4- En cuanto a los contaminantes fisicoquímicos:
- Todos los parámetros determinados por las dos estaciones de la Red de
Vigilancia de la Calidad del Aire del Gobierno Vasco ubicadas en los lugares
muestreados están dentro de los límites establecidos por la legislación.
- Los óxidos de nitrógeno presentan concentraciones bajas, propias de
ambientes con escasa contaminación. El ozono, en cambio, debido a su carácter
secundario, se encuentra en valores más elevados que en otros ambientes urbanos
de la Comunidad Autónoma Vasca, con niveles comparables a entornos rurales,
donde este contaminante aparece en mayor concentración.
- El dióxido de azufre se ha relacionado con emisiones de la refinería, lo que
puede motivar que la concentración media determinada en San Julián sea la más
alta de las obtenidas en la Red de Vigilancia de la Calidad del Aire de la Comunidad
Autónoma Vasca, si bien la concentración media anual no llega a 10 µg/m3. El nivel
medio anual en la Estación es significativamente menor, de unos 5 µg/m3, y se sitúa
en un término medio con respecto al resto de mediciones de la Comunidad
Autónoma.
-Atendiendo al Índice de Calidad del Aire (ICA) determinado en la zona
durante el año 2011, según los criterios establecidos por el Gobierno Vasco, el 92%
de los días fueron calificados de calidad “buena” o “admisible”.
119
Determinación y evaluación de los principales indicadores de contaminación atmosférica en el municipio de Muskiz, Bizkaia
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