Formación de material particulado secundario en períodos críticos de contaminación en la ciudad de Santiago

Abstract

En los últimos años, la contaminación de la ciudad de Santiago en el período de otoño e invierno se mantiene en niveles regulares a malos y se hace evidente en los episodios críticos de contaminación atmosférica por material particulado, en los cuales la concentración de partículas aumenta a niveles malos y/o peligrosos para la salud de la población. Los episodios críticos de contaminación en Santiago se han caracterizado por un aumento de la concentración de partículas al doble o más en sólo algunas horas y por estar altamente localizados en la zona de Pudahuel, lugar que concentra alrededor del 70% del total de pre-emergencias y el 100% de las emergencias registradas en el período 1999-2007. las condiciones El objetivo de esta tesis es establecer fisicoquímicas y meteorológicas que determinan que en el sector de Pudahuel se produzca un mayor incremento de la concentración de material particulado fino respecto de otros sitios, asignando un rol significativo al desarrollo de aerosoles de origen secundario a base de nitrato y sulfato de amonio. Las condiciones meteorológicas de escala local que se presentan en el período de otoño-invierno, son favorables al desarrollo de procesos fisicoquímicos atmosféricos que determinan la formación de micro cristales a base de nitrato y sulíato de amonio, los cuales contribuyen significativamente a la concentración de material particulado fino en diferentes sectores de la ciudad. La alta concentración de gases y particulas que se registra en estos períodos es propicia para el reparto gas/partícula de productos orgánicos condensables, los cuales también contribuyen a los altos niveles de concentración de material particulado. Los resultados muestran que los niveles de concentración de especies secundarias en el material particulado fino de Santiago alcanzan valores por sobre todos los estándares internacionales de calidad de aire revisados, tanto en sus fracciones orgánica como inorgánica. Durante mayo y junio de cada año en la estación Pudahuel, se alcanzan máximos de concentración de aerosoles secundarios orgánicos e inorgánicos que superan por si solos las normas de calidad de aire para PM2.5 de diferentes instituciones y organismos internacionales. La concentración de amonio, nitrato y sulfato encontrados permiten analizar la acumulación diaria que se produce durante el desarrollo de un episodio crítico de varios días y/o el efecto de las precipitaciones en el contenido de estas sales en el material particulado. El análisis de los resultados indica que los factores meteorológicos tienen influencia en la concentración de productos secundarios en el material particulado, no obstante, hay otros factores como la presencia de los precursores gaseosos, cambios en el patrón de emisiones o transporte de materiales, que también tienen una influencia tal vez más significativa en el proceso de formación de especies secundarias. Así, el mayor contenido de sales inorgánicas secundarias encontrado en el sitio de Pudahuel, se explica fundamentalmente en términos de las diferencias entre las condiciones fisicoquímicas de los sitios, mientras que los factores meteorológicos tienen menor incidencia en el contenido final de sales secundarias registrado en las diferentes estaciones. Variables con mayor correlación con el contenido de sales secundarias como la temperatura o la humedad relativa son fundamentales para que el proceso de formación tenga lugar en ciertas condiciones ambientales, sin embargo, según los resultados analizados no determinan las diferencias en el contenido de sales que pueden existir entre los diferentes sectores de la cuenca.

In recent years, pollution in the city of Santiago during autumn and winter occurs at high levels as is demostrated in the critical episodes of air pollution by particulate matter, in which the concentration of particles increases to levels violating standars is hazardous to the public health. Critical episodes of pollution in Santiago which occurred twice have been characterized by an increase in the concentration of particles. These occurred in just a few hours and were highly localized in the Pudahuel area. In the Pudahuel area about 70% of pre-emergency and 100% of emergencies were registered in the period 1999-2007. The objective of this thesis is to establish the physicochemical and meteorological conditions that give rise to high levels at Pudahuel and also increase the concentration of fine particulate material at other sites. The development of aerosolbased secondary source nitrate and ammonium sulfate play an significant role in the critical episodes. The local meteorological conditions that occur in the autumn-winter period, are favorable to the development of atmospheric processes that determine the formation of nitrate and ammonium sulfate micro crystals, which contribute significantly to the concentration of fine particles in different parts of the city. The high concentration of gases and particles that is recorded in these periods is conducive to gas / particle condensable organic products, which also contribute to high concentration levels of particulate matter. The results show that the concentration levels of secondary species in fine particulate matter reach values in Santiago that exeed international standards of revised air quality in both its organic and inorganic fractions. During May and June of each year the Pudahuel station, reaches maximum concentration of organic and inorganic secondary aerosols which themselves exceed the air quality standards for PM2.5. The analysis of the results indicates that climatic factors influence the concentration of secondary products in particulate material. However, other factors such as the presence of gaseous precursors, changes in the pattern of emissions or transport of materials, which also are perhaps a more significant influence on the formation of secondary species. Thus, higher secondary inorganic salt content found at the site of Pudahuel is explained primarily in terms of the differences between the physicochemical conditions of the sites, while climatic factors have less impact on the final content of secondary sales recorded in the different seasons. Variables with the highest correlation with high salt content such as temperature and relative humidity are essential for the formation process to take place under certain environmental conditions.