Contaminacion atmosferica en mexico

Composición química de las partículas finas en la Ciudad de México durante 2003-2004

Elizabeth Vega, Hugo Ruiz, Sergio Escalona, ​​Alma Cervantes, Diego López-Veneroni,

Eugenio González-Avalos, Gabriela Sánchez-Reyna

ABSTRACTO

Muestras ambientales de PM2.5 recogidos en tres sitios diferentes de uso del suelo (industriales, comerciales y residenciales) dentro Ciudad de México a finales de otoño y principios de primavera en 2003 y 2004, se caracterizaron químicamente para hidrosoluble iónico especies, aerosoles carbonosos y oligoelementos para determinar aún más su origen. La masa total de PM2.5 concentración fue consistentemente más baja durante la primavera en comparación con finales de otoño en los tres sitios. La masa total concentración disminuyó de 45 ± 3 mg / m3 en la zona industrial, a través de 36 ± 4 mg / m3 en el sitio comercial 30 ± 2 mg / m3 en el sitio residencial. El componente más grande en masa fue la fracción orgánica seguido de sulfatos, carbono elemental, nitratos, material geológico, oligoelementos y sales. Aerosol carbonoso representó el 47% de la masa total de PM2.5, (31% orgánico y 16% de carbono elemental), lo que sugiere un origen de la combustión incompleta procesos y la quema de biomasa entre otros. El zinc y el plomo se relacionaron con abrir la quema de desechos y la incineración, y mostró un promedio general de 0.28% y 0.09%, respectivamente. Las concentraciones de níquel y vanadio, que son relacionados con la combustión de combustibles fósiles, fueron inferiores a 0,02%; estos dos elementos se asociaron con sulfatos. Los resultados muestran que Al, Cr, Ni, Pb y V tienen una clara estacionalidad, con concentraciones más altas a finales del otoño y menor en principios de la primavera. Se observaron las mayores concentraciones de estos elementos en el norte de la ciudad de México, donde la mayoría de las actividades industriales llevará a cabo.

1. Introducción

Desde 1990, la calidad del aire en la Ciudad de México ha mejorado considerablemente. Como resultado de las políticas de aplicación de control, entre 1990 y 2008 las concentraciones de los principales contaminantes, como el O3, Pb, NO2, CO, SO2 y PM10 han disminuido entre un 47% y 96%. Además, 2.004-2.008 concentración media PM2.5 tiene disminuida en un 27% (SIMAT, 2010). El material particulado control de la contaminación del aire sigue siendo un reto: Concentraciones medias anuales de PM10 (73 mg / m3 en 2008; 106 mg / m3 en 2009) están todavía por encima de la norma de calidad del aire ambiente nacional de 65 mg / m3, Mientras PM2.5 (promedio anual de 26 mg / m3 2009 dos veces mayor que el estándar (15 g / m3En las zonas urbanas, el aumento de las actividades antropogénicas genera altas concentraciones de PM que tanto deteriorar el medio ambiente y amenazan la salud humana. Varios estudios han asociado altos niveles de partículas de diferentes problemas de salud tales como enfermedades respiratorias y cardiovasculares, infecciones respiratorias, efectos negativos sobre el sistema nervioso, cáncer, y prematura la muerte (Vedal, 1997; US EPA, 2010). La composición química de la fracción más fina es especialmente perjudicial (Dockery et al., 1992; Chowet al., 2002; Fernandez et al., 2003; Pope y Dockery, 2006; Mauderly y Chow, 2008). El carbono elemental (CE) ha sido asociado al cáncer (Lau et al., 2003), y Ni, V, Fe y Pb, causa daño molecular si se inhala (Halliwell y Gutteridge, 1999). Ni y V han sido determinantes para efectos sobre la salud respiratoria y lesiones cardiopulmonares en ratas (Gutiérrez-Castillo et al., 2005). Estas especies no están bien caracterizadas en la Ciudad de México s) es casi) (SIMAT, 2010).

atmósfera, aunque algunos aspectos físicos y químicos de la PM han sido reportados (Vega et al., 2002; Chow et al., 2002; Vega etal., 2004; Querol et al., 2008; Vega et al., 2010). Estudios recientes sugieren que las partículas ambientales de la Ciudad de México son modulados en gran medida por la quema de biomasa y agrícola prácticas, con aportaciones que van desde 40 a 80% durante elmeses secos de diciembre a abril (Yokelson et al, 2007;. Moffret et al., 2008). Estudios de composición química sugieren que aproximadamente 50% de PM es carbonoso (Johnson et al., 2006).En este estudio, el objetivo principal era medir y caracterizar químicamente PM2.5 para identificar categorías de fuentes. Esta caracterización se aplicará aún más en los modelos de receptores de cuantificar y distribuir sus fuentes. Además, la atención fue dado a las especies químicas para proporcionar una guía para toxicológica estudios.

2. Método Experimental

2.1. Monitoreo de los sitios de ubicación y la meteorología básica Tres sitios dentro de la Ciudad de México fueron seleccionados para este estudio: (1) Xalostoc (XAL) situado en el noreste, cerca viajaron en gran medida caminos pavimentados con vehículos ligeros y pesados, influenciados por las emisiones de las actividades industriales y el polvo resuspendido desde caminos sin pavimentar y de la seca lago de Texcoco; (2) La Merced (MER), ubicado cerca del centro, con el residencial y comercial áreas, con calles pavimentadas moderadamente viajado; y (3) Pedregal PED), ubicado al suroeste en una próspera zona residencial adyacente a la ligera viajado caminos pavimentados. La meteorología de superficie de la cuenca durante los períodos de estudio se caracterizó por ligeras variaciones en la temperatura (T), con una valor promedio de 15,1 ° C a finales de otoño y 17.3 ° C en primavera, mientras que el humedad relativa (HR) mostró valores ligeramente inferiores durante la primavera (50,4% promedio) en comparación con finales de otoño (54.0%). La velocidad del viento (WS) fue mayor durante la primavera (1,8 m / s) en comparación con finales de otoño (1,0 m / s). Condiciones atmosféricas estancadas en la Ciudad de México son frecuente a finales del otoño y el invierno, lo que lleva a la acumulación de las emisiones locales y la producción de contaminantes secundarios por reacciones fotoquímicas; por lo tanto, los niveles de contaminación del aire son en general

2.2. Muestreo

Partículas atmosféricas (PM2.5) se muestrearon durante de dos finales caer (Noviembre 24- 07 de diciembre 2003; noviembre 22- 05 de diciembre, 2004), y los primeros períodos de primavera (8 de marzo - 21 de 2004). En cada período de duplicados de las muestras se recogieron simultáneamente en XAL, MER y PED, en 24 ciclos h de muestreo (0:00 - 24:00 h), para un total de 576 muestras de PM2.5. Las muestras fueron recolectadas con Minivol PM2.5 muestreadores (Airmetrics) a una velocidad de flujo de 5 l / min. Las partículas fueron retenido en la membrana de teflón de 47 mm (tamaño de poro 2 m, Gelman Scientific) y pre-disparada de cuarzo de fibra (QAT-UP, Pallflex Productos Corp.) filtros. Filtros de teflón se utilizaron para determinar la masa, vestigios

elementos, y la transmisión de luz (Babs), mientras que los filtros de cuarzo eran utilizado para iónico, carbono elemental (CE), y el carbono orgánico (OC) análisis. Filtros de teflón se estabilizaron durante un período de 48 h en una humedad relativa (35 ± 5%) y temperatura (20 ± 2 ° C) controlada atmósfera. Filtrar pesos se registraron antes y después muestreo utilizando un AX Mettler Toledo microbalanza (0.001 mg precisión).

Se analizaron todas las muestras de masa y composición química. Un espectrómetro de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) fue utilizado para determinar los elementos traza (Li, Be, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Y, Mo, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Ba, Ce, Tb, Hg, Pb y Bi). Los aniones (cloruro de [Cl- 2-]) y cationes (sodio [Na +[SO4 ], Calcio [Ca2 +], y magnesio [Mg2 +]) se analizaron por+[NH4 cromatografía de intercambio iónico. Tanto OC y EC fueron analizados por reflectancia térmica óptica (TOR).

2.3. Preparación y análisis de muestras

Los iones. Ion muestras se prepararon utilizando ASTM Tipo 1 desionizada agua (18,2 Mcm, cartucho Quantum ICP y el filtro de 0,1 micras, Millipore). Pipetas dispensadoras automáticas calibradas preseleccionadas fueron utilizado para la muestra y preparaciones estándar. Todas las soluciones patrón utilizada para la calibración fueron estándares certificados NIST (Ultra Científico, UltragradeTM). Los iones recogidos en los filtros de cuarzo se extrajeron en desionizada agua mediante sonicación, agitación en un agitador orbital, y el almacenamiento durante la noche en refrigeración. Ion análisis se llevaron a cabo en un HPLC instrumento (Waters, AllianceTM) provisto de módulo de separación W432 detector módulo de W2695 y conductividad. La columna de aniones era un acero inoxidable (Waters IC-PAKTM anión HR) de 4,6 x 75 mm empaquetada con resina de polimetacrilato. Una solución de sodio borato / gluconato fue utilizada como la fase móvil. El catión columna era un acero inoxidable (Waters IC-PAKTM catión M / D) de 3.9 x 150 mm embalados con la base de sílice recubiertas con polibutadieno / ácido maleico. Se utilizó una solución de EDTA de / HNO3 como fase móvil. Antes de iones análisis fases móviles fueron se filtró, y se desgasifica en un baño ultrasónico. Los límites de detección fueron 7,8, 24,5 y 46,3 ng / ml para Cl- 6.3, 7.9, 6.3, 11.2 y 10.9 ng ml-1 para Na + respectivamente.], Nitrato [NO3], Potasio [K+-], Y sulfato], Amonio-Y SO4, NÚMERO 3, K + 2-, respectivamente, y, Ca2 + y Mg2 +,+, NH4.

Los oligoelementos. Para la determinación de elementos traza cada muestra recogidos en filtros de teflón se colocó en microondas PTFE recipientes de digestión y ácido digeridos utilizando una mezcla de ácido nítrico, ácido clorhídrico y agua desionizada. Antes de la digestión, las muestras Se enriquecieron con 100 ng / ml de Y, y después de las muestras de digestión se pinchos con 100 ng / ml de A como las normas internas. Traza total elementos se analizaron usando un ICP-MS (Agilent 7500A) instrumento equipado con el poder de incidencia de 1,39 kW, de acoplamiento de radiofrecuencia 1,76 V, gas nebulizador (1,0 l / min de flujo), cámara de pulverización (temperatura de 2 ° C) y un discriminador (9,5 mV). Ecuaciones de interferencia eran utilizado para las correcciones en todas las muestras, utilizando la siguiente exploración parámetros: 3 exploraciones, 32 canales, 100 pases. Los límites de detección fueron: 7,9 (Li), 1.3 (Be), 11.0 (Na), 2.3 (Mg), 8.5 (Al), 22.9 (Si), 15.4 (K), 13,0 (Ca), 7,2 (Sc), 6.7 (V), 7,5 (Cr), 9,4 (Fe), 1,3 (Co), 1.5 (Ni), 10,8 (Cu), 9,7 (Zn), 8,1 (As), 25,4 (Rb), 7.3 (Y), 1,6 (Mo), 8,6 (Ag), 8,6 (Cd), 1.0 (En), 37.3 (Sn), 2.1 (Sb), 8.1 (Ba), 0.9 (Ce), 13.2 (Tb), 24.3 (Hg), 0,9 (Pb) y 5.3 (Bi) ng / ml.

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