Presentació de Xavier Querol (Institut de Diagnosi Ambiental del CSIC) en en el marc de la jornada "30 anys vigilant i millorant la qualitat de l'aire a Catalunya" sobre els nivells de contaminants atmosfèrics corresponent a l'any 2013 i sobre les novetats de qualitat de l'aire, organitzada per la Direcció General de Qualitat Ambiental i la Diputació de Barcelona.

1. Xavier Querol
Institut de Diagnosi Ambiental i Estudis de l’ Aigua, IDAEA‐CSIC
Diputació de Barcelona i Generalitat de Catalunya, 20 de Maig de 2014
La qualitat de l’aire a UE: On som?

2. • Contaminació i qualitat de l’aire
• Paràmetres crítics
• El problema de l’NO2
• El problema de PM
• Els problemes de l’O3 i Benzo[a]pirè
• Consideracions finals
Contingut
LIFE 11/ ENV/ES/584 (www.airuse.eu)

3. ESTRATÈGIA TEMÀTICA EUROPEA
Emissions levels
emission sources (natural,
anthropogenic..)
primary pollutants (SO2, NOx, HC, PM,…)
standardsControl measures
1996‐1999
minimization
strategies
new standards
target levels
new standards
2005‐2010
2013‐2014 (2020)
Local and global effects
Impact on receptors,
epidemiology
measuring (concentration and meteorology)
Levels in ambient air
meteorology
, dispersion,
transport,...
chemical
transformation
(secondary pollutants:
O3, PAN, HNO3, H2SO4)
Modelling and
integrated assessment
Contaminació atmosfèrica

4. Contaminació atmosfèrica
ENVIRONMENTAL STRANDARDS FOR AIR QUALITY
Directive 1999/30/EC SO2, NO2, NOx, PM10, Pb (PM2.5??)
Directive 2000/69/EC benzene, CO
Directive 2002/03/EC O3
Directive 2004/107/EC PAH, Cd, As, Ni, Hg
(PM2.5) Directive Clean Air for Europe and Air Quality, 2008/50/EC & 2004/107/EC
Deadlines: 2005‐2010, 2015, 2020
MATHER DIRECTIVE
1996/62/CE
Emission
Ambient air
RD, 102/2011 (Spanish legisltaion)
t IPPC Integrated Prevention and Pollution Control
DIRECTIVES
1996/61/EC, 2010/75/EC
2002/51/EC, 2006/120/EC
1998/69/EC, 2002/80/EC, 2007/715/EC
2001/80/CE
2001/81/CE
2014/??/CE
t EURO standards for vehicles
tLarge Combustion Plants
tNational Emission Ceilings
tMedium scale combustion plants
REVISION IN 2013 & 2014
REVISION OF AQ DIRECTIVE DELAYED UNTIL 2020
EVEN WHEN WHO (REVIHAAP+HRAPIE PROJECTS)
RECOMMENDED CHANGING PM2.5 AND
SOME TARGET VALUES TO LIMIT VALUES

5. Paràmetres crítics (superacions)
293 °K , 101,3 kPa,
Directive 2008/50/EC, RD 102/2011 except PM and metals, Evriron. Cond.
Hourly 350 µg/m3 SO2 24 times per year
Daily 125 µg/m3 SO2 3 times per year
Annual prot. ecos. 20 µg/m3 SO2 not exceeding annual and mean 1 Oct‐31 Mar
Hourly 200 µg/m3 NO2 8 times per year
Annual 40 µg/m3 NO2 not exceeding
Annual prot. vegetation 30 µg/m3 NOx (reported as NO2) not exceeding
Annual 5 µg/m3 Benzene not exceeding
Mean 8‐h max. in a day 10 mg/m3 CO not exceeding
Annual 500 ng/m3 Pb not exceeding
Annual 40 µg/m3 PM10 not exceeding
Daily 50 µg/m3 PM10 n<35 per year
Annual (25 and 20 (18) µg/m3 PM2.5) not exceeding
2010‐2020 (reducing 20% PM2.5 triennial for mean of urban background)
VALORS NORMATIUS EN QUALITAT DE L’AIRE
2004/107/EC, RD 102/2011
Annual 6 ng/m3 As not exceeding
Annual 20 ng/m3 Ni not exceeding
Annual 5 ng/m3 Cd not exceeding
Annual 1 ng/m3 Benzo[]pirene not exceeding
Paràmetres crítics

6. AOT40 [expressed in (µg/m3∙h] = as sum of the difference between hourly levels exceeding 80 µg/m3
and 80 µg/m3
along a given
period using only hourly values measured between 8.00 and 20.00 h, Central Europe Time (CET), for every day.
Target value
Protection human health
Maximum of 8 h means of a day 120 µg/m3 O3 not exceeding 25 day/year
mean for 3 years
Target Value
Protection of vegetation
AOT40, hourly values from Mayo to July 18.000 µg/m3∙h O3 not exceeding
as a mean of 5 years (c)
Information threshold value: hourly 180 µg/m3 O3
Alert threshold value : hourly 240 µg/m3 O3
Es superen valors objectius en entorns rurals i suburbans
VALORS NORMATIUS EN QUALITAT DE L’AIRE
Paràmetres crítics

7. 2008/50/EC WHO (2006) guidelines
RD 102/2011
Hourly 350 µg/m3 SO2 ‐‐ 24 times per year
Daily 125 µg/m3 SO2 ‐‐ 3 times per year
Hourly 200 µg/m3 NO2 EC‐WHO coincide 18 times per year
Annual 40 µg/m3 NO2 EC‐WHO coincide not exceeding
Annual 5 µg/m3 C6H6 EC‐WHO coincide not exceeding
Mean 8‐h max. in a day 10 mg/m3 CO EC‐WHO coincide not exceeding
Annual 500 ng/m3 Pb EC‐WHO coincide not exceeding
Annual 40 µg/m3 PM10 20 µg/m3 PM10 not exceeding
Annual 25 µg/m3 PM2.5 10 µg/m3 PM2.5 not exceeding
Max 8 h means of a day 120 µg/m3 O3 100 µg/m3 O3 not exceeding 25 day/year
mean for 3 years
BaP annual 1 ng/m3 BaP 0.12 1 ng/m3 BaP not exceeding
VALORS GUÍA OMS (2006)
Paràmetres crítics

8. NO2
Octubre de 2013
Air Quality in Europe‐ 2013 report
2011
El problema de l‘NO2

9. Causas de superación del VLA de NO2:
promedio 2001-2009 (53 estaciones)
63%
29%
3% 2%
2% 1%
Heavy traffic
Proximity to a major road
Local industry
Quarrying/mining
Domestic heating
Industrial accident
Non-industrial accident
Natural source
Winter sanding
African dust
Local petrol station
Parking facility
Benzene storage
Industry
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
FONERS
BARCELO
NA
CO
RNELLASTA
PERPETUAL'H
O
SPITALET
M
O
NTCADASTA
CO
LO
M
A
ST
ANDREU
EL
PRAT
BADALO
NA
BARCELO
NA
ST
ADRIÀ
B.
BARCELO
NA
TERRASSA
M
O
LLET
SABADELL
BARCELO
NA
BARCELO
NA
BADALO
NA
NO2(µg/m3)
2005 2006 2007 2008 2009 2010CATALUNYA
Valor límite desde 2010
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
ALCO
BENDAS
M
ADRID
G
ETAFE
M
ADRID
M
ADRID
CO
SLADA
M
ADRID
M
ADRID
M
ADRID
M
ADRID
ALCO
RCÓN
CO
SLADA
G
ETAFE
M
ADRID
NO2(µg/m3)
2005 2006 2007 2008 2009 2010COMUNIDAD DE MADRID
Valor límite desde 2010
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
CASTELLÓ
VALENCIA
VALENCIA
VALENCIA
VALENCIA
LEO
N
SALAM
ANCA
SEGO
VIA
PALENCIA
SEVILLA
G
RANADA
G
RANADA
ZARAG
OZA
ZARAG
OZA
AVILES
O
VIEDO
LAS
PALM
AS
A
CO
RUÑA
NO2(µg/m3)
2005 2006 2007 2008 2009 2010CC AA: VALENCIA, CASTILLA Y LEÓN
ANDALUCÍA, ARAGÓN, ASTURIAS, GALICIA
Valor límite desde 2010
•MADRID, COSLADA, GETAFE, LEGANÉS
•BARCELONA, BARBERÀ DEL V., MARTORELL, MONTCADA I R.,
ST. ANDREU DE LA B., MOLLET DEL VALLÈS, ST ADRIÀ DE BESÒS,
SABADELL, STA. COLOMA G., TERRASSA
•PALMA DE MALLORCA
•GRANADA, SEVILLA
2011
http://www.magrama.gob.es/es/calidad‐y‐evaluacion‐ambiental/temas/atmosfera‐y‐calidad‐del‐aire/Informe_evaluaci%C3%B3n_calidad_aire_Espa%C3%B1a_2012_final_v2_tcm7‐299046.pdf
2012: ZONES AMB SUPERACIÓ VALOR LIMIT ANUAL
El problema de l‘NO2

10. 0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
EU 0 EU 1 EU 2 EU 3 EU 4 EU 5
NOx[g/km]
NO
NO2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
EU 0 EU 1 EU 2 EU 3 EU 4 EU 5
NOx[g/km]
NO
NO2
Actual emissions: type approval vs. real world for PC
Diesel NEDC Diesel CADC (hot start)
Courtesy: Prof. Dr. S. Hausberger T.U. Graz
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020
Y ear
PassengercarsNO2[g/km]
0
0.5
1
1.5
2
2.5
HDVNO2[g/km]
P a s s e n g e r c a r s g a s o lin e
P a s s e n g e r c a r s d ie s e l
H D V
NO2 Total effect of NOx and NO2 fleet emission
reduction may not be sufficient to reach NO2 air
quality targets near roads with high traffic
volumes until 2015:
NO2 fleet emission factors in urban traffic (share in mileage for AUT)
ES NECESSARI APLICAR MESURES NO TECNOLÒGIQUES:
REDUIR N. VEHICLES EN ZONES URBANES
(2015!!!!!!)
EU 6
El problema de l‘NO2

11. El Problema de NO2
Euro4 (2005)
NOx mg/km
PMmg/km
Euro5 (2009)
Euro6 (2015)
Euro2 (1996)
Euro3 (2000)
Euro1 (1992)
(7)
(8)
(10)
(10)
(36)(16) (NOx/PM rates for each specific Euro standard)
Euro standards for Diesel Passenger Cars
(NOx+HC/PM rates for each specific Euro standard)
1
10
100
1000
0 200 400 600 800 1000 1200
7
8
10 10
36
16
5
9
17
30
180
50
1
10
100
1000
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020
Euro4
(2005)
Euro5
(2009)
Euro6
(2015)
Euro2
(1996)
Euro3
(2000)Euro1
(1992)
NOx/PM
Ratio of NOx/PM emissions from Euro standards for Diesel Passenger Cars
Ratio of real life NOx/PM emissions for Diesel Passenger Cars
9
8
Ratio of (NOx+HC)/PM emissions from Euro standards for Diesel Passenger Cars
Why so high NOWhy so high NO22??
El problema de l‘NO2

12. 0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
SO2
Traffic Urban backgraound Industrial
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
Mean Sav, Nie, Peñ Bar, CdC, Viz, Cam, Tor, Zar
Regional Background
(EMEP)
0
10
20
30
40
50
60
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
NO2
Traffic Urban backgraound Industrial
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
Media CdC, Viz,Tor, Sav, Nie Bar, Cam, Zar, Peñ
Regional Background
(EMEP)
0.0E+0
2.0E+5
4.0E+5
6.0E+5
8.0E+5
1.0E+6
1.2E+6
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
SO2 (Mg)
Industrial processes with combustion
Power generation and transformation
Other transport and mobile machinery
Mg
SO2 National Emissions
Mg
0
20
40
60
80
100
120
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
NOx
Traffic Urban backgraound Industrial
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
NOx
Media CdC, Viz,Tor, Sav, Nie Bar, Cam, Zar, Peñ
0E+0
1E+5
2E+5
3E+5
4E+5
5E+5
6E+5
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
NOx (Mg)
Industrial processes with combustion
Power generation and transformation
Other transport and mobile machinery
Road transport
NOx National Emissions
El problema de l‘NO2
Querol et al., 2014. Science of Total Environment
TENDÈNCIES DE NIVELLS I EMISSIONS DE CONTAMINANTS A L’ESTAT

13. El material particulat atmosfèric (PM): Material heterogeni sòlit i/o
líquid present en suspensió l'atmosfera
• Impacte en salut
• Ecosistemes
• Clima
• Materials de construcció
• Visibilitat
El problema de les PM

14. PM10
2011
Octubre de 2013
Air Quality in Europe‐ 2013 report
El problema de les PM

15. Barcelona (2003‐2010)
VehicleExhaust;
4.4; 30%
Nitrate; 2.8; 19%
Roaddust; 0.3; 2%Heavy oil; 0.6; 4%
Industrial; 0.5; 3%
Sulfate; 5.6; 38%
Mineral; 0.2; 1%
Seasalt; 0.2; 1%
Africandust; 0.3;
2%
VehicleExhaust;
6.6; 25%
Nitrate; 4.0; 16%
Roaddust; 2.9;
11%
Heavy oil; 0.8; 3%
Industrial; 0.9; 3%
Sulfate; 7.0; 28%
Mineral; 1.9; 7%
Seasalt; 1.0; 4%
Africandust; 0.9;
3%
VehicleExhaust;
7.5; 18%
Nitrate; 4.5; 11%
Roaddust; 8.8;
22%Heavy oil; 1.0; 2%
Industrial; 1.0; 2%
Sulfate; 6.7; 17%
Mineral; 5.6; 14%
Seasalt; 4.1; 10%
Africandust; 1.5;
4%
PM10PM10 PM2.5PM2.5
PM1PM1
Trànsit: 49%Trànsit: 47%
Trànsit: 50%
Max.Vaixells: 2% Max. Vaixells: 3%
Max. Vaixells: 4%
Construcció: 7%
Construcció: 1%
Construcción: 14%
Contribució mitjana als nivells mitjans de PMx
El problema de les PM

16. Pey J., et al. 2009. Atmospheric Environment
Source contribution to the mean annual N10‐800
Fuel‐Oil comb.;
0.1%
Traffic; 67%
Crustal; 1%
Marine; 2%
Photochem.; 3%
Siderurgy; 2%
Regional /
Urban Back.; 25%
Receptor modelling for UFP Barcelona, 2004
El problema de les PM

17. 0
5
10
15
20
25
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
Media Bar, CdC, Viz,Tor, Zar, Nie Cam, Sav, Peñ
Regional Background
(EMEP)
0
2
4
6
8
10
12
14
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
Media Bar, CdC,Viz, Tor Cam, Sav, Nie, Zar, Peñ
Regional Background
(EMEP)
0
10
20
30
40
50
60
70
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
PM10
Traffic Urban background Industrial
0
5
10
15
20
25
30
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
PM2.5
Mean
0.0E+0
5.0E+3
1.0E+4
1.5E+4
2.0E+4
2.5E+4
3.0E+4
3.5E+4
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
PM10 (Mg)
Industrial processes with combustion
Agriculture and farming
Other transport and mobile machinery
Road transport
Non industrial combustion
0.0E+0
5.0E+3
1.0E+4
1.5E+4
2.0E+4
2.5E+4
3.0E+4
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
PM2.5 (Mg)
Industrial processes with combustion
Other transport and mobile machinery
Road transport
Non industrial combustion
Mg
Mg
PM10 National Emissions PM2.5 National Emissions
Querol et al., 2014. Science of Total Environment
TENDÈNCIES DE NIVELLS I EMISSIONS DE CONTAMINANTS A L’ESTAT
El problema de les PM

18. year
Pb[ngm
3
]
2
4
6
8
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-7.68 [-8.4, -6.82] %/year ***
year
Cu[ngm
3
]
0
2
4
6
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-6.49 [-7.84, -4.9] %/year ***
M[
3
]
Pb
year
As[ngm
3
]
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-6.59 [-7.35, -5.07] %/year ***
year
Cd[ngm
3
]
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-8.34 [-9.6, -6.81] %/year ***
Cu
year
Mn[ngm
3
]
0
2
4
6
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-5.47 [-6.35, -4.53] %/year ***
Cd As
year
Ni[ngm
3
]
1
2
3
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-4.89 [-6.73, -2.36] %/year **
year
Zn[ngm
3
]
0
10
20
30
40
50
60
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-4.93 [-6.29, -2.9] %/year ***
Mn Zn
year
Sb[ngm]
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-10.03 [-11.35, -8.43] %/year ***
Ni Sb
year
Crustal[µg/m3]
0
1
2
3
4
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-5.03 [-6.6, -2.75] %/year **
year
Seasalt[µg/m3]
0.0
0.5
1.0
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-0.13 [-2.65, 3.82] %/year
Crustal Sea salt
year
NO3-[µg/m3]
0
2
4
6
8
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-5.04 [-8.1, -1.56] %/year **
NO3
‐
year
OC[µg/m3]
1
2
3
4
5
6
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-4.55 [-6, -2.68] %/year ***
NO3
‐ OC
year
SO42-[µg/m3]
1
2
3
4
5
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
-4.92 [-6.06, -3.36] %/year ***
SO4
2‐
year
EC[µg/m3]
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
0 [-2.05, 2.47] %/year
SO4
2‐
EC
Querol et al., 2014. Science of Total Environment
TENDÈNCIES DE CONTAMINANTS EN PM2.5 AL MONTSENY
El problema de les PM

19. 2011
Benzo(a)pirè
Octubre de 2013
Air Quality in Europe‐ 2013 report
El problema del benzo[a]pirè

20. El problema del benzo[a]pirè

21. O3
Octubre de 2013
Air Quality in Europe‐ 2013 report
2011
El problema de l’ozó

22. El problema de l’ozó
Querol et al., 2014. Science of Total Environment
Perqué puja l’O3????
1. NO+O3-->---NO2+O2
Si NO baixa, O3 puja
2. NOx+COV-->---O3
NOx+COV-->---O3
Manca linearitat entre NOx+COV i O3
0
10
20
30
40
50
60
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
O3
Traffic Urban Background Industrial
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
µg/m3
O3
Media CdC, Viz, Cam, Zar, Peñ Bar, Tor, Sav, Nie
Regional Background
(EMEP)
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
mg/m3
CO
Traffic Urban background Industrial
0.0E+0
2.0E+5
4.0E+5
6.0E+5
8.0E+5
1.0E+6
1.2E+6
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
CO (Mg)Industrial processes with combustion
Agriculture and farming
Industrial processes without combustion
Road transport
Non industrial combustion
NationalEmissions
Mg

23. • OMS–DG MEDI AMBIENT CE: REVIHAAP + HRAPIE: Informen al 2013 de la necessitat de
reduir valors límit de PM2.5 i O3, així com de convertir alguns valors objectiu en límit, i del fet
que a concentracions d’NO2 > 20 µg/m3 hi ha impacte en la mortalitat diària.
• Desembre de 2013: La CE llança un paquet de mesures com a conseqüència de la revisió
2013 dintre de l’Any de l’Aire:
• No canvia les directives actuals de qualitat de l’aire (2008/50/CE i 2004/107/CE). Reconeix
que s'incompleixen els valors normatius actuals i es posa com a meta el 2020 per assolir
compliment generalitzat
• Revisa la Directiva de Sostres Nacionals d’Emissió (NECD) posant objectius a 2020 i 2030
• Elabora una nova Directiva de Instal·lacions de Combustió Mitjanes (actualment sense
legislació EU)
• La DG Medi Ambient de la CE aplaça revisió Directiva de Qualitat de l’Aire fins 2020
Consideracions finals
• Opinió pròpia:
1. En base a evidencies es necessari revisar l els valors límit/objectiu de PM2.5 i convertir
alguns valors objectiu (O3 i BaP) en límit.
2. S’ha trencat la cohesió en política de qualitat de l’aire: Els països del centre i nord’ d’Europa
ja no lluiten tant per endurir la legislació de la CE en matèria de qualitat de l’aire sinó que fan aquest
esforç a nivell de la política ambiental nacional: Ells han fet moltes mesures, mentre que no ha
segut així al sud d’Europa. Per continuar millorant la seva qualitat de l’aire han deixat anar el
llast!!!!!

24. Gràcies per la seva atenció !
xavier.querol@idaea.csic.es
Agraïments: Generalitat de Catalunya i Ajuntament de Barcelona, MAGRAMA,
MINECO, AIRUSE LIFE+