Angeliki Karanasiou IDAEA-CSIC

AIRUSE: Testing and Development of air quality
mitigation measures in Southern Europe
Angeliki Karanasiou
IDAEA-CSIC
AIRUSE
Coordinating Beneficiary
Project Manager
Spain
Associated Beneficiaries
Spain
UK
Greece
Italy
Portugal
Italy
ESTRUCTURA
ACTION A. Actividad preparatoria
ACTION B. Implementación
B7. Desarrollar y probar medidas y
estrategias rentables
B8. Aplicabilidad de seleccionadas
medidas de N a S Europa
A.1 Consultar las autoridades y las
partes interesedas
B1. Documentación de la situación
actual
B2. Armonización y aplicación de
modelos de receptor para la
determinación de los efectos de:
B3. Fuentes naturales
B4. Quema de biomasa
B5. Industria
B6. Trafico
Trabajo adicional intensivo sobre inventarios, perfiles químicos de
emisión, factores de emisión
C1. Eficacia de las actividades del proyecto
ACTION C. Seguimiento del
impacto del proyecto
C2. Evaluación del impacto
socioeconómico
ESTRUCTURA
D1. www.airuse.eu
D2. AIRUSE paneles informativos
ACTION D. Comunicación y
Divulgación
D3. Networking-Open forum with key stakeholders
D4. Disseminacón de los resultados del proyecto
D5. Layman's Report
E1. Gestión y Auditoría
ACTION E. Gestión y seguimiento
del progreso del proyecto
E2. Seguimiento del progreso del proyecto
E3. Networking con otros proyectos
E4. After-LIFE+ Plan
µg/m3
µg/m3
3,0
5,0
4,0
3,0
2,0
2,0
1,0
1,0
Bar, CdC, Viz, Cam, Tor, Zar
0,0
2008
2009
2010
2011
2012
SO2 National Emissions
SO2 (Mg)
2001
2002
2003
2004
2005
Regional Background
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Media
2012 6E+5 2001
Urban Background
Traffic
Industrial
Regional Background PM2.5 speciation
2002
2003
CdC, Viz,Tor,
2004
2005
2006
5E+5
4E+5
Gijón
A Coruña
n
y
MediaTENDENCIAS
CdC, Viz,Tor, Sav,ESPAÑA
Nie
Bar,2001-2012
Cam, Zar, Peñ
B1:
0,0
Avilés
Niembro
Oviedo
Vigo
Pamplona
Cabo de
Creus
Bilbao
O Sabiñao
Campisábalos
Peñausende
Mg
007
4,0
Zaragoza
El Torms
Valladolid
Montseny
Barcelona
L’Hospitalet
Madrid
P. Mallorca
007 2008 2009 2010 2011 2012
Valencia
Zarra
Barcarrota
Alicante
Murcia
Córdoba
Sevilla
Granada
Viznar
Santa Cruz
Las Palmas
Querol et al., 2014. Science of Total Environment
3E+5
2E+5
1E+5
0E+0
Industrial processes with comb
Power generation and transfo
Other transport and mobile m
Road transport
2001 2002 2003 2004 2005 2006
B1: AQ TENDENCIAS ESPAÑA 2001-2012
70
30
PM10
60
50
20
µg/m3
µg/m3
PM2.5
25
40
30
15
10
20
10
Traffic
0
252001
2002
2003
Urban background
2004
2005
2006
2007
5
Industrial
2008
2009
2010
Mean
2011
0
14 2001
2012
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
12
20
µg/m3
µg/m3
10
15
10
Regional Background
(EMEP)
5
8
6
Regional Background
(EMEP)
4
2
Media
0
3.5E+4 2001
3.0E+4
2002
2003
Bar, CdC, Viz,Tor, Zar, Nie
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
0
20123.0E+42001
PM10 National
Emissions
PM10
(Mg)
2.5E+4
2002
2003
Bar, CdC,Viz, Tor
2004
2005
2006
2007
Cam, Sav, Nie, Zar, Peñ
2008
2009
2010
2011
2012
PM2.5 National
Emissions
PM2.5
(Mg)
2.5E+4
Mg
2.0E+4
2.0E+4
Mg
Media
Cam, Sav, Peñ
1.5E+4
1.5E+4
1.0E+4
5.0E+3
Industrial processes with combustion
Agriculture and farming
Other transport and mobile machinery
Road transport
Non industrial combustion
1.0E+4
5.0E+3
Industrial processes with combustion
Other transport and mobile machinery
Road transport
Non industrial combustion
0.0E+0
0.0E+0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Querol et al., 2014. Science of Total Environment
PM10 PROMEDIOS ANUALES
Annual
mean
PM10
FI-AGGarea
Annual
average
PM10
Florence
80
80
FLORENCIA
FI-AGG
60
60
3)3)
(µg/m
PM10(µg/m
PM10
PM10 (µg/m33)
ATH-AGG
ATENAS
70
60
60
40
40
50
40
40
30
20
20
20
20
-34%
-34%
00
140
120
2000
2000
2001
2001
Florence_Bassi
Florence_Bassi
Calenzano
Scandicci giovanni
2002
2002
2003
2003
PM102007
POR-MA
2004
2005
2006
2008
2004 Annual
2005 mean
2006
2007
2008
Florence_Gramsci
Florence_Mosse
Florence_Gramsci Florence_Boboli
Florence_Boboli
Campi B.
Sesto
Mean
Calenzano boccaccio
Calenzano giovanni
Greve
Incisa
Montelupo
Mean
Annual Limit Value
0
2009
2009
2010
2010
2011
2011
2012
2012
2013
2013
80
POR-MA
PORTO
Signa
Florence_Mosse
limit value
CampiAnnual
B.
Calenzano
boccaccio
Signa
Pontassieve
Sesto
-32%
-32%
10
2000
2001
Agia Paraskevi
Empoli
2002
2002
PM102007
MLN-AGG
2004Annual
2005mean
2006
2007
2008
2004
2005
2006
2008
2003
2003
Aristotelous
Aristotelous
Goudi
Goudi
Thrakomakedones
Thrakomakedones
Lykovrusi
Lykovrusi
2009
2009
Marousi
Marousi
2010
2010
2011
2011
2012
2012
2013
2013
MLN-AGG
MILANO
Piraeus
Piraeus
Mean
Mean
Annuallimit
limitvalue
value
Annual
60
PM10 (µg/m3)
100
80
60
40
40
20
20
-46%
-45%
0
2000
2001
2002
Francisco Sá Carneiro
Augusto Gomes - Matosinhos
Custóias - Matosinhos
Ermesinde - Valongo
2003
2004
2005
Sobreiras - Lordelo de Ouro
D. Manuel II - Vermoim
Leça do Balio - Matosinhos
Mean
2006
2007
2008
2009
2010
100
Av. 24 - Espinho
Gaia - Avintes
Meco - Perafita
Annual limit value
2011
2012
2013
-32%
-32%
0
2000
2001
2002
Annual mean PM10 BCN-MA
Anta - Espinho
VN Telha - Maia
Sra. Da Hora - Matosinhos
Cantù
Monza Macchiavelli
Como centro
2003
2004
Como centro
Monza Parco
Merate
2005
2006
Merate
Milano Senato
Busto Arsizio - Accam
2007
60
40
20
-49%
-49%
0
2000
2001
2002
Barcelona (c/ Lluís Solé i Sabarís)
2003
2004
2005
2006
Barcelona (Eixample)
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Barcelona (Gràcia - Sant Gervasi)
2008
Busto Arsizio - Accam
Mean
Gallarate San Lorenzo
BCN-MA
BARCELONA
80
PM10 (µg/m3)
PM10 (µg/m3)
Annualmean
meanPM10
PM10ATH-AGG
ATH-AGG
Annual
80
80
2013
2009
2010
2011
Gallarate San Lorenzo
Annual limit value
Meda
2012
2013
Meda
Cantù
Monza Macchiavelli
B2. PM10 & PM2.5 CONTRIBUCION DE FUENTES 2013
1047 PM10 muestras
1116 PM2.5 muestras
B2. PM10 & PM2.5 CONTRIBUCION DE FUENTES 2013
80
70
60
35
DAILY (P90.4)
30
PM10
25
DLV (2008/50/EC)
µg/m
3
µg/m
3
50
30
20
10
0
45
40
35
ATV (2008/50/EC)
20
15
WHO GUIDE
10
5
BCN-UB
BCN-TR
ANNUAL
PM10
POR-TR
FI-UB
MIL-UB
0
ATH-SUB ATH-TR
0,9
ALV (2008/50/EC)
0,8
BCN-UB BCN-TR
POR-TR
PM2.5/PM10
FI-UB
MIL-UB
ATH-SUB
ATH-TR
BCN-UB
FI-UB
MIL-UB
ATH-SUB
ATH-TR
0,7
30
0,6
25
µg/m3
µg/m3
µg/m
3
µg/m
µg/m33
40
ANNUAL
PM2.5
WHO GUIDE
20
0,5
0,4
15
0,3
10
0,2
5
0,1
0
0,0
BCN-UB
BCN-TR
POR-TR
FI-UB
MIL-UB
ATH-SUB
ATH-TR
BCN-TR
POR-TR
PM10 & PM2.5 CONTRIBUCION DE FUENTES 2013
• Tráfico rodado es la principal fuente que contribuye a PM10: 31-38%
•
emisiones de tubo de escape 21-29%
•
emisiónes non-exhaust 8-11%
•OC y SO42- regional 20-26%
• Polvo local: 10-19%
• Polvo antropogenico (Polvo local + Non exhaust) 19-25%
•Quema de biomasa muy relevante en Porto y Florencia (14-16%)
• Polvo Africano Atenas 14%, 1-4%
• Aerosol Marino Porto 13%, 4-8%
•Industria Barcelona 11%
• Emisiones de transporte maritimo 4%
CONTRIBUCION DE FUENTES DE ORIGEN NATURAL
SEA SALT
SEA SALT
SEA SALT
Aerosol Marino y Polvo Africano
Sahara dust: combinación de modelos de retro-trayectorias de masas
aereas/transporte de polvo y metodología para el cálculo de polvo neto (IDAEA)
Sea salt = Cl- + ssNa + ssMg + ssK + ssCa + ssSO4-2
Los incendios forestales fueron significativos solamente para Porto con un promedio de ~ 10 μg /m3 , contribución
de14 % a PM10 y 16,5 % a PM2.5
Recomendaciones
Sistema de alerta de fácil acceso para el público en general y grupos
de población sensibles , (asmáticos, con otra enfermedad respiratoria
o cardiovascular , ancianos y niños)
debe incluir diferentes canales de comunicación (como Internet , radio
y televisión)
previsiones sobre eventos de polvo africano intensos
informar sobre los síntomas potenciales de exposición
sugerir medidas preventivas : quedarse en casa , evitar las
actividades físicas al aire libre o la posible necesidad de un uso
adicional de medicamentos para el asma
BIOMASS BURNING PROFILES – BIOFUELS AND APPLIANCES
Biomass fuels: Biocombustibles utilizados en la combustión residencial en el sur de Europa
Holm oak
(Quercus ilex
rotundifolia)
Cork oak
(Quercus suber )
Portuguese oak
(Quercus faginea)
(Fagus sylvatica)
Pine
(Pinus pinaster)
(Quercus pyrenaica)
Olive
(Olea europea)
Black poplar
(Populus nigra)
European beech
Eucalypt
Golden wattle
(Eucalyptus
globulus)
(Acacia longifolia)
Pyrenean oak
agro-fuels
Briquettes
4 types of
pellets
Olive pit
Shell of
pine nuts
Almond shell
BIOMASS BURNING PROFILES – BIOFUELS AND APPLIANCES
Biomass burning appliances




Traditional brick
fireplace
Traditional cast
iron wood stove
Eco-labelled
chimney-type
wood stove
Pellet stove
PM EMISSIONS
PM>10
PM2.5-10
PM2.5
1.E+08
t
t+15min
t+30min
t+45min
-3
-3
(Dp) cm
dN/dlog
dN/d(logD) (cm )
1.E+07
10
Emission factor
1.E+03
1.E+02
1.E+01
1.E+00
1
10
Diameter (mm)
Diameter
(mm)
80
70
8
1.E+04
0.1
90
% Wt.
1.E+05
1.E-01
100
60
6
50
40
4
30
20
2
10
0
0
PM>10
PM2.5-10
PM2.5
%
g PM kg-1 biofuel
12
1.E+06
Combustion of pine in a
traditional cast-iron
woodstove
100
PM factores de emisión
200
180
mg MJ-1 (dry basis)
1200
mg MJ-1 (dry basis)
1000
x3 x12 x15
800
600
140
ENplus quality seal
120
100
80
x5 x6
400
160
60
200
40
0
Fireplace
Traditional
woodstove
Eco-labelled
woodstove
Pellet stove
20
0
Pellet - type Pellet - type Pellet - type Pellet - type
I
II
III
IV
1 kg de biomasa corresponde
aproximadamente a 18 MJ
Olive Pit
50 mg MJ-1 in Denmark & Switzerland
35 mg MJ-1 wood fuels & 25 mg MJ-1 for pellets in Austria
27 mg MJ-1 in Germany
Shell of Pine
Nuts
Almond
Shell
Elementos traza en PM10 (wt.%)
6
7
Pb
5.29
5
6
4
5
4
2.91
3
Zn
5.98
3.56
3.26
3
1.70
2
2
1
0.169
0.027
0.005
0.011
0
Pellets
type I
Pellets
type II
Pellets
type III
Pellets Olive pit Shell of Almond
type IV
pine nuts shell
Fe
6
0.81
1
0.05
Pellets
type I
Pellets
type II
Pellets
type III
0.09
5.10
0.064
Pellets Olive pit Shell of Almond
type IV
pine nuts shell
As
0.079
0.08
5
0.134
0
0.07
0.06
4
0.05
3
0.04
0.030
0.03
1.70
2
0.022
0.02
1
0.128
0.054
0.012
0.248
0.01
bdl
0
Pellets
type I
Pellets
type II
Pellets
type III
Pellets Olive pit Shell of Almond
type IV
pine nuts
shell
0.001
0.001
bdl
bdl
0
Pellets
type I
Pellets
type II
Pellets
type III
Pellets Olive pit Shell of Almond
type IV
pine nuts shell
Deben establecerse normas para la composición elemental de pellets para evitar la
emisión de metales. Sólo Alemania tiene normas que contienen extensos límites para los
elementos traza
18
BaP EMISSION FACTORS
FIREPLACE
g PM2.5
kg-1
Softwood
7.02
260
biofuel
µg BaP kg-1 biofuel
Hardwood
16.9
475
Briquettes
13.8
31.4
TRADITIONAL WOODSTOVE
Softwood
3.64
46.7
g PM2.5 kg-1 biofuel
µg BaP kg-1 biofuel
Hardwood
13.5
322
Briquettes
9.02
85.3
ECO-LABELLED STOVE
g PM10
kg-1
Softwood
1.12
1543
biofuel
µg BaP kg-1 biofuel
Hardwood
2.06
146
PELLET STOVE
Pellets III
Pellets IV
Pellets I
Pellets II
g PM10 kg-1 biofuel
0.49
1.51
1.77
µg BaP kg-1 biofuel
4.43
nd
nd
nd – not detected; --- not determined
Briquettes
-----
Olive pit
Shell of pine nuts
Almond shell
1.35
3.12
2.19
2.07
4.61
nd
17.2
9.19
Medidas de mitigación secundarias
Uso de catalizador y tecnologías de filtro
Precipitador
electrostático de
pequeña escala
Platinum/Palladium catalizador
Secondary mitigation measures
PM10 factores de emisión para la combustión en una estufa de pellets y estufa de leña
Precipitador
electrostatico
Catalizador
21
Recomendaciones
 Chimeneas y estufas de leña, deben ser sustituidos por estufas
certificadas en lugar de la instalación de tecnologías de
descontaminación de gases de combustión
 Requisitos de emisión para estufas con eco-etiqueta o
certificación de los aparatos de combustión a pequeña escala
 El mercado de leña debe ser regulado; no se debe permitir la
venta de material tratado químicamente; todos los pellets que
se venden en el mercado deben tener la certificación de calidad
22
Recomendaciones
Estrategias para reducir las emisiones de quema de biomasa
 Programas educativos (combustibles, aparatos de combustión..)
 Programas regulatorios: prohibir o restringir algunos
biocombustibles, o estufas de leña en casas nuevas, promocionar y
facilitar la instalación de estufas menos contaminantes, establecer
regulaciones para retirar viejas estufas, evitar la quema de biomasa en
aglomeraciones urbanas etc.
23
Industria: Emisiones difusas y canalizadas
Emisiones industriales PM10
BCN-SEPA
Energy sector
Production and processing of metals
Mineral industry
Chemical industry
Waste
Paper and wood production processing
Animal and vegetable products
Other activities non IED
Port of Barcelona
8.5%
23.7%
21.9%
3.9%
3.0%
0.2%
2.2%
1.7%
34.9%
Recomendaciones
 La contribución industrial a PM es relevante (emisiones difusas)
 Las emisiones difusas se han estimado para todas las actividades
industriales en las cinco ciudades AIRUSE
 Incluir el control y la cuantificación de las emisiones difusas
 Incluir el control y la cuantificación de metales
 Seleccionar los combustibles mas limpios y/o usar systemas de
combustión controlados
 Controlar y cuantificar las emisiones del transporte maritimo,
puertos, obras de construcción
26
Non-exhaust emisiones
Polvo de carretera (Road dust)
AIRUSE tests
Mitigación de resuspensión
Via urbana:
•Lavado
•CMA
•MgCl2
Via industrial pavimentada:
•Lavado
•CMA
Via no pavimentada:
•Lavado
•CMA
Parque urbano,
nano-polymero
Via urbana (Barcelona): lavado
StC days
no-StC days
Cleaning site
- 8.8 µg m-3
PM10 (µg m-3)
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
PM10 (µg m-3)
80
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
StC days
Reference sites
- 3-5 µg m-3
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
no-StC days
90
Local time
Local time
Reducción: 4-5 µg m-3 (7-10%)
Via urbana (Barcelona):CMA, MgCl2







Dust Track, TEOM and GRIMM;
High volume samplers PM10 (daily)
High volume samplers PM2.5 (every third day).
PM chemical characterization (ions, elements, OC and EC);
Streaker for PM2.5 and PM2.5-10;
Black Carbon (MAAP and mini-aeth);
NOx, O3 and SO2 and meteo.
Urban road (Barcelona): CMA and MgCl2
Urban road (Barcelona): CMA and MgCl2
Via industrial pavimentada
- 250 companies (tiles, spray-dried granules, pigments..)
- 17% of the worldwide supply
- consumes 12 Mt/year of clay
Urban
reference
site
Cleaning
site
500 dump trucks day-1
Via industrial pavimentada
CMA
8% reduction
Water-only
18% reduction
PM 10 concentration (µg/m )
3
PM 10 concentration (µg/m )
3
20000
18000
16000
14000
12000
8000
10000
6000
4000
0:30
0:30
Via no
pavimentada
2000
0
0:00
20000
18000
16000
14000
12000
8000
10000
6000
4000
2000
0
0:00
Water-only
CMA
1:00
1:30
Elapsed time since watering (h:mm)
1:30
2:00
2:00
2:30
2:30
3:00
3:00
http://airuse.eu/media/watering.mp4
1:00
Elapsed time since watering + CMA spraying (h:mm)
Parque: Nano-polymero
Product: 10-20 nm Optimadust
Area: 6200 m2
Spreading:18th March 2013 (1%)
22nd April 2013 (2.5%)
23rd April 2013 (2.5%)
36
Parque: Nano-polymero
TRAFICO
Mean decrease
6.7-7.7
FONDO
14.4-14.5
Net decrease: 4-5
µg/m3
5.0-5.1
(11%)
37
Recomendaciones
•CMA , MgCl2 mostraron efectos positivos pero durante un período
muy limitado en la mayoría de los casos
•El lavado con agua es más eficiente que los supresores de polvo,
(eficientes hasta 8h después de la limpieza de carreteras)
•Nano- polymero demuestra ser eficaz durante varios días, pero
en áreas fuera de la carretera sin pavimentar
•Se recomienda el lavado utilizando agua urbana freática unas
horas antes de la hora punta de tráfico de la mañana durante los
períodos secos prolongados cuando la resuspensión es
importante, y después de los episodios de polvo africano
intensivos cuando la deposición de polvo aumenta la resuspensión
Mitigación de las emisiones de vehículos
New Car Market Share
80%
70%
60%
50%
Diesel
40%
30%
Gasoline
20%
Hybrid
10%
Gas
Luxembourg
Ireland
Portugal
Spain
France
Belgium
Sweden
Greece
Austria
Italy
UK
Germany
Finland
Denmark
Netherlands
EU-27
0%
EV
Source: ICCT, 2014
• La cuota de mercado de los
coches diesel aumentó de 36%
(2001) a 55% (2013)
Consumen menos combustible,
pero causan más contaminación
atmosférica al emitir altos niveles
de NO2 y PM.
Fomentar el uso de coches más
limpios
•
Desalentar los coches
diesel
•
Low Emission Zones(LEZs)
•
Promocionar BEVs, HEVs
PHEVs, gas vehicles
•
Eco-etiqueta
Desalentar Diesel
•
Los impuestos y los precios de diesel menor
que la gasolina
•
Impuesto de matriculación esta basado en las
emisiones de CO2
•
Favorece la compra y el uso de vehículo diesel
LEZs
Country
Number of LEZs
Applicable vehicles
Austria
3
HGVs
Czech Republic
1
HGVs
Denmark
6
Vehicles > 3.5 tonnes
France
1
HGVs
>70
All except motorcycles
1
>130
14
1
HGVs
Various
HGVs
Cars & HGVs
Sweden
8
Vehicles > 3.5 tonne
UK
2
Various
Germany
Hungary
Italy
Netherlands
Portugal
2014
Eficacia de LEZs
• Difícil de
• Poca evidencia del
determinar
impacto sobre las
concentraciones de
• Otras medidas, la
PM10 y NO2 fuera
recesión
de Alemania
Eficacia de LEZs en Alemania
• LEZs se aplican a los automóviles, así
como los camiones
• Generalmente más estrictas que en
otros lugares
• PM10 <7%↓
• NO2 <10%↓
Coches Electricos
Noruega: Ventas de coches
electricos
20000
15000
10000
5000
0
2006
2008
2010
2012
Noruega 5.8%; Holanda 5.4%; EU-28 0.4% (2013)
2014
Noruega mercado de EVs
• Incentivos fiscales a
largo plazo desde
1990
• La diferencia de precio
entre el coche
electrico y el coche de
gasolina puede ser
1.000 €
• Excluido de
•
impuesto de matriculación
•
peajes
•
IVA
• Acceso carril bus
• BEVs -reducido
impuesto anual
• Tarifas reducidas en
los principales ferries
Eco-etiqueta
•
•
•
La etiqueta EU CO2 se
aplica de manera
diferente en cada
Estado Miembro
Puede clasificar el
mismo coche muy
diferente
Organizaciones
automovilísticas tienen
separada ecoetiqueta
incluyendo NOx / PM
Comparacion de CO2 emisión
bands (coches de gasolina)
utilizados en los sistemas de
calificación de eficiencia
energética
Recomendaciones
•Obligatorio esquema en la UE
•Aplicar a los vehículos
nuevos y usados
•Tener en cuenta las
emisiones del mundo real
•Basada en la etiqueta de los
aparatos domésticos con
valoraciones de A a G
•Actualizada en base anual
mediante la asignación de un
porcentaje fijo de modelos
para cada banda.
•Se requiere educación
pública a largo plazo para
apoyar la etiqueta ecológica
Gracias por su atención!