[FPI2019] Geoquímica y Contaminación

Se estima que la contaminación atmosférica ha sido la causa de 4,2 millones de muertes prematuras a nivel mundial en año 2016. La interacción más importante entre la contaminación atmosférica y la exposición de la población tiene lugar en las zonas urbanas, en las que la emisión de los contaminantes tóxicos afecta de manera directa a un elevado número de personas, por lo que en los últimos años se han promovido numerosas iniciativas para el control de las emisiones contaminantes en las zonas urbanas. Sin embargo, un aspecto importante de este problema radica en la relación entre los contaminantes atmosféricos y las condiciones meteorológicas. De hecho, una proporción importante de las emergencias de salud pública en las ciudades de los países desarrollados están más relacionadas con los cambios meteorológicos que con las variaciones en las fuentes de emisión. Muchas de estas emergencias se asocian a eventos de inversión térmica, que impiden la difusión de los contaminantes en la atmósfera, aumentando así las concentraciones de los compuestos tóxicos a los que está expuesta la población. Desafortunadamente, el conocimiento de los cambios cualitativos y cuantitativos en la composición de los contaminantes atmosféricos en condiciones de inversión térmica es muy limitado. Comprender estos cambios ayudará a establecer las estrategias mejores para hacer frente a los riesgos para la salud asociados a la contaminación atmosférica.

El proyecto plantea el estudio integrado de la dinámica física atmosférica, los cambios en la composición de los contaminantes y la evaluación de la toxicidad de las mezclas resultantes en condiciones de inversión térmica. Se estudiarán los contaminantes orgánicos generados en condiciones de inversión térmica en entornos urbanos, rurales y de alta montaña. Las áreas urbanas incluirán dos ejemplos distintos, como Madrid y Barcelona. El primero representa ambientes continentales donde el forzamiento radiativo del suelo es el determinante principal de la estructura vertical de la atmósfera. El segundo constituye un ejemplo de ambientes costeros con influencia significativa del régimen de brisas, fotooxidación eventual en la atmósfera marina y transporte tierra adentro. Los entornos rurales están representados por las inversiones de temperatura en el área de Osona, donde se han observado las concentraciones más altas de O3 registradas en la Península Ibérica durante el verano. También se considerarán las inversiones de temperatura en los sistemas montañosos y su transporte asociado de contaminantes orgánicos hacia las zonas de alta montaña (día) y hacia los valles (noche), antes y después de la fotooxidación respectiva.

Todos los casos incluirán el muestreo y análisis de la distribución vertical de contaminantes orgánicos en la atmósfera que se realizará con el uso de drones equipados para el muestreo de la fase gaseosa y de partículas. Este enfoque constituirá un avance tecnológico que es factible teniendo en cuenta la experiencia del equipo que promueve la presente propuesta. Obviamente, las distribuciones verticales cualitativas y cuantitativas de los contaminantes orgánicos se estudiarán en condiciones de presencia y ausencia de inversión térmica.

Los contaminantes en fase gaseosa estudiados incluirán disolventes organoclorados, 1,3-butadieno, formaldehído y otros aldehídos, nicotina, benceno, tolueno, xilenos y otros componentes de gasolina o diésel. También se analizarán el isopreno, los terpenos y sus productos de oxidación. Entre los contaminantes asociados a las partículas se estudiarán los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), policlorobifenilos (PCBs), plaguicidas como el DDT, nuevamente nicotina, hexaclorobenceno, ftalatos y sus derivados fotoquímicos. Los compuestos de reciente formación también se estudiarán utilizando un instrumento Q Exactive GC Orbitrap GC-MS/MS recientemente adquirido en IDAEA. Este equipo tiene una alta sensibilidad y selectividad que proporciona espectros de masas de alta resolución con cantidades de compuestos bajas.

La toxicidad de las fracciones de materia orgánica de estas muestras se examinará utilizando diversos ensayos validados para extractos orgánicos en el aire desarrollados en el IDAEA. Estas pruebas mostrarán cuál es el grado de toxicidad de las mezclas de compuestos resultantes de la fotooxidación y la interacción de los contaminantes con oxidantes inorgánicos y partículas atmosféricas.