Establecimiento de la línea base en concentración de metales de la futura zona de bajas emisiones de Palma

Abstract

[spa] Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), nueve de cada diez personas en el mundo respiran aire altamente contaminado. La Agencia Europea de Medio Ambiente estima que la mala calidad del aire provoca más de 20.000 muertes prematuras al año en España, siendo el modelo de movilidad y transporte una de las principales causas. Casi todas las capitales de provincia en España muestran niveles de calidad del aire que no cumplen con las Directrices de la OMS. La Ley 7/2021, del 20 de mayo, de cambio climático y transición energética, prevé el establecimiento de Zonas de Bajas Emisiones (ZBE) para mejorar la calidad del aire y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Esta ley exige que todas las ciudades europeas con más de 50.000 habitantes implementen medidas de movilidad urbana sostenible. Por ello, el ayuntamiento de Palma ha delimitado una ZBE en el centro de la ciudad, con implantación prevista para el 1 de enero de 2025. Este Trabajo de Fin de Máster tiene como objetivo establecer la concentración de metales en dos puntos de muestreo en la zona determinada por el ayuntamiento de Palma antes de la implantación de la ZBE. Para tal fin, se ha desarrollado un método para determinar la concentración de varios metales en material particulado atmosférico, tanto PM10 como PM2,5. La metodología propuesta incluye la optimización de un pretratamiento de muestra mediante digestión ácida asistida por microondas y el establecimiento de las características analíticas de cada metal usando Espectroscopía de Emisión Atómica con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-OES) y Espectrometría de Masas con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-MS). El método ha sido validado con un material de referencia certificado. Finalmente se ha logrado la optimización del método para 25 metales analizados por ICP-MS y 19 metales en el caso del ICP-OES. Por último, se ha aplicado un análisis estadístico a los datos recogidos utilizando herramientas informáticas para estudiar correlaciones directas e indirectas entre las distintas variables, incluyendo las concentraciones de los distintos metales y variables meteorológicas. Se ha utilizado Uniform Manifold Approximation and Projection for Dimension Reduction (UMAP) para identificar los distintos clusters de las muestras y sus posibles fuentes de contribución. Se han identificado 4 clusters bien diferenciados entre sí, dos de cada zona de muestreo. Además, se ha observado un aumento de la concentración de metales en zonas de mayor densidad de tráfico y también durante episodios de intrusiones saharianas.

[eng] According to the World Health Organization (WHO), nine out of ten people worldwide breathe highly polluted air. The European Environment Agency estimates that poor air quality causes more than 20,000 premature deaths annually in Spain, with transportation and mobility models being one of the main causes. Nearly all provincial capitals in Spain show air quality levels that do not meet WHO guidelines. Law 7/2021, of May 20, on Climate Change and Energy Transition, provides for the establishment of Low Emission Zones (LEZ) to improve air quality and reduce greenhouse gas emissions. This law requires all European cities with more than 50,000 inhabitants to implement sustainable urban mobility measures. Therefore, the Palma City Council has designated a LEZ in the city centre, with implementation scheduled for January 1, 2025. This Master's Thesis aims to establish the concentration of metals at two sampling points within the area designated by the Palma City Council before the implementation of the LEZ. To this end, a method has been developed to determine the concentration of various metals in atmospheric particulate matter, both PM10 and PM2,5. The proposed methodology includes optimizing a sample pretreatment using microwave-assisted acid digestion and establishing the analytical characteristics of each metal using Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-OES) and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS). The method has been validated with a certified reference material. Finally, the method has been optimized for 25 metals analysed by ICP-MS and 19 metals for ICP-OES. Lastly, a statistical analysis was applied to the collected data using software tools to study direct and indirect correlations between various variables, including concentrations of different metals and meteorological variables. Uniform Manifold Approximation and Projection for Dimension Reduction (UMAP) was used to identify different clusters of the samples and their possible sources of contribution. Four welldifferentiated clusters were identified, two from each sampling area. Furthermore, an increase in metal concentration was observed in areas with higher traffic density and during episodes of Saharan dust intrusions.