Estudio de la aportación de fuentes naturales y antropogénicas del material particulado atmosférico y su influencia en el fitoplancton marino

Resumen

La identificación y contribución de fuentes emisoras (ICFE) de material particulado atmosférico (MPA) permite complementar la información proporcionada por las estaciones de monitorización, desempeñando un papel relevante en el diseño de políticas de mejora de la calidad del aire. La presente tesis se centra en la ICFE de MPA que afectan a la zona sureste de la isla de Gran Canaria, caracterizada por diversos entornos físicos e importantes focos de emisión antropogénica. Los estudios sobre ICFE en zona con una gran densidad poblacional como la descrita no se han realizado en la isla, lo cual ha motivado la realización de esta tesis doctoral. Para el desarrollo inicial de esta tesis, se realizaron dos estudios. En el estudio físico y retrospectivo (2011-2017) se aplicaron técnicas clúster avanzadas (los modelos ocultos de Markov y de mixtura finitas) a las concentraciones de PM10 y PM2.5 monitorizadas por la Red de Calidad del Aire en Canarias en cuatro zonas con diferentes tipologías. Como resultado, se obtuvieron cuatro regímenes de concentración en cada una de ellas, correspondiéndose a la concentración de fondo, aportes locales, entradas de calima leves e intensas. En el estudio químico y prospectivo se analizó la PM10 y PM2.5 en dos zonas costeras, pero con diferentes fuentes emisoras. Se determinaron 17 especies metálicas (Al, Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, V, Zn, Ca, Ca2+, Na+, K, K+, Mg, Mg2+) por espectroscopía de absorción atómica con cámara de grafito, tres iones solubles (SO42-, NO3- y NH4+) por espectroscopía de absorción molecular UV-Visible y los iones Cl- por volumetría. La ICFE se llevó a cabo mediante métodos receptores, siendo los mismos los factores de enriquecimiento y la factorización de la matriz positiva (PMF). Como resultado, se obtuvieron seis factores en la zona de Taliarte para la PM10 (materia mineral, actividades de construcción, aerosol marino, emisiones vehicules (no escape), actividades de construcción + tráfico, emisiones industriales) y cinco para la PM2.5 (combustión de combustibles fósiles, polvo de carreteras, materia mineral, sulfato de amonio + tráfico y aerosol marino). En la zona de Castillo del Romeral, se obtuvieron seis factores (materia minera, central térmica, polvo de carreteras, emisiones vehiculares, aerosol marino y minerales (olivino – Mg)). Tras los resultados obtenidos en el estudio físico, se concluyó que la calidad del aire en la zona es aceptable, con concentraciones de fondo muy inferiores a los límites establecidos por la Normativa, tomando valores medios en torno a 12,7 ± 2,2 µg/m3 para la PM10 y 4,6 ± 0,4 µg/m3 para la PM2.5 y con una contribución a la contaminación ambiental superior al 40 %. El uso de la PMF no sólo permitió identificar las fuentes de emisión en dos zonas determinadas, sino establecer la diferencia entre ambas en términos de contribución. Finalmente, se realizó un análisis clúster mediante los modelos de mixturas finitas entre las concentraciones satelitales y mensuales de clorofila-a y concentración superficial de polvo con el fin de estudiar el efecto de éste último en las comunidades fitoplanctónicas. Tras dicho análisis se concluyó que la intensidad del dicho polvo no es un efecto favorecedor, estando condicionada dicha influencia por otros parámetros como la radiación fotosintéticamente disponible. Asimismo, se observó un efecto positivo en condiciones de no calima, lo cual puede deberse a los aportes antropogénicos de la zona.