Evolución del contenido en particulas totales en suspensión y en los metales, plomo, cinc, cadmio, cobre, hierro y manganeso, en el aerosol atmosferico de Cartagena, durante el periodo 1995-2000

Abstract

[SPA] El análisis del aerosol atmosférico es uno de los campos básicos en los estudios medioambientales, principalmente por sus efectos sobre la salud humana y su papel en el cambio climático. La ciudad de Cartagena, por sus características geográficas, tiene una historia minera e industrial importante que ha repercutido notablemente en su medio ambiente. El estudio de su aerosol es esencial para poder valorar la evolución del mismo a lo largo del tiempo, su situación frente a la legislación actual y, sus posibles repercusiones sobre la salud de las personas. Además, nos permite analizar los impactos de las fuentes antropogénicas locales, la distribución espacial y la posible existencia de patrones estacionales de las distintas variables a lo largo del periodo estudiado, y la influencia de los factores meteorológicos. En este trabajo, se han analizado 3960 muestras, correspondientes a tres puntos de muestreo de la ciudad de Cartagena desde 1995 hasta 2000, utilizando dos clases de soporte, filtros de fibra de vidrio y de ésteres de celulosa. En los primeros se ha realizado la cuantificación gravimétrica de partículas totales en suspensión y de plomo. En los segundos se han cuantificado los metales plomo, cinc, cadmio, cobre, hierro y manganeso. Con excepción del hierro y manganeso, que no eran determinados en los años previos a este estudio, los valores obtenidos para el resto de las variables se han comparado con los obtenidos en las 2560 muestras correspondientes al periodo 1990-1994, con el fin de evaluar el comportamiento real del aerosol en un periodo de tiempo más largo. Los puntos de muestreo corresponden a la Plaza de Bastarreche (urbano y con intenso tráfico rodado), Lo Campano (próximo al Puerto y adyacente a la antigua fundición de plomo), y La Pista Polideportiva (urbano y con poco tráfico). Se observa que para el conjunto de los datos, las partículas totales en suspensión sufren variaciones interanuales, sin grandes diferencias entre el principio y el final del periodo estudiado. El plomo presenta un descenso progresivo importante a lo largo del periodo, con una disminución del 91 % desde 1991 a 2000. Para el cinc, cadmio y cobre hay un descenso mucho menos marcado, no presentando diferencias significativas generalizadas entre los valores medios de los diez años estudiados, pero sí entre 1991 y 2000, así la disminución porcentual para estos metales en el conjunto de la ciudad ha sido del 50% para el cinc, del 54% para el cadmio y del 46% para el cobre. Para el periodo 1995-2000; el hierro presenta una disminución estadísticamente significativa, que supone un descenso del 20%, mientras que el manganeso se mantiene en valores muy próximos sin diferencias significativas entre ellos. Al estudiar la evolución temporal de las variables por puntos de muestreo destaca la acusada variabilidad espacial y temporal. El análisis del comportamiento por estaciones meteorológicas realizado, nos permite concluir que no hay un patrón estacional de comportamiento, manifestándose la importancia que tiene el periodo de tiempo analizado y la desagregación espacial utilizada. Se observa una correlación positiva entre el peso de la materia particulada en suspensión y la concentración de plomo, y también, entre las concentraciones de todos los metales estudiados, lo que se relaciona con una fuente común para todos ellos. El análisis de los valores de los distintos parámetros analíticos frente al rumbo del viento nos ha permitido valorar el origen de los distintos contaminantes en función de las características de ubicación de los distintos puntos de muestreo, de la localización de la actividad industrial y minera de la ciudad, y de las características de los suelos de las cadenas montañosas que rodean la ciudad. Los resultados obtenidos en este estudio ponen de manifiesto la profunda remodelación industrial que ha sufrido Cartagena. Así mismo, la influencia del tráfico rodado sobre la calidad del aire, se pone de manifiesto al comparar los resultados de los distintos puntos de muestreo.

[ENG] The analysis of the atmospheric aerosol is one of the basic fields in the environmental researches, mainly because of its effects on human health and its role on the climatic change. In this work we have focussed on the study of suspended particulate matter and metals lead, zinc, cadmium, copper, iron and manganese in the atmospheric aerosol from Cartagena, in the period of time from January 1995 to December 2000. As a part of aersol, heavy metals are having an increasing concern due to a better understanding about their toxicological significance on the ecosystems, agriculture and human health. Metals lead and cadmium are recognized as toxic by World Health Organization, and together with suspended particulate matter are subjected to legislation. Because of its geographical characteristics, Cartagena city has an important mining and industrial history which has affected greatly on its environment. The study of its aerosol is very important to be able to assess the evolution of it along the time, its situation respect to the current legislation and its possible repercusions on people health. Besides, it allows us to analyse the local anthropogenic source impacts, the spatial distribution and the possible existence of seasonal patterns of different variables along the studied period, and the influence of meteorological factors. 3960 samples have been analysed, these belong to three sampling points from Cartagena city and they have been collected from 1995 to 2000, using two kinds of supports, fiberglass and cellulose ester filters. With the first ones we have determinated the gravimetric quantification of the total suspended particulate matter and lead. On the second ones we have quantified the metals lead, zinc, cadmium, copper, iron and manganese. Except for iron and manganese, which were not determinated in the previous years to this study, the values obtained for all the other variables have been compared with those get in 2560 samples collected from 1990 to 1994, with the purpose of evaluating the actual behaviour of the aerosol in a longer period of time. The sampling points belong to Plaza de Bastarreche (an urban area with heavy road traffic), Lo Campano (near the harbour and the ancient lead smelting), and La Pista Polideportiva (an urban area with scarce road traffic). For all data as a whole, we can observe that total suspended particulate matter suffers interannual variations, without great differences between the beginning and the end of the studied period. Lead presents an important progressive drop along the period, with a decrease up to 91% from 1991 to 2000. For zinc, cadmium and copper the drop is much smaller without general significative differences between the average values of these ten years, but we can find a significative difference between 1991 and 2000, being the decrease of these metals about 50% for zinc, 54% for cadmium and 46% for copper. From 1995 to 2000; iron presents a statistically significative fall which represents a decrease up to 20%, meanwhile, manganese has quite similar values without significative differences between them. When we study the temporal evolution of the variables in each samplind point, we find an strong spatial and temporal variability. Depending on the kind of pollutant and the period of the study, Bastarreche and Lo Campano are the sites with a bigger concentration, against La Pista Polideportiva that has smaller average concentrations among the considered sampling points. The seasonal analysis of all measurement data as a whole as well as in terms of annual averages, and also of annual average for each sampling point, let us conclude that there is not a pattern of seasonal behaviour, what allows us to state how important the considered period and the chosen location are. It is observed a positive correlation between the weight of total suspended particulate matter and lead concentration, and also between concentrations of all studied metals, which is related to a common source for all them. The study of the different analytical parameters against the wind direction let us evaluate where the different pollutants come from, taking into account where the sampling points and the industrial and mining activities are located and soil characteristics of the mountains around Cartagena too. The results get in this research show the great industrial transformation that Cartagena has suffered, which has determined on the one hand the decrease of same pollutants studied in the atmospheric aerosol, and on the other hand the lost of same important differences found between the sampling points. Likewise, the influence of road traffic over the air quality is stablished by comparing the results corresponding to the different sampling points.