Estudi i caracterització dels components inorgànics de l'aerosol en zones urbanes: anàlisi de l'aerosol de Sant Adrià de Besòs

La finalitat d'aquest treball ha estat l'estudi i caracterització dels components inorgànics de l'aerosol en una àrea urbana que ha estat la de Sant Adrià de Besòs.Hom ha procedit a posar a punt un mètode analític per cromatografia liquida de bescanvi iònic per tal de poder determinar els anions inorgànics presents a l'atmosfera.Aquest mètode utilitza només una columna separadora de bescanvi iònic i detector ultraviolat, i permet determinar simultàniament els anions clorur, bromur nitrito i nitrat per fotometria directa, i clorur, nitrat i sulfat per fotometria indirecta, i arribar a límits de detecció entre 1 i 5 ppb, excepte per al sulfat, que té un límit de detecció de 100 ppb. El desenvolupament del mètode analític conté la comparació entre diverses columnes, diversos eluents i diferents tipus de detecció ultraviolada i l'estudi de la linealitat, la desviació estàndard i la sensibilitat del mètode. Aquest mètode permet determinar els anions majoritaris i minoritaris de l'aerosol utilitzant els dos tipus de fotometria directa i indirecta, ja que ambdós mètodes són perfectament compatibles.Un cop optimitzat el mètode analític per a la determinación dels anions inorgànics, s'ha palesat la possibilitat de determinar els metalls per espectroscòpia d'emissió per plasma. Com que aquest mètode és prou conegut per a la determinació de metalls, només s'ha comprovat la no existència d'interferències i la linealitat de les rectes dins del rang de concentració en què es troben els metalls a l'atmosfera. Els metalls analitzats han estat: Zn, Pb, Ni, Mn, Fe, V, Ca i Al. Aquests metalls són elements traçadors de fonts emissores contaminants. El mètode permet arribar a límits de detecció entre 1 i 10 ppb, la qual cosa fa que sigui una tècnica adequada per a aquest tipus d'estudi.Seguidament hom ha procedit a la comparació de diferents tipus de filtres i captadors per optimitzar la presa de mostres tenint en compte les espècies que cal estudiar. El mètode de captació utilitzat ha estat amb captadors d'alt volum Sierra Misco i filtres de membrana Millipore de 20 x 25 cm.L'etapa següent ha estat l'extracció de les partícules del filtre comparant-la amb mètodes estàndard. El procediment més adequat per a l'extracció de metalls de les partícules dels filtres resulta ser la digestió àcida amb àcid clorhídric i nítric durant dues hores. Per a l'extracció dels anions hom ha utilitzat aigua en ebullició durant mitja hora. La recuperació de les espècies presents en forma de partícules ve reforçada per l'homogeneïtat trobada al filtre.Hom ha realitzat l'anàlisi de partícules atmosfèriques a Sant Adrià de Besòs durant vuit setmanes, repartides en les quatre estacions de l'any.Un cop obtingudes les matrius de dades per a les vuit setmanes, s'ha aplicat l'anàlisi factorial com a model de receptor per a l'anàlisi quimiomètrica dels resultats de les mostres de Sant Adrià de Besòs durant el període de juny de 1986 a abril de 1987. Això s'ha fet per tal de conèixer les fonts contaminants i els percentatges de col·laboració de cada una de les fonts. Hem trobat sis fonts contaminants emissores: el sòl, el tràfic, el nitrat i el sulfat, el gas-oil, l'aerosol marí i les emissions d'aceries o d'incineradors.Com que un dels problemes més importants en la captació d'anions inorgànics és la formació d'artefactes, s'han comparat dos tipus de presa de mostres, amb i sense separació prèvia dels gasos presents a l'atmosfera.Aquest estudi ha estat realitzat al Departament de Química Inorgànica de la Universitat de Dortmund, ja que aquí no era possible d'aconseguir l'equip adient. Hem constatat diferències en els valors obtinguts durant la captació de clorurs i nitrats causats per la formació d'artefactes, pèrdues per volatilitat o col·lapsament del filtre. S'ha comprovat que la tècnica dels separadors de gasos o "denuders" permet assegurar valors fiables per al contingut d'aquests dos anions a les partícules. El contingut de sulfats no presentava diferències amb el mètode de captación sense "denuders" amb filtres Nucleopore. S'ha verificat també la formació d'artefactes de sulfit.Finalment s'ha aplicat el mètode optimitzat de l'anàlisi dels anions inorgànics a la deteminació d'anions separats en un impactador en cascada de baix volum, el qual necessita d'una anàlisi molt sensible per als components minoritaris de l'aerosol. Aquesta presa de mostres amb impactador en cascada també ha estat realitzada a Dortmund. Hom ha verificat que els anions bromur, nitrat I sulfat es troben principalment a la fracció més fina de l'aerosol mentre que el clorur presenta diferències.The purpose of this work is to study and characterize the inorganic components of the aerosols in a built-up urban area that of Sant Adrià de Besòs.Determination of the inorganic anions chloride, bromide, nitrate and sulphate was undertaken by using the ion exchange liquid chromatography technique, which was optimized .in our laboratory. The detection method used was that of the ultraviolet, using bath direct and indirect photometry.Determination of the metals Zn, Pb, Ni, Mn, Fe, V, Ca and Al was carried out with inductively coupled plasma.We optimized the sampling technique by varying different kinds of filters and samplers. We also optimized the extraction of anions and metals from the particles in the filters.The next step was to analyse the atmospheric particles in Sant Adrià de Besòs over a period of eight weeks. The data obtained was treated by using factor analysis in order to ascertain pollutant sources, which were: soil (Mn, Ca, Al and Fe), traffic (Pb and Br), gases (nitrate and sulphate), fuel oil (Ni and V), marine aerosol (CI) and emissions from incinerator plants or steelworks (Zn).We have compared sampling methods with and without prior separation of gases present in the atmosphere in order to ascertain the variations that the particles undergo during their sampling.The optimization of the analytical method for determining inorganic anions has been applied to the determination of these anions in particles sampled in a cascade impactor.