La contaminación atmosférica con partículas de menos de un micrómetro ha disminuido un promedio del 5 % anual en las zonas rurales de Sajonia. Sin embargo, las disminuciones fueron especialmente marcadas en las masas de aire procedentes de Europa del Este: las concentraciones de PM1 se redujeron hasta un 28 % anual.
por Tilo Arnhold, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. v.
El contenido orgánico de las partículas, por el contrario, disminuyó significativamente menos, solo un 2% por año: mientras que las partículas orgánicas de la combustión de aceite mineral y carbón se mantuvieron más o menos constantes, la proporción de la combustión de biomasa aumentó ligeramente en medio por ciento por año, lo que indica un mayor uso de madera para calefacción y/o más incendios forestales.
A esta conclusión llegaron investigadores del Instituto Leibniz de Investigación Troposférica (TROPOS), la Universidad de Módena y MeteoSwiss después de analizar una serie de 10 años de mediciones tomadas en la estación de fondo rural TROPOS en Melpitz, cerca de Leipzig.
Los datos de los años 2012 a 2022 permiten un análisis químico mucho más detallado que antes, gracias a los métodos de medición en línea. Los resultados demuestran la importancia de las mediciones a largo plazo para analizar las medidas de control de la contaminación atmosférica , escriben los investigadores en la revista Atmospheric Environment .
Las partículas de aerosol afectan al clima y a la salud. Según estimaciones de la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA), unas 293.000 personas murieron en Europa en 2021 debido a la contaminación atmosférica. Si bien la calidad del aire se ha monitoreado durante muchos años, aún se desconoce cómo cambian las fuentes de partículas en suspensión a lo largo de los años y cómo esto afecta a su composición química en Europa Central.
El desarrollo de enfoques en línea basados en espectrómetros de masas de aerosoles como el Monitor de especiación química de aerosoles (ACSM) utilizado en este estudio no solo proporciona resultados de alta resolución temporal sobre la composición química de los aerosoles, sino que también brinda una oportunidad única para acceder a la identificación de fuentes de aerosoles orgánicos.
En comparación con las mediciones estándar de filtros diarios de 24 horas, este enfoque facilita considerablemente la asignación de las direcciones del viento, ya que estas rara vez son constantes durante 24 horas. En Alemania, solo dos de estos dispositivos ACSM se han utilizado de forma continua durante varios años: uno en el observatorio DWD Hohenpeißenberg en Baviera y otro en la estación de investigación TROPOS Melpitz en Sajonia.
Las mediciones actuales realizadas en Melpitz forman parte de la red de investigación ACTRIS de la UE, así como de la red europea de monitorización del aire EMEP. La estación, situada en las tierras bajas de Sajonia, es representativa de amplias zonas rurales del este de Alemania y se encuentra en la frontera entre el clima atlántico y el continental, lo que la hace especialmente interesante para análisis a gran escala en Europa.
En 2008, la Directiva de la UE sobre la Calidad del Aire estableció un valor límite medio anual de 40 microgramos por metro cúbico para la fracción de partículas PM10 con el fin de proteger la salud humana. Sin embargo, a partir de 2030, el valor límite de la UE para PM10 se reducirá a 20 microgramos por metro cúbico, y el valor límite anual para PM2,5 se reducirá a más de la mitad, de 25 a 10 microgramos por metro cúbico.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) incluso recomienda solo la mitad, es decir, 5 microgramos por metro cúbico. Actualmente no existen valores límite para las partículas finas, como las PM1 medidas aquí. Sin embargo, los científicos las consideran un indicador importante de los efectos negativos para la salud humana, ya que estas pequeñas fracciones de polvo fino, a diferencia del polvo grueso, penetran profundamente en los pulmones y pueden desencadenar reacciones inflamatorias en el organismo a través del torrente sanguíneo.
Entre 2012 y 2022, la concentración de masa de partículas PM 1 (es decir, partículas con un diámetro menor a 1 micrómetro) en Melpitz promedió poco menos de 10 microgramos por metro cúbico, con algunos cambios estacionales importantes de un año a otro que van desde 5,6 µg m -3 en el otoño de 2019 a casi 16 µg m -3 en el invierno de 2016-2017.
Los componentes orgánicos representaron casi la mitad de la concentración de partículas, seguidos del nitrato, el sulfato, el amonio y el carbono negro equivalente (CNE). La disminución de la concentración total de componentes orgánicos en Melpitz, de poco menos del 5 % anual, se debe principalmente a la reducción del nitrato y el CNE (alrededor del 1 % anual cada uno).
Estas disminuciones ilustran el impacto positivo de las medidas para un aire limpio en Europa, en particular las dirigidas a las emisiones relacionadas con el transporte, como el NOx y el eBC. Las masas de aire de Europa del Este presentaron sistemáticamente niveles de contaminación más altos que las de Europa Occidental, pero esta diferencia disminuyó con el tiempo, lo que indica posibles mejoras en la calidad del aire en el Este, explica Samira Atabakhsh, de TROPOS.
La identificación de la fuente de la fracción de aerosol orgánico proporciona una buena indicación de las tendencias de los combustibles fósiles y la biomasa procedentes de la combustión de madera y de los incendios forestales.
De las cinco fuentes identificadas, tres estaban asociadas con fuentes antropogénicas como la combustión de aceite mineral (por ejemplo, los gases de escape de los automóviles y la calefacción de las casas, denominadas HOA por aerosoles orgánicos similares a los hidrocarburos), la quema de biomasa (por ejemplo, la combustión de madera, denominada BBOA) y la combustión de carbón (denominada CCOA), mientras que las dos restantes no estaban vinculadas específicamente a fuentes antropogénicas o biogénicas antiguas (LO-OOA y MO-OOA).
Los cinco grupos (HOA, BBOA, CCOA, LO-OOA y MO-OOA) contribuyeron en promedio con el 7%, 10%, 12%, 31% y 40% del aerosol orgánico, respectivamente:
El OA similar a los hidrocarburos (HOA) es un claro indicador de la combustión de aceite mineral en motores de automóviles y sistemas de calefacción. Estas concentraciones de HOA se mantuvieron estables en general, lo que indica emisiones locales constantes, pero se observó una ligera disminución con los vientos del este (0,25 % anual).
La OA procedente de la quema de biomasa (BBOA) y la OA procedente de la combustión de carbón (CCOA) mostraron mayores concentraciones en las masas de aire orientales , lo que pone de relieve la influencia de las emisiones procedentes del transporte de larga distancia. Las contribuciones de BBOA aumentaron ligeramente en invierno (0,32 % a lo largo de la década), lo que indica un aumento de la combustión de biomasa para calefacción en hogares. Sorprendentemente, el CCOA mostró una tendencia al alza en los vientos del oeste (0,27 % anual), posiblemente debido al mayor uso de carbón en las centrales eléctricas de Europa occidental.
Se requieren más investigaciones para determinar cómo seguirá cambiando la tendencia en los próximos años, así como para comparar los resultados en diferentes lugares. Esta comparación será posible próximamente aprovechando los distintos observatorios europeos equipados con instrumentos adecuados dentro de la infraestructura de investigación de la UE, ACTRIS. En el futuro, será posible realizar un seguimiento mucho mejor de los cambios en el aire europeo e identificar las causas con mayor facilidad.
«Nuestras mediciones a largo plazo en un sitio de referencia ilustran claramente que las políticas europeas y nacionales en materia de calidad del aire y energía no solo afectan a la calidad del aire urbano, sino también al entorno rural y de referencia a través de procesos de transporte de larga distancia», subraya el Dr. Laurent Poulain de TROPOS.
«Los resultados muestran la importancia de investigar los cambios en la concentración y distribución de masa de las fuentes y especies químicas que contribuyen a la concentración total de masa de partículas».
Este enfoque es importante no solo para rastrear la distribución de fuentes o especies químicas en las partículas, sino también para predecir cambios en las propiedades físicas del aerosol, como la higroscopicidad, la absorción de luz o la dispersión. La inclusión de estas tendencias en los modelos de predicción podría mejorar la comprensión de los cambios a largo plazo en las propiedades de las partículas de aerosol y, en última instancia, contribuir a mejoras en la modelización climática.
Más información: Samira Atabakhsh et al., Tendencias de la composición química de aerosoles de PM1 , aerosoles carbonosos y su origen durante los últimos 10 años en Melpitz (Alemania), Atmospheric Environment (2025). DOI: 10.1016/j.atmosenv.2025.121075
