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dc.contributorUniversitat Jaume I. Departament d'Enginyeria Química
dc.contributor.authorMinguillón Bengochea, María Cruz
dc.date.accessioned2011-04-12T20:01:10Z
dc.date.accessioned2019-11-11T08:28:07Z
dc.date.available2007-10-25
dc.date.available2019-11-11T08:28:07Z
dc.date.issued2007-06-27
dc.date.submitted2007-10-25
dc.identifier.isbn9788469096758
dc.identifier.urihttp://www.tdx.cat/TDX-1025107-102454
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10803/10385
dc.description.abstractLa contaminación por material particulado atmosférico, como demuestran numerosos estudios, provoca un impacto sobre la salud, el clima, los ecosistemas, los materiales de construcción y recubrimientos y la visibilidad.<br/>La legislación que regula los niveles de material particulado atmosférico ha variado en los últimos años. La entrada en vigor de la Directiva 1999/30/CE ha supuesto un cambio en el control de la calidad del aire, pues regula el PM10, y es más estricta que la legislación anterior; además en un futuro se regulará también el PM2.5 (Propuesta de Directiva de Calidad de Aire y Aire Limpio para Europa de octubre de 2006). En cuanto a emisiones de material particulado, la Directiva 1996/61/CE, conocida como IPPC, supone un cambio notable con respecto a la normativa previa.<br/>Estudios anteriores llevados a cabo en el área cerámica de Castellón pusieron de manifiesto que los niveles de material particulado eran relativamente elevados, así como los niveles de determinados elementos traza.<br/>Por todo ello se planteó la realización de un estudio en profundidad durante el periodo 2002-2005 sobre los niveles y composición del material particulado atmosférico en la zona cerámica de Castellón, la identificación de las fuentes emisoras y la evaluación del impacto de la implantación de medidas correctoras en algunas instalaciones industriales sobre la calidad de aire. Con ello se pretende establecer metas de calidad de aire y elaborar un plan de actuación conducente a la reducción de las emisiones y consecuentemente a la mejora de la calidad del aire.<br/>Se ha realizado una recopilación de la información relativa a la dinámica atmosférica de la zona, que regula la dispersión y transporte de contaminantes. Así, la dinámica atmosférica se caracteriza por presentar dos situaciones típicas, en invierno se rige por la circulación sinóptica adaptada a la orografía, predominando los vientos de componente NW; en verano existen circulaciones mesoescalares de periodicidad diaria (brisas de mar y de tierra, brisas de valle y de montaña), de modo que durante el día predominan los vientos de componente ESE-SSE (brisa marina), mientras que en el periodo nocturno predominan los vientos de componente NW (derrame nocturno).<br/>Para la selección de las estaciones de muestreo para el estudio de la calidad de aire de la zona, se realizaron dos campañas intensivas de muestreo en verano de 2002 e invierno de 2002-2003. Dichas campañas consistieron en el muestreo y análisis químico de PM10 en diez estaciones de la zona, tras las cuales se seleccionaron cuatro estaciones como representativas de los niveles y composición de PM10 para el estudio en continuo 2002-2005: L'Alcora-PM, Vila-real, Onda y Borriana-residencia. Además, se han considerado datos de PM10 obtenidos en dos estaciones adicionales: Almassora y Borriana-rural.<br/>Durante el periodo 2002-2005, los niveles de PM10 fueron relativamente homogéneos y constantes en las estaciones seleccionadas de la zona de estudio (33-37 µg/m3 como media anual en estaciones urbanas y 25-29 µg/m3 en la estación suburbana de Onda). Los niveles de Onda son inferiores a los del resto de estaciones debido a su localización en una subcuenca ligeramente aislada de la cuenca del Millars (que domina el transporte de contaminantes de la zona de mayor densidad industrial), lo que provoca que no esté tan afectada por las emisiones de la zona industrial. Los niveles registrados en Borriana-rural y Almassora (32-38 µg/m3 de PM10) son similares a los de las estaciones urbanas, a pesar de tratarse de estaciones suburbanas, lo cual se debe probablemente a su localización, donde reciben los contaminantes desde la zona industrial debido a la dinámica atmosférica predominante (con brisas de componente NW principalmente durante la noche). Ello se demuestra por los mayores niveles de PM10 registrados en Borriana-rural y Almassora durante la noche que durante el día.<br/>Los niveles de PM10 registrados en la zona de estudio se han comparado con otras estaciones similares sin elevada influencia industrial, observando un exceso de entre 3 y 6 µg/m3 de PM10.<br/>En Onda, una elevada proporción (60%) de las superaciones del valor límite diario de PM10 fueron debidas a aportes naturales de material particulado, mientras que en L'Alcora-PM, Vila-real y Borriana-residencia, muchas de las superaciones del valor límite diario (60-70%) se debieron a episodios de contaminación local y/o condiciones meteorológicas adversas. Borriana-rural y Almassora están en una situación intermedia.<br/>Los niveles medios de PM2.5 durante el periodo 2003-2005 fueron de 19 µg/m3 en Onda y de 24 µg/m3 en L'Alcora-PM y Vila-real. No obstante, el número de datos de PM2.5 es muy inferior al de PM10. El ratio PM2.5/PM10 es de 0.7 en todas las estaciones. Se ha determinado que esta granulometría fina se debe a la presencia en relativamente elevadas concentraciones de materia mineral en PM2.5.<br/>La comparación de los niveles de PM2.5 registrados en L'Alcora-PM y Vila-real con los niveles registrados en estaciones urbanas de España sin elevada influencia industrial indica que existe un exceso de unos 3-4 µg/m3 de PM2.5.<br/>El componente mayoritario tanto de PM10 como de PM2.5 en el área de estudio es la materia mineral (o crustal). La materia mineral supone entre 28 y 51% de la masa total de PM10 y entre 29 y 42% de la masa total de PM2.5, siendo máxima su contribución en L'Alcora. Los niveles de materia mineral en PM10 registrados en la zona de estudio son entre 3 y 7 µg/m3 superiores a los registrados en estaciones similares españolas sin elevada influencia industrial y en PM2.5 el exceso es de entre 3 y 5 µg/m3.<br/>Dado el exceso de masa total de PM10 y PM2.5 y de materia mineral en ambas fracciones (por comparación de los niveles de la zona de estudio con los registrados en otras estaciones urbanas y suburbanas de España), y conociendo el grado de implantación de sistemas de depuración en las instalaciones industriales de la zona, se ha establecido una meta de reducción de entre 3 y 5 µg/m3 en las medias anuales de PM10 y de entre 2 y 3 µg/m3 en las medias anuales de PM2.5 en las estaciones urbanas de la zona de estudio. Dicha reducción se basa fundamentalmente en la reducción de los niveles de materia mineral.<br/>En cuanto a la variación estacional de los componentes de PM10, la materia mineral no muestra ninguna tendencia definida, dado que los episodios de contaminación y los aportes naturales de este componente tienen lugar a lo largo de todo el año. El origen antrópico de este componente se confirma por el descenso de sus niveles durante los fines de semana, debido a una menor actividad industrial y de tráfico. Los niveles de OM+EC, principalmente emitido por el tráfico, muestran máximos en invierno y mínimos en verano, debido a las condiciones de menor dispersión en invierno, que favorecen la acumulación de contaminantes en las cercanías de los focos emisores. Los niveles de sulfato son superiores en verano que en invierno, como cabía esperar, dada la mayor velocidad de conversión del SO2 en verano (ampliamente documentada) y dado el régimen de brisas predominante en verano en la zona de estudio, que facilita el transporte de las emisiones del complejo industrial costero hacia las estaciones del interior. El resto de componentes mayoritarios no muestran patrones estacionales definidos a lo largo del año. No obstante, los niveles de V, Ni y Na son superiores en verano que en invierno, debido a la brisa marina diurna que tiene lugar durante el verano, que transporta el V y Ni (emitidos por el complejo industrial costero) y el Na marino hacia el interior.<br/>La evaluación de los niveles de elementos traza en PM10 ha permitido identificar As, Pb, Zn, Zr y Tl como trazadores de las emisiones cerámicas (incluyendo fabricación de fritas) en el periodo y zona de estudio. Se han identificado estos elementos por comparación de los niveles en la zona de estudio con los registrados en otras zonas sin elevada influencia industrial. Además, los elementos cuyas elevadas medias anuales se deben a episodios esporádicos e intensos (y no a niveles elevados de manera constante a lo largo del año) y aquellos con medias anuales inferiores a 3 ng/m3 no se han considerado para la identificación de los elementos trazadores.<br/>La estación de Borriana tiene una mayor influencia de focos industriales, como lo indican los niveles de elementos traza registrados superiores a los registrados en el resto de estaciones de la zona.<br/>La interpretación de la variabilidad diaria de los niveles de los elementos traza, así como la revisión de la bibliografía referente a posibles perfiles químicos de emisión ha permitido identificar las principales fuentes de los elementos traza más relevantes en la zona de estudio:<br/>- Zr, Zn, Pb, As, Tl, Ba y Cs: uso y fabricación de componentes de esmaltes (incluyendo fabricación de fritas cerámicas).<br/>- Se, Ce, Cd y Cr: uso y fabricación de determinados pigmentos cerámicos.<br/>- Sb: generalmente asociado al tráfico, aunque puede proceder del uso y fabricación de determinados pigmentos cerámicos.<br/>- Rb, Li, La, Sc y Pr: emisiones de materia mineral (principalmente generadas en la fabricación de baldosas cerámicas).<br/>- Co: emisiones de materia mineral y uso y fabricación de determinados pigmentos cerámicos.<br/>- Cu: tráfico. <br/>- Mn: generalmente asociado al tráfico, aunque en la zona de estudio está asociado también con la materia mineral.<br/>- V: central térmica y planta petroquímica.<br/>- Ni: central térmica y planta petroquímica, aunque puede proceder también del uso y fabricación de determinados pigmentos cerámicos.<br/>Durante el periodo de estudio (2002-2005) se ha registrado un descenso de los niveles de Li, Zn, As, Rb, Cs, Ba, La y Pb en L'Alcora, Vila-real y Onda (especialmente desde mediados de 2004), que se puede atribuir a la progresiva implantación de medidas correctoras en algunas instalaciones de la industria cerámica (principalmente en la etapa de fusión para la fabricación de fritas) para cumplir los requisitos derivados de la IPPC.<br/>Se ha realizado un análisis de componentes principales seguido de una regresión multilineal, que permite identificar y cuantificar las fuentes de PM10. Se han identificado cinco factores comunes como fuentes de PM10 en el área de estudio: mineral, fondo regional, industrial 1, tráfico y aerosol marino.<br/>El factor mineral está caracterizado por la contribución de Al2O3, Ca, K, Mg, Fe, Ti, Li, Rb, Sr, Y, La, Pr, Nd y Mn y la elevada correlación de estos elementos y compuestos con los niveles de PM10. Este factor incluye varias fuentes: industria cerámica (principalmente las etapas emisoras de material arcilloso), transporte de materiales pulverulentos, extracción de arcillas, intrusiones de masas de aire africanas y resuspensión del suelo. El factor de fondo regional está caracterizado por la contribución de SO42-, NH4+, V y Ni, y una elevada correlación de estos elementos y compuestos con los niveles de PM10. Este factor incluye, además del fondo regional, la influencia del complejo industrial costero. El factor industrial 1 está caracterizado por la contribución de K, Zn, As, Rb, Cs, Tl y Pb y se atribuye al uso y fabricación de componentes de esmaltes cerámicos, principalmente la fabricación de fritas. El factor tráfico está caracterizado por la contribución de OC+EC y NO3-. Finalmente, el aerosol marino está caracterizado por la contribución de Na. Además, se ha identificado un segundo factor mineral en Borriana, asociado a las emisiones del suelo y un segundo factor industrial (industrial 2) en L'Alcora, Vila-real y Borriana, caracterizado por la contribución de Zr, atribuible a un conjunto de fuentes emisoras de este elemento, entre las que se encuentra la fabricación de fritas cerámicas.<br/>La contribución del factor mineral es similar en las cuatro estaciones, variando entre 9 y 11 µg/m3 y se ha mantenido relativamente constante a lo largo del periodo de estudio, ya que los cambios significativos en las emisiones canalizadas de la industria cerámica (una de las principales fuentes de material mineral) tuvieron lugar antes del comienzo del presente estudio (principios de 2002). La contribución del factor industrial 1 se ha estimado en 4-5 µg/m3 en Vila-real, L'Alcora y Borriana y en 2 µg/m3 en Onda. Dicha contribución se ha reducido notablemente a lo largo del periodo de estudio pasando a 0.3 µg/m3 en Onda y 1.2-1.4 µg/m3 en L'Alcora y Vila-real en 2005. No obstante, la contribución de dicha fuente en Borriana en 2005 fue aún relativamente importante, suponiendo 4 µg/m3.<br/>Además, se ha realizado la contribución de fuentes a los niveles de los distintos compuestos y elementos analizados en PM10. Se ha obtenido que As, Pb, Zn y Tl son emitidos principalmente por la fuente industrial 1, más del 68, 58 y 61% para As, Pb y Zn, respectivamente, no siendo la contribución tan elevada a los niveles de Tl, lo cual indica que este elemento es aportado en menor medida por otras fuentes. El Zr es aportado por distintas fuentes, la mayoría relacionadas con la industria cerámica.<br/>Se han calculado las emisiones de PM10 anuales generadas por el conjunto de instalaciones industriales cerámicas (incluyendo fabricación de baldosas y de fritas) desde el año 2000 al 2006. La emisión de PM10 generada durante el almacenamiento y manipulación de materias primas del soporte (emisiones difusas) no ha variado significativamente a lo largo del periodo de estudio, ya que la implantación de medidas correctoras de alto rendimiento ha sido moderada. Las emisiones canalizadas de partículas procedentes de la fabricación de baldosas cerámicas disminuyeron de 2001 a 2002, permaneciendo posteriormente relativamente constantes. Las emisiones generadas en la fabricación de fritas cerámicas han disminuido un 90% en 2006 con respecto a las de 2000, siendo el descenso más pronunciado a lo largo de 2004. En julio de 2006, las emisiones de PM10 totales generadas por el conjunto de instalaciones cerámicas son de 5250 Tm/año, de las cuales el 34% corresponde a emisiones difusas, el 3% a las emisiones generadas en la fabricación de fritas y el 63% restante corresponde a emisiones canalizadas de la fabricación de baldosas cerámicas, entre las cuales destaca la etapa de atomización (que supone un 60% de las emisiones canalizadas). La reducción potencial en caso de que se implantaran las Mejores Técnicas Disponibles en todas las instalaciones es de unas 3200 Tm/año de PM10, basada principalmente en la reducción de las emisiones difusas (52%) y de las generadas en la etapa de atomización (36%).<br/>Se ha estudiado la correlación entre la evolución de las emisiones generadas con los niveles de determinados contaminantes en aire ambiente. Se ha observado que la evolución de los niveles de As, Pb, Zn y Cs en aire ambiente es paralela a la evolución de la emisión de PM10 procedente de la fabricación de fritas, mostrando un claro descenso a lo largo del periodo 2002 a 2006. Ello confirma que los elementos traza indicados presentes en aire ambiente tienen su principal origen en las emisiones generadas en la fabricación de fritas. Por otra parte, los niveles de materia mineral en aire ambiente se han mantenido relativamente constantes a lo largo del periodo de estudio, al igual que las emisiones de PM10 de composición principalmente mineral (almacenamiento y manipulación de materias primas del soporte de baldosas, molienda, atomización, prensado y secado).<br/>A partir de todos los resultados obtenidos, se han identificado unos niveles meta para determinados contaminantes, que han de interpretarse como niveles medios anuales deseables en la zona de estudio. Así, se identifican 30 µg/m3 y 20 µg/m3 como niveles meta para PM10 y PM2.5, respectivamente. En cuanto a los elementos traza, los niveles meta identificados son: 2 ng/m3 de As, 1 ng/m3 de Cd, 5 ng/m3 de Ni, 80 ng/m3 de Pb, 100 ng/m3 de Zn, 15 ng/m3 de Zr y 1 ng/m3 de Tl, como medias anuales.<br/>Teniendo en cuenta los resultados expuestos, se proponen una serie de estrategias a seguir para la reducción de los niveles de PM10 (principalmente medidas para la reducción de las emisiones de materia mineral procedente de la fabricación de baldosas cerámicas) y de algunos elementos traza en aire ambiente (principalmente la reducción de las emisiones procedentes de la fabricación de fritas, esmaltes y pigmentos cerámicos). Algunas de estas medidas son: a) realización del almacenamiento y manipulación de materias primas del soporte de baldosas en instalaciones cerradas; b) pavimentación y limpieza de los viales de circulación; c) mantenimiento de los camiones para evitar pérdidas de carga y limpieza de bajos y neumáticos a la salida de las empresas; d) instalación de filtros de mangas en los atomizadores y hornos de fusión para la fabricación de fritas; f) reducción de utilización de materias primas con metales como impurezas o como componentes.cat
dc.description.abstractPollution due to atmospheric particulate matter has been shown to have a considerable impact on health, climate, ecosystems, buildings and visibility.<br/>Legislation on the levels of atmospheric particulate matter has undergone changes in recent years. The implementation of the Directive 1999/30/CE has brought about changes in the control of air quality by regulating PM10, and by establishing stricter limits. Moreover, PM2.5 will also be regulated (Proposal of the Directive Clean Air For Europe of October 2006). As regards emissions of particulate matter, the Directive 1996/61/CE, IPPC, has brought about significant changes to the previous legislation.<br/>Prior studies on the ceramic producing area of Castellón showed that levels of particulate matter and some trace elements were relatively high.<br/>A detailed study was therefore carried out in the period 2002-2005 to assess the levels and composition of particulate matter in the ceramic zone of Castellón, identify emission sources and to evaluate the impact on air quality of the implementation of corrective measures in some industrial premises. Thus, it was sought to establish goals of air quality and to devise a plan of action to reduce emissions and thereby improve air quality.<br/>Data on atmospheric dynamics of the study area was collected given its bearing on the dispersion and transport of pollutants. Thus, atmospheric dynamics is characterised by two situations. In winter, it is dominated by the synoptic circulation adapted to the orography, with the prevalence of NW winds. In summer, there are mesoscale circulations of daily periodicity (sea and land breeze, valley and mountain breeze), so that ESE-SEE winds prevail during the day (sea breeze), while NW winds prevail during the night (nocturnal drainage).<br/>For the selection of the monitoring sites to study the air quality of the area, two intensive campaigns were carried out in the summer 2002 and in the winter 2002-2003. These campaigns consisted in sampling and chemical analysis of PM10 at ten sites in the area. Subsequently, four sites were selected as representative of the PM10 levels and composition for use in the continuous study 2002-2005: L'Alcora-PM, Vila-real, Onda and Borriana-residencia. Moreover, data of PM10 recorded at two additional sites (Almassora and Borriana-rural) were used.<br/>During the period 2002-2005, the levels of PM10 were relatively homogeneous and constant at the selected sites of the study area (33-37 µg/m3 as annual means at urban sites and 25-29 µg/m3 at the subrban site of Onda). The levels at Onda are lower than those at the other sites due to the location of this site in a sub-basin slightly isolated from the Millars basin (which dominates the transport of pollutants from the main industrial area) with the result that it is less influenced by industrial emissions. The levels at Borriana-rural and Almassora (32-38 µg/m3 of PM10) were similar to those at the urban sites, although they are suburban sites. This is probably due to their location, which receives more pollutants from the industrial zone owing to the atmospheric dynamics (with NW breezes mainly during the night). This is demonstrated by the higher leveles of PM10 at Borriana-rural and Almassora during the night than during daytime.<br/>The levels of PM10 recorded in the study area were compared with those recorded in other zones of Spain without a high industrial influence, observing an excess of 3 to 6 µg/m3 of PM10.<br/>At Onda, a high proportion (60%) of the exceedances of the daily limit value of PM10 were due to natural episodes, whereas at L'Alcora-PM, Vila-real and Borriana-residencia, a high number of the exceedances of the daily limit value (60-70%) were due to local pollution episodes and/or adverse meteorological conditions. Borriana-rural and Almassora were in an intermediate situation.<br/>The mean levels of PM2.5 during the period 2003-2005 were 19 µg/m3 at Onda and 24 µg/m3 at L'Alcora-PM and Vila-real. Nevertheless, there were fewer PM2.5 than PM10 data. The ratio PM2.5/PM10 was 0.7 at all the sites. This fine granulometry was due to the presence of high concentrations of mineral matter in PM2.5.<br/>The comparison of the PM2.5 levels recorded at L'Alcora-PM and Vila-real with those recorded at urban sites in Spain without a high industrial influence indicates that there was an excess of about 3-4 µg/m3 of PM2.5.<br/>The main component of both PM10 and PM2.5 was mineral matter. Mineral matter accounted for 28-51% of the bulk PM10 and for 29-42% of the bulk PM2.5, with the highest contribution at L'Alcora. The levels of mineral matter in PM10 in the study area were between 3 and 7 µg/m3 higher than those recorded at similar Spanish sites without a high industrial influence, and in PM2.5 the excess was between 3 and 5 µg/m3.<br/>Given the excess of bulk mass of PM10 and PM2.5 and of mineral matter in both fractions (comparing levels of the study area with those recorded at other urban and suburban sites of Spain), and given the knowledge of the degree of implementation of corrective measures in the industrial premises of the area, it is possible to establish goals of reduction between 3 and 5 µg/m3 in the annual mean of PM10 and of 2-3 µg/m3 in the annual mean of PM2.5 at urban sites. This reduction is mainly based on the reduction of the mineral load.<br/>As for the seasonal variation of the PM10 components, the mineral matter showed no clear pattern because of the random distribution of the pollution episodes and the occurrence of natural contributions of mineral material throughout the year. The anthropogenic origin of this component was confirmed by lower levels during the weekends given the reduction in industrial activity and traffic. The levels of OM+EC, mainly emitted by traffic, showed a maximum in winter and a minimum in summer owing to the lower dispersive conditions in winter, which favour the accumulation of pollutants in the surroundings of the emission sources. The sulphate levels were higher in summer than in winter, as expected, given the higher rate of conversion of SO2 in summer (amply documented) and given the prevalent breeze regime in summer in the study area. This breeze regime brings about the transport of emissions of the industrial estate located on the coast to the interior. The remaining major components showed no clear pattern. Nevertheless, levels of V, Ni and Na were higher in summer than in winter because of the diurnal sea breeze in summer that transports V and Ni (emitted by the coastal industrial estate) and the marine Na to the interior. <br/>The evaluation of the levels of trace elements in PM10 allowed the identification of As, Pb, Zn, Zr and Tl as tracers of ceramic emissions (including frit manufacture) in the area of study from 2002 to 2005. These elements were identified by comparing the levels recorded in the study area with those registered in other zones without a high industrial influence. Moreover, the elements with annual mean levels lower than 3 ng/m3 and the elements with high annual mean levels due to sporadic episodes (and not due to high levels throughout the year) were not considered for the identification of the tracer elements.<br/>The Borriana site underwent a higher influence of industrial sources as indicated by the higher levels of trace elements at this site than those recorded at the other sites in the area.<br/>Interpretation of the daily variability of the levels of trace elements together with the review of the literature on chemical profiles of emission sources allowed the identification of the main sources of the most relevant trace elements in the area:<br/>- Zr, Zn, Pb, As, Tl, Ba and Cs: manufacture and use of glaze components (including frit manufacture).<br/>- Se, Ce, Cd y Cr: manufacture and use of some ceramic pigments.<br/>- Sb: generally associated with traffic although it may be emitted by the manufacture and use of some ceramic pigments.<br/>- Rb, Li, La, Sc y Pr: emissions of mineral matter (mainly generated in the manufacture of ceramic tiles).<br/>- Co: emissions of mineral matter and manufacture and use of some ceramic pigments.<br/>- Cu: traffic. <br/>- Mn: generally associated with traffic although in the study area it is associated with mineral matter.<br/>- V: power plant and petrochemical plant.<br/>- Ni: power plant and petrochemical plant although it may be emitted by the manufacture and use of some ceramic pigments.<br/>During the study period (2002-2005), a decrease in the levels of Li, Zn, As, Rb, Cs, Ba, La y Pb was recorded at L'Alcora, Vila-real and Onda (especially from mid 2004). This decrease can be attributed to the progressive implementation of corrective measures in some plants of the ceramic industry (mainly in the fusion stage for the manufacture of frits) in order to meet the requirements of the IPPC.<br/>A principal component analysis followed by a multilinear regression, which allowed the identification and quantification of the sources of PM10, was carried out. Five common factors were identified as sources of PM10 in the study area: mineral, regional background, industrial 1, traffic and sea spray.<br/>The mineral factor is characterised by the contribution of Al2O3, Ca, K, Mg, Fe, Ti, Li, Rb, Sr, Y, La, Pr, Nd and Mn and by the high correlation of these elements and components with the levels of PM10. This factor includes sources such as: ceramic industry (mainly the stages emitting mineral matter), transport of powdery materials, clay extraction, African intrusions and soil resuspension. The regional background factor is characterised by the contribution of SO42-, NH4+, V and Ni, and a high correlation of these elements and components with the levels of PM10. This factor includes, in addition to the regional background, the influence of the industrial estate on the coast. The industrial 1 factor is made up of K, Zn, As, Rb, Cs, Tl and Pb and is attributed to the manufacture and use of glaze components, mainly the manufacture of ceramic frits. The traffic factor is characterised by the contribution of OC+EC and NO3-. Finally, the sea spray is characterised by the contribution of Na. Moreover, a second mineral factor was identified at Borriana, associated with the soil emissions, and another industrial factor (industrial 2) was identified at L'Alcora, Vila-real and Borriana, characterised by the contribution of Zr, attributed to some sources of this element, including the manufacture of frits.<br/>The contribution of the mineral factor was similar at the four sites, varying between 9 and 11 µg/m3, and was relatively constant over the study period given that the significant changes in the channelled emissions of the ceramic industry (one of the main sources of mineral matter) occurred prior to this study (2002). The contribution of the industrial 1 factor was estimated at 4-5 µg/m3 at Vila-real, L'Alcora and Borriana, and at 2 µg/m3 at Onda. This contribution was reduced significantly over the study period, attaining 0.3 µg/m3 at Onda and 1.2-1.4 µg/m3 at L'Alcora and Vila-real in 2005. Nevertheless, the contribution of this source at Borriana in 2005 was still relatively important (4 µg/m3).<br/>Moreover, the source contribution to the levels of each element and compound analysed in PM10 was calculated. More than 68%, 58% and 61% of As, Pb and Zn, respectively, was emitted by the source industrial 1, whereas the contribution to Tl levels was not so elevated, which indicated that this element was apportioned to a lower degree by other sources. The contribution to levels of Zr showed that this element was emitted by different sources, the majority of which were related to the ceramic industry.<br/>The emissions of PM10 generated by the ceramic plants were calculated from 2000 to 2006, including tile and frit manufacture. The emission of PM10 from the storage and handling of raw materials for the tile body (fugitive emissions) did not vary significantly over the study period given that the implementation of corrective measures of high efficiency was limited. The channelled emissions of particulate matter from the manufacture of tiles dropped from 2001 to 2002, remaining relatively constant thereafter. The emissions generated in the manufacture of frits underwent a reduction of 90% in 2006 with respect to the emissions in 2000; this decrease was more marked throughout 2004. In July 2006, the amount of PM10 emitted by the ceramic plants was 5250 tonnes/year, of which 34% were fugitive emissions, 3% were generated by the manufacture of frits, and the remaining 63% were channelled emissions of the manufacture of tiles, with a high contribution (60%) of the emissions from the spray drying stage. If the Best Available Techniques were implemented in all the ceramic plants, the potential reduction would be 3200 tonnes/year of PM10, mainly based on the reduction of the fugitive emissions (52%) and the emissions from the spray drying stage (36%).<br/>The correlation between the evolution of the generated emissions and the levels of some pollutants in ambient air was studied. It was observed that the evolution of levels of As, Pb, Zn and Cs in ambient air was parallel to the evolution of the emission of PM10 from the manufacture of frits with a marked decrease over the period 2002 to 2006. This confirmed the view that the main source of these trace elements in ambient air was the manufacture of frits. On the other hand, the levels of mineral matter in ambient air as well as the emissions of PM10 of mineral composition (emitted during storage and handling of raw materials of the tile body, milling, spray drying, pressing and drying) remained relatively constant over the study period.<br/>Based on these results, goal levels for some components were identified, and these should be interpreted as the desirable mean annual levels in the study area. Thus, goal levels of PM10 and PM2.5 are 30 µg/m3 and 20 µg/m3, respectively. As regards trace elements, goal levels are: 2 ng/m3 of As, 1 ng/m3 of Cd, 5 ng/m3 of Ni, 80 ng/m3 of Pb, 100 ng/m3 of Zn, 15 ng/m3 of Zr, and 1 ng/m3 of Tl, as annual means.<br/>In the light of our findings, a number of strategies to reduce levels of PM10 and some trace elements are suggested. Thus, some measures to reduce mineral matter emissions from tile manufacture (for the reduction of PM10 levels) and to cut down emissions from frit, glaze and pigment manufacture (for the reduction of trace elements levels) are recommended. Some of these measures are as follows: a) storage and handling of raw materials for the tile body in closed premises; b) paving and washing of roads in the proximity of the factories; c) maintenance of lorries to avoid load loss and washing of truck wheels at the exit of industrial premises; d) implementation of bag filters in spray dryers and fusion kilns for frit manufacture; and f) reduction in the use of raw materials containing heavy metals as impurities or as main components.eng
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.language.isospa
dc.publisherUniversitat Jaume I
dc.sourceTDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
dc.subjectMejores Técnicas Disponibles
dc.subjectcalidad de aire
dc.subjectPM10
dc.subjectCastellón
dc.subjectIndustria cerámica
dc.subjectmetales
dc.titleComposición y fuentes del material particulado atmosférico en la zona cerámica de Castellón. Impacto de la introducción de las Mejores Técnicas Disponibles
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.subject.udc504cat
dc.subject.udc546cat
dc.subject.udc55cat
dc.subject.udc62cat
dc.contributor.directorQuerol Carceller, Xavier
dc.contributor.directorMonfort Gimeno, Eliseo
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dc.contributor.authoremailmminguillon@ija.csic.es
dc.contributor.authoremailshowtrue
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