Para cumplir con los objetivos propuestos en la Acción B1, se llevaron a cabo campañas de monitoreo de la calidad del aire centradas en las variaciones de los factores clave que afectan la calidad del aire en el metro. Estas campañas de muestreo incluyeron algunas destinadas específicamente a evaluar el impacto en la exposición de pasajeros a los contaminantes del aire después de hacer cambios en las condiciones normales en los andenes y dentro de los trenes. En este contexto, entre enero de 2015 y septiembre de 2016, las campañas de muestreo llevadas a cabo en el marco de esta acción siguieron cuatro objetivos principales: comprobar el impacto en la exposición de los pasajeros a los contaminantes atmosféricos atribuidos a: 1) trabajos de mantenimiento en túneles; 2) uso de diferentes pastillas de freno, (3) uso de pantógrafos con diferente composición (cobre versus grafito), y (4) el deterioro de los filtros de aire acondicionado dentro de los trenes. El mismo protocolo de muestreo se aplicó en el andén de todas las estaciones de metro seleccionadas durante el proyecto. Los dispositivos de muestreo se situaron en el extremo del andén correspondiente al punto de entrada, detrás de una valla protectora por seguridad.
Acción B1. Equipos para medir la calidad del aire en la estación de Sagrera
- (1) Trabajos de mantenimiento en túneles: la primera campaña de medición se realizó en la estación subterránea de Sagrera, donde se planificaron obras importantes para mitigar las vibraciones de la vía en la estación mediante la sustitución de lastre, traviesas y raíles. Además, para evaluar con más detalle el efecto sobre la calidad del aire de la sustitución de los railes en túneles y andenes, se realizaron dos campañas de muestreo más. La primera tuvo lugar en la estación de metro de Santa Coloma (L1) del 1 de octubre al 3 de noviembre de 2015 y la segunda en Joanic (L4) del 3 de noviembre al 22 de diciembre de 2015. Ambos períodos de muestreo incluyeron días en condiciones normales y días afectados por obras relacionadas con la sustitución de vías férreas, consistentes en: i) transporte de materiales con vehículos diesel; ii) sustitución de vías ferroviarias, incluyeron corte por abrasión con maquinaria de gasolina; y iii) trabajos de soldadura. En general, los valores fueron más altos durante las horas de no funcionamiento, presumiblemente debido al uso de vehículos para las actividades de renovación y mantenimiento. Se observan aumentos de corta duración de PM2,5, N0,3-10 y niveles de CO en algunos días específicos, como los observados el 3, 4, 5, 30 y 31 de marzo de 2015. Nuestros datos demuestran que la mezcla de las actividades realizadas en la estación de Sagrera, incluyendo el corte y la soldadura de los carriles, así como la sustitución y posterior nivelación del balasto, ejercen una influencia importante en las concentraciones de contaminantes en el aire ambiente del andén, especialmente para PM2.5 y CO en el momento en que se lleva a cabo la actividad (las actividades de renovación fueron siempre de 1:00 a 4:00 h CET). Estos trabajos podrían incrementar los niveles de PM2.5, N0.3-10 y CO hasta en un 90%, aunque la duración de estos picos extremos de contaminación relacionados con el trabajo fue típicamente de corta duración, durando menos de 30 minutos. Al observar el efecto de estas actividades de trabajo sobre la calidad del aire en los andenes al día siguiente, las concentraciones más altas de PM2,5 y N0,3-10 se registraron comúnmente después de las noches que involucraban trabajos de renovación, típicamente cuando la actividad laboral se extendía en el tiempo y produjo una serie de picos durante la noche. Así, por ejemplo, en los andenes de Sagrera y Joanic, las concentraciones de PM2,5 y N fueron en promedio 18-19% y 8-13% superiores respectivamente a los días posteriores a la realización de los trabajos de renovación.
- (2) Uso de diferentes pastillas de freno: En el sistema de metro de Barcelona se utilizan cuatro tipos diferentes de frenos, cada uno con diferentes composiciones químicas. Las emisiones de partículas generadas por la fricción de estos frenos a medida que el tren desacelera al entrar en la estación, contribuirán a los nivele de PM en el andén. El proyecto IMPROVE LIFE ha muestreado y analizado químicamente cientos de muestras de PM en el andén, un número sin precedentes en el estudio del aire subterráneo, lo que nos permite ver si se pueden identificar diferentes emisiones de frenos. Inicialmente hemos concentrado esta investigación en la línea L5 ya que todos los trenes utilizan sólo uno de estos cuatro tipos de zapatas de freno. Con esto en mente elegimos la estación de Sant Ildefons (L5) como el sitio de una campaña específica diseñada para investigar si la química de estos frenos podía ser detectada en el aire ambiente. Esta campaña tuvo lugar del 3 al 29 de febrero de 2016. Una de las características químicas más obvias de los frenos de metro es que están enriquecidos en bario (Ba), que se utiliza como relleno y es estable a altas temperaturas. Por lo tanto, este elemento actúa como un trazador útil para las emisiones de frenos. Además, la relación entre Ba y otros oligoelementos también conocidos por ser enriquecidos en zapatas de freno, tales como Sr, Sb y Sn, puede permitirnos identificar fuentes específicas tales como un tipo particular de zapata de freno. Este trabajo se completará con la química de todas las estaciones analizadas en diferentes líneas.
- (3) Utilización de pantógrafos de diferente composición (cobre versus grafito): la campaña de muestreo en Joanic (L4) del 3/11-22/12/2015 nos permitió también estudiar el efecto de los pantógrafos de Cu en esta línea en comparación con los pantógrafos grafíticos utilizados en el resto de las líneas de metro de Barcelona. Observando las parcelas de dispersión entre Cu, Fe y Cr en la PM2.5 ambiente muestreadas en andenes de metro, diferentes agrupaciones revelan diferencias químicas en el aire ambiente entre diferentes estaciones. La línea amarilla (L4) muestra claramente las concentraciones de Cu más elevadas, lo que es consistente con el hecho de que el pantógrafo de Cu se utiliza en esta línea para el 30% de los trenes, mientras que sólo se usan pantógrafos de grafito en las otras líneas de metro
- (4) Deterioro de filtros de aire acondicionado dentro de los trenes: Para verificar el efecto del deterioro de los filtros de aire acondicionado sobre la calidad del aire dentro de los trenes, se instaló un monitor DustTrak dentro de una de las cabinas del conductor en un tren de L3 (con la misma exposición que los pasajeros ya que tiene el mismo sistema de ventilación que el resto del carro). Las mediciones comenzaron el 2 de abril de 2015, cuando todos los filtros de aire acondicionado a lo largo del tren fueron reemplazados (TRAIN 1). Los filtros se cambiaron de nuevo después de un mes, el 2 de mayo de 2015, siguiendo el protocolo TMB establecido. Estos filtros se mantuvieron hasta el final de la campaña el 3 de julio, con el fin de evaluar los efectos sobre la calidad del aire de prolongar la vida útil de los filtros de uno a dos meses. Para investigar la reproducibilidad de los resultados, se realizó una segunda campaña en un tren diferente de L3. Las mediciones PM comenzaron el 10 de julio y finalizaron el 15 de septiembre de 2015 (TRAIN 2). En este caso, sin embargo los filtros de aire acondicionado en el tren seleccionado habían sido cambiados un mes antes del inicio de la campaña de muestreo, y no fueron reemplazados hasta el final de la campaña, es decir después de 3 meses de uso. Resultados: a) los niveles de PM2.5 dentro del tren fueron más altos (c.20%) durante los días de la semana en comparación con los fines de semana (45 y 35 μgm-3 respectivamente), enfatizando cómo la frecuencia del tren es un parámetro clave para controlar los niveles de PM en Sistemas de metro; B) los picos transitorios de alta amplitud registrados durante las mediciones se relacionaron con actividades durante las horas no operacionales cuando el tren estaba situado en el área de estacionamiento (por ejemplo, eliminación de graffiti, limpieza técnica con aire comprimido y otras formas de limpieza); C) las concentraciones de NO2 dentro del tren promediaron 47 ± 4 μgm-3, lo que representa un 25-30% más bajo que en los andenes, y d) se mantienen los beneficios de la calidad del aire de la climatización en el interior de los vagones durante al menos tres meses sin necesidad de cambiar los filtros. Si la eficiencia energética no se ve afectada de manera similar durante este lapso de tiempo (o más), entonces existe un argumento sólido para revisar los protocolos existentes que requieren la sustitución mensual de dichos filtros.