Estimation and Modeling of Black Carbon in Aburrá Valley, Colombia

Roldan-Vargas, Juan Camilo; Toro-Gómez, Maria Victoria; Marín-Sánchez, Alejandro

Date

2021-01-30

Abstract

A partir del inventario de emisiones del Valle de Aburrá (año 2015), ubicado en el departamento de Antioquia – Colombia, en este estudio se presenta la estimación de emisiones de Black Carbón (BC) de la región, así como la dispersión de este contaminante y la evaluación del Modelo de Calidad del Aire Comprehensivo con Extensiones (CAMx) y el modelo BRAMS, en la zona de estudio. Las emisiones totales estimadas de BC fueron de 850 toneladas donde el 97 % de éstas se deben al sector transporte, donde la categoría camiones seguido de la categoría volquetas son los mayores emisores de este contaminante, aportando el 43 % y 37 %, respectivamente. El combustible diésel es el principal responsable por las emisiones de BC con el 95 % del total de las emisiones. La concentración máxima de BC para el 9 de noviembre de 2016 en el punto estudiado, fue de 8.47 mg/m3 a las 7 horas, donde el área de mayor impacto se encuentra localizada en el centro de Medellín y el norte de este municipio. El desempeño del modelo CAMx (inferencia difusa) para predecir las concentraciones de BC para el día de estudio, se encuentra en el 66 %. El modelo BRAMS se ajusta a los datos reales de las variables meteorológicas estudiadas (temperatura y humedad relativa), con errores MAPE menores al 3 %, para el día en que el modelo fue evaluado.

Abstract

Based on an inventory of atmospheric emissions in Aburrá Valley (Antioquia, Colombia) completed in 2015, this study presents an estimate of Black Carbon (BC) emissions in this region and the dispersion of this pollutant for November 9, 2016, as well as an evaluation of the CAMx and BRAMS models in the area under study. The estimated total emissions of BC were 850 tons, 97 % of which were due to the transport sector. In the latter, trucks, followed by dump trucks, were the largest emitters of this pollutant, contributing 43 % and 37 %, respectively. Diesel fuel was the main cause of BC emissions, with 95% of the total emissions. The maximum concentration of BC estimated for November 9, 2016, was 8.47 mg/m3 at 7:00 hours, and the area of greater impact was located downtown Medellín and north of the city. The performance of the CAMx model (fuzzy inference) in terms of the prediction of BC concentrations for the day under study was 66 %. The BRAMS model fit the real data of the meteorological variables investigated here (temperature and relative humidity), with MAPE errors under 3 % for the day on which the model was evaluated.