7 research outputs found
A land use regression model for explaining spatial variation in air pollution levels using a wind sector based approach
No full textEstimating pollutant concentrations at a local and regional scale is essential for good ambient air quality information in environmental and health policy decision making. Here we present a land use regression (LUR) modelling methodology that exploits the high temporal resolution of fixed-site monitoring (FSM) to produce viable air quality maps. The methodology partitions concentration time series from a national FSM network into wind-dependent sectors or “wedges”. A LUR model is derived using predictor variables calculated within the directional wind sectors, and compared against the long-term average concentrations within each sector. This study demonstrates the value of incorporating the relative position of emission source and receptor into the empirical LUR model structure. In our specific application, a model based on 15 FSM training sites captured 78% of the spatial variability in NO2 across the Republic of Ireland. This compares favourably to traditional LUR models based on purpose-designed monitoring campaigns despite using approximately half the number of monitoring points in model development. We applied the LUR equation at a high-resolution across the Republic of Ireland to enable applications such as the study of environmental exposure and human health, assessing representativeness of air quality monitoring networks and informing environmental management and policy makers
Unsaturated zone travel time to groundwater on a vulnerable site
No full textpeer-reviewedThis is an electronic version of an article published in Irish Geography, 2005, vol.38(1), pp57-71. Irish Geography is available online at: http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/00750770509555849. For the avoidance of doubt, ‘your version’ is the author version and not the publisher-created PDF, HTML or XML version posted as the definitive, final version of scientific record.A bromide (Br) tracing experiment was conducted to ascertain unsaturated zone
travel time to groundwater on a site with a karstified limestone aquifer overlain
by a thin free-draining overburden. Br tracer was applied to areas surrounding
two boreholes; soil solution and groundwater Br concentrations were monitored.
Bromide was first detected after eight and 34 days in the soil solution and
groundwater. The quick break-through of the applied Br in the soil solution and
groundwater indicates the presence of preferential flow in the soil at this site.
The time to maximum groundwater Br concentration supports a dominant
matrix flow path through the overburden and then preferential flow through the
unsaturated limestone bedrock. The results indicated that the transport of conservative
contaminants, such as nitrate, can be expected to occur in a single
recharge season. The occurrence of preferential flow raises concerns over rapid
transport of non-conservative contaminants such as faecal coliforms and this
merits further investigation
GIS-Based Assessment for the Development of a Groundwater Quality Index Towards Sustainable Aquifer Management
No full textThis study aims at developing Groundwater Quality Indices (GQIs) that constitute a reliable tool in defining aquifer vulnerability. For this purpose, water quality sampling campaigns were conducted on 60 groundwater wells during most vulnerable periods of early and late summer to ensure the representativeness of the targeted GQI under worst case conditions. The samples were tested for various water quality indicators, which were then used to develop the GQIs through GIS-based mapping with spatial geostatistical analysis. The results contribute in filling a gap in GQI definition and form a basis for planning effective water quality management towards sustainable exploitation of groundwater resources particularly during summer periods when recharge is limited. © 2014 Springer Science+Business Media Dordrecht.Adhikary PP, 2010, ENVIRON MONIT ASSESS, V167, P599, DOI 10.1007-s10661-009-1076-5; Aller L., 1987, DRASTIC STANDARDIZED; Appleyard S, 2004, INT CONTRIBUT HYDROG, V24, P181; Arslan H, 2012, AGR WATER MANAGE, V113, P57, DOI 10.1016-j.agwat.2012.06.015; Awad MM, 2009, LEBAN SCI J, V10, P35; Babiker IS, 2007, WATER RESOUR MANAG, V21, P699, DOI 10.1007-s11269-006-9059-6; COOPER RM, 1988, J ENVIRON ENG-ASCE, V114, P287; COOPER RM, 1988, J ENVIRON ENG-ASCE, V114, P270; DAVIS BM, 1987, MATH GEOL, V19, P241, DOI 10.1007-BF00897749; Eaton A. D., 2005, STANDARD METHODS EXA; Edgell HS, 1997, CARBONATE EVAPORITE, V12, P220; El Moujabber M, 2006, WATER RESOUR MANAG, V20, P161, DOI 10.1007-s11269-006-7376-4; Geary R. C., 1954, INCORPORATED STATIST, V5, P115, DOI 10.2307-2986645; Gogu RC, 2000, ENVIRON GEOL, V39, P549, DOI 10.1007-s002540050466; Khan HH, 2011, ENVIRON EARTH SCI, V63, P1289, DOI 10.1007-s12665-010-0801-2; Khayat ZA, 2001, THESIS AM U BEIRUT B; Kitanidis P, 1997, INTRO GEOSTATISTICS; Konikow LF, 2005, HYDROGEOL J, V13, P317, DOI 10.1007-s10040-004-0411-8; Kouli M, 2008, GROUNDWATER MODELING; Lloyd CD, 2010, LOCAL MODELS SPATIAL; Machiwal D, 2011, ENVIRON MONIT ASSESS, V174, P645, DOI 10.1007-s10661-010-1485-5; Metni M, 2004, INT J WATER RESOUR D, V20, P475, DOI 10.1080-07900620412331319135; Misstear B, 2006, APPENDIX 3 FAO IRRIG; Mohebbi MR, 2013, ECOL INDIC, V30, P28, DOI 10.1016-j.ecolind.2013.02.008; MORAN PAP, 1948, J ROY STAT SOC B, V10, P243; Ozler HM, 2003, ENVIRON GEOL, V43, P759, DOI 10.1007-s00254-002-0690-0; Park SC, 2005, J HYDROL, V313, P182, DOI 10.1016-j.jhydrol.2005.03.001; Paul M, 2004, ACTA HYDROCH HYDROB, V32, P351, DOI 10.1002-aheh.200400539; Perry E, 2002, INT GEOL REV, V44, P191, DOI 10.2747-0020-6814.44.3.191; Petalas CP, 1999, HYDROGEOL J, V7, P305, DOI 10.1007-s100400050204; Piccini C, 2012, INT J ENVIRON RES, V6, P853; Piper AM, 1944, EOS T AM GEOPHYS UN, V25, P914; Pulido-Leboeuf P, 2003, CR GEOSCI, V335, P1039, DOI 10.1016-j.crte.2003.08.004; Tomaszkiewicz M, 2014, ENVIRON MODELL SOFTW, V57, P13, DOI 10.1016-j.envsoft.2014.03.010; VENGOSH A, 1994, J HYDROL, V156, P389, DOI 10.1016-0022-1694(94)90087-6; WHO (World Health Organization), 2011, GUID DRINK WAT QUAL; Zhang S, 2004, URBAN GROUNDWATER PO, P530
Twenty-three unsolved problems in hydrology (UPH)–a community perspective
No full textThis paper is the outcome of a community initiative to identify major unsolved scientific problems in hydrology motivated by a need for stronger harmonisation of research efforts. The procedure involved a public consultation through online media, followed by two workshops through which a large number of potential science questions were collated, prioritised, and synthesised. In spite of the diversity of the participants (230 scientists in total), the process revealed much about community priorities and the state of our science: a preference for continuity in research questions rather than radical departures or redirections from past and current work. Questions remain focused on the process-based understanding of hydrological variability and causality at all space and time scales. Increased attention to environmental change drives a new emphasis on understanding how change propagates across interfaces within the hydrological system and across disciplinary boundaries. In particular, the expansion of the human footprint raises a new set of questions related to human interactions with nature and water cycle feedbacks in the context of complex water management problems. We hope that this reflection and synthesis of the 23 unsolved problems in hydrology will help guide research efforts for some years to come.</p
Estimación de la escorrentía superficial para el cálculo de la recarga a los acuíferos del macizo kárstico de los Ports de Beseit (Tarragona, España) combinando balance de agua en el suelo y análisis de hidrogramas de caudales
No full textPara la correcta estimación de la recarga por precipitación a los acuíferos tiene especial relevancia tener en cuenta la generación de escorrentía superficial. No considerarla en el cálculo de los recursos hídricos subterráneos puede suponer una sobreestimación de los mismos. En el sistema acuífero del Baix Ebre, en el Sur de Cataluña, es preciso evaluar la escorrentía superficial y de la zona vadosa que se producen en las formaciones carbonatadas karstificadas del macizo de los Ports de Beceit con el objetivo de realizar una estimación más
aproximada de los recursos transferidos desde ese macizo a la Plana de La Galera. A partir del modelo conceptual hidrogeológico se realiza la estimación de la escorrentía superficial media anual, que incluye la de los acuíferos colgados temporales de los Ports de Beseit, tanto en su vertiente NW, cuenca del río Matarraña, como en su vertiente SE, Plana de La Galera. Para ello se analizan los hidrogramas de caudales de los ríos y sus afluentes, los hidrogramas de llenado y vaciado del embalse de Ulldecona y el balance de agua en el suelo realizado con el
código Visual Balan en la cuenca receptora del embalse de Ulldecona. La escorrentía superficial en los Ports se ha estimado en 105±20 mm·a-1, lo cual supone el 20–30% de la recarga media anual calculada por los métodos de balance de agua en el suelo y deposición atmosférica de ión cloruro, en torno a 350–500 mm·a-1, cuya mayor parte es transferida lateralmente a la Plana de La Galera.For the right estimation of aquifer recharge by precipitation surface taking into account runoff is particularly relevant. Non considering it in the estimation of the groundwater resources can overestimate them. In the Baix Ebre aquifer system, in southern Catalonia, the surface and vadose zone runoff produced in the karstified carbonate formations in the Ports de Beseit massif has to be evaluated in order to achieve a better estimation of the resources transferred from this massif to the Plana de La Galera plain. Starting from the conceptual hydrogeological model, the average annual runoff is estimated. It includes the discharge from temporal perched aquifers in the Ports de Beseit massif, in the Matarraña river basin, and in the SE watershed to the Plana de La Galera plain. This is performed by analyzing the river and tributaries hydrographs, the filling and emptying hydrographs of the Ulldecona reservoir, and the soil water balance using the Visual Balan code applied to obtain the runoff in the Ulldecona reservoir watershed. The runoff has been estimated about 105±20 mm·yr−1, which represents 20–30% of average annual recharge in the Ports, estimated with soil water balance and atmospheric chloride deposition balance, about 350–500 mm·yr−1, which is mostly transferred laterally to the Plana de La Galera plain.Postprint (published version
Exposure to air pollutants at street level: comparison in different transportation modes and with abatement strategies
No full textilustraciones, fotografías a colorEl estudio de la calidad del aire en la microescala es fundamental pues permite evaluar la exposición a los contaminantes además de la cuantificación de inventarios de emisiones. Dentro de los contaminantes más importantes conocidos como criterio se encuentran el |material particulado inferior a 2,5 micrómetros (PM2.5, sigla en inglés), los gases: óxidos de nitrógeno (NOx) y el monóxido de carbono (CO) a los cuales este trabajo busca comparar los niveles de exposición de usuarios a nivel de calle de diferentes modos de transporte.
Se utilizó la simulación en un software de dinámica computacional de fluidos (CFD) en donde se obtienen concentraciones de los contaminantes en el dominio, luego se compararon dichas concentraciones con los niveles de exposición de usuarios a nivel de calle de diferentes modos de transporte y se repitió el proceso con estrategias de disminución de la contaminación.
En emisiones, la agrupación vehicular buses articulados y biarticulados de tránsito rápido de TransMilenio (TM) tuvieron el mayor aporte de PM2.5 y la de livianos fue la de mayor aporte de NOx y CO.
En la mayoría de los casos, en las calles de la ciudad se excedió el límite recomendado de exposición a los tres contaminantes y tampoco fue suficiente el conjunto de estrategias de disminución para cumplir con la normativa en 2014. Dentro de los diferentes modos de transporte, en la mayoría de los casos se encontró que las mayores concentraciones se encuentran en las calzadas de TM, seguidas de las motos y las bicicletas y peatones. (Texto tomado de la fuente)The study of air quality at the microscale is fundamental because it allows the evaluation of personal exposure to pollutants as well as the quantification of emission inventories. Among the most important pollutants known as criteria pollutants are particulate matter below 2.5 micrometers (PM2.5), nitrogen oxides (NOx) and carbon monoxide (CO) to which this work seeks to compare the exposure levels of street-level users of different modes of transportation.
It was used simulation with a computational fluid dynamic (CFD) software, where concentrations of pollutants in the domain are obtained. These concentrations were then compared with the exposure levels of street-level users of different modes of transportation and the process was repeated applying pollution abatement strategies.
In terms of emissions, articulated and bi-articulated buses of rapid transit TransMilenio (TM) vehicles had the highest contribution of PM2.5 and light vehicles had the highest contribution of NOx and CO.
In most cases, the recommended limit of exposure to the three pollutants was exceeded in the city streets, and the set of abatement strategies to comply with the regulations in 2014 was not sufficient either. Within the different modes of transportation, in most cases it was found that the highest concentrations are found on TM roadways, followed by motorcycles and then bicycles and pedestrians.MaestríaMagíster en Ingeniería - Ingeniería Ambiental2.1. Cuantificación de las concentraciones a nivel de
calle
2.1.1. Ubicación de las vías y tramos de trabajo
Los sitios modelados en Bogotá fueron: los alrededores de la estación de TM Coliseo (hoy
en día llamada Movistar Arena) sobre la avenida Norte Quito Sur (NQS), partiendo del
dominio de simulación realizado por Zamudio (Zamudio, 2016); también los alrededores
de la estación Calle 100 sobre la autopista norte, que presenta un altísimo flujo de
pasajeros. Se utilizaron datos (conteos vehiculares, Excel de cálculo de emisiones y
dominio de simulación construido por este autor) de la APP Bogotá Elektrika (BelalcazarCerón et al., 2021).
2.1.2. Cálculo de emisiones vehiculares
Como parámetro de entrada el modelo requiere emisiones E (que son calculadas en masa
por unidad de tiempo y área) con las unidades mg/(m2s), que fueron calculadas según la
ecuación 2.1 (ver a continuación) para cada contaminante i, tomando los conteos
vehiculares horarios N (vehículos/hora), de 6 am (6 h) a 9 pm (21 h) para las agrupaciones
vehiculares j, en el día 08/09/2014 para la estación Calle 100 y el 21/05/2014 para la
estación Coliseo. Luego, multiplicándolos por los factores de emisión FE (g/km) para cada
contaminante i para las agrupaciones vehiculares j hechas con las categorías vehiculares
del PDDAB (SDA, 2010), actualizados para las motos, buses y busetas y buses articuladosy biarticulados de TM según el entonces Grupo de Investigación en Biocombustibles,
Energía y Protección del Medio Ambiente, del Departamento de Ingeniería Mecánica y
Mecatrónica de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá.
Factores de emisión que fueron ponderados multiplicando el factor de emisión para cada
categoría vehicular por la cantidad de vehículos por categoría vehicular y dividiendo en el
total de vehículos agrupados. Cantidad de vehículos que aparece en el PDDAB y que fue
actualizada con el registro distrital automotor (RDA) del año 2014. Después multiplicados
por la longitud L del dominio (300 m en todos los casos) y dividido todo entre el área Ac
(m2) de cada calzada c y por el factor de conversión de unidades 3600 (al pasar gramos a
miligramos y kilómetros a metros en el numerador y horas a segundos en el denominador).
La tipología de transporte de carga agrupa dos tipos de categorías vehiculares, camiones
(C), camperos y camionetas (CC). Según la actualización de la matriz origen destino de
carga para el año 2014, solo el 31,9% del parque automotor de este tipo de transporte se
encuentra registrado en Bogotá; la cantidad restante provienen de municipios cercanos a
Bogotá (SDA, 2017). Por lo tanto se adicionaron más del 68% de vehículos de carga con
ACPM como combustible, como también lo hicieron en el PDDAB, que circulan por la
ciudad estando registrados fuera de ella. La categoría vehicular vehículos de pasajeros
(VP) constituye junto con la de CC, los vehículos particulares, siendo equivalentes a la
agrupación livianos que aparecen en los conteos vehiculares.
Para el PM2.5 se calcularon la emisiones por resuspensión en base horaria, ver la ecuación
2.2, según recomienda la agencia de protección ambiental (EPA por su sigla en inglés) de
los Estados Unidos de América en su Compilation of Air Emissions Factors
k = multiplicador del tamaño de partícula. Para el PM2.5 es 0,15 g/VKT, donde VKT es la
sigla en inglés de vehicle kilometer traveled, significa kilómetros recorridos por vehículo.
sL = carga de sedimentos finos por superficie de vía (g/m2), con un valor promedio de 0,1
para Bogotá (Beltran, Belalcazar y Rojas, 2012).
W = masa (toneladas) promedio de todos los vehículos en vía.
P = número de horas con al menos 0,254 mm de precipitaciones durante el periodo a
promediar. Se definió el periodo como los 3 últimos días hasta la fecha de los conteos
vehiculares. P fue 2 horas en ambos lugares de simulación.
N = número de horas durante el periodo a promediar. Corresponde a 72 h (de 3 días).
Pese a que no es lo recomendado por la EPA, para ser más exacto se tuvo en cuenta en
lugar del peso W promedio de todos los vehículos en vía, el de cada categoría vehicular.
Las horas de mayor y menor emisión se escogieron como las dos horas a simular para
cada contaminante, en ambos sitios, simulándolas ambas para el escenario línea base. No
se muestra el resultado para el CO en el sitio Coliseo para las 7 h, hora de mayor emisión,
debido a que el resultado de la simulación era una concentración demasiado alta sin
sentido.
2.1.3. Construcción del dominio de simulación
El dominio de simulación escogido fue de 300x300 m con 100 m en el eje z de altura para
la estación Calle 100 y de 300 m para la estación Coliseo, con el tamaño de celda mínimo
de 1 m en el área central de interés y un alargamiento hasta un máximo de 10 m en la
periferia
2.1.4. Parámetros meteorológicos en la dispersión de
contaminantes
La velocidad y dirección del viento son parámetros determinantes dentro del modelo, a
continuación se muestran los valores para cada caso a simular, junto con la altura del
anemómetro de la estación de la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá
(RMCAB), escogida por su cercanía para medir parámetros de fondo (background) para
ser simulados en el modelo. Se tuvo en cuenta que la hora reportada en los datos de la
RMCAB corresponde al promedio de la hora anterior. Además al haber una la inclinación
de vía respecto al norte del lugar a modelar se tuvo en cuenta los grados de diferencia
al ser ingresados al modelo, según la siguiente condición, con una inclinación de vía, es
decir restando 10 para la estación Calle 100 y 5 para la estación Coliseo.− ó í
Se tomaron siguiendo el mismo criterio de hora también de los reportes de las estaciones
de la RMCAB, las concentraciones a las mismas horas de los contaminantes para ser
tomados como valores de fondo (background) en los sitios de modelación
Los demás parámetros de entrada fueron los mismos usados por Zamudio (Zamudio, 2016). La
baja velocidad del viento para las 7 y 21 h en la estación Centro de Alto Rendimiento, hace que
se deba considerar la influencia de la turbulencia inducida por el tráfico, que se puede estimar
dentro del cálculos de valores estadísticos que tiene WM. Que en el presente trabajo no pudo
ser concluida por falta de información al respecto en el manual y sección de ayuda del software
y que no pudo ser facilitada por funcionarios de la empresa Lohmeyer que proporciona dicho
programa. En el tipo de estación de tráfico las concentraciones podrían ser más altas que en el
de fondo. Cabe anotar que según lo reportado por Guerrero (Guerrero, 2013) en un informe de
la Secretaría Distrital de Ambiente (SDA) de 2012, aparece la estación Las Ferias como de fondo.
2.2. Relación de las concentraciones a nivel de calle con
la exposición
Una vez obtenidas las concentraciones a nivel de calle para las ubicaciones de los distintos
modos de transporte se puede relacionar la exposición. Para los peatones y biciusuarios es
directamente el valor de la concentración del contaminante en sus respectivas ubicaciones.
Teniendo en cuenta que solo una fracción de los contaminantes ambiente entra a la cabina de
los buses de TM u otro tipo de vehículos, y que en los motociclistas el casco cerrado también
ofrece una barrera, aunque menor, los valores de exposición sirven como un indicador de la
posible exposición al interior de los vehículos. Como se mencionó anteriormente, es posible
utilizar modelos matemáticos para cuantificar la exposición al interior de los vehículos pero dicha
estimación está fuera del alcance de este trabajo y se deja como perspectiva para futuros
estudios.
2.3. Evaluación de estrategias de disminución de la
contaminación
En este trabajo se evaluaron las siguientes estrategias para disminuir la contaminación del aire
a nivel de calle. Teniendo en cuenta las emisiones por agrupación vehicular, para cada
contaminante criterio de este trabajo y el imperativo de implementación de tecnologías eléctricas
de vehículos diversos,al reemplazar tecnologías actuales por eléctricos, no obstante se mantiene
en el PM2.5 la resuspensión. En los escenarios con estrategias de disminución de la contaminación se aplican las siguientes estrategias, enfocadas en las fuentes de contaminación
que más afectan (primeras fuentes) cada contaminante
Cada estrategia está dirigida a disminuir un contaminante en general o el aporte de determinada
categoría vehicular en específico a los contaminantes. Están propuestas teniendo en cuenta
estrategias aplicadas en otros países o incluso en Colombia mismo pero en menor escala y su
real aplicación implica un esfuerzo tanto del sector público como en el caso de TM y el SITP,
como del sector particular en el resto de categorías vehiculares. Lo anterior requiere un proceso
de sensibilización a las posibles normas que se expidan en este sentido para su cabal
cumplimiento.MODELACIÓN DE LA CALIDAD DEL AIR
