Autor(es): Pérez Morán, Marcos Eduardo
Data: 2025
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/45034
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Burning of agricultural waste; Emissions; Air quality; CHIMERE model
The burning of agricultural waste is a common practice that affects air quality in various regions around the world. Despite its low cost and ease of execution, it releases large amounts of air pollutants such as suspended particles, volatile organic compounds, polycyclic aromatic hydrocarbons, and nitrogen oxides. These emissions degrade air quality and pose risks to human health and the environment. Although less frequent than in Asia or the Americas, the burning of agricultural waste occurs in Mediterranean regions, especially in eastern Spain. A notable case is the La Albufera Natural Park in Valencia, where rice straw burning is common during the post-harvest season. Though regulated by Decree 91/2023, this practice has raised concerns among the population due to its negative effects. In this scope, the main objective of this study is to assess the regional-level impact on air quality from the controlled burning of rice straw in La Albufera of Valencia, focusing on pollutants such as PM10, PM2.5, NO₂, and O₃. To this end, three emission datasets were developed using different methodological approaches. The first, using a Top-Down approach, was created with the APIFLAME software and satellite observations. The second, following a BottomUp approach, was built from local records of the ATMOBE project. The third dataset included other anthropogenic emissions, based on EMEP data, which were spatially and temporally disaggregated. Subsequently, the CHIMERE chemical transport model was applied to simulate the dispersion and transformation of the pollutants. The results were validated with measurements from thirty monitoring stations of the Ministry for the Ecological Transition and the Demographic Challenge, along with an additional station from the ATMOBE project located in Silla, ensuring broad geographic coverage. The results show an increase of more than 70 and 75 µg/m³ in the average concentrations of PM2.5 and PM10, respectively, in the La Albufera Natural Park area during the peak burning period. In contrast, NO₂ contributions are lower, while O₃ remains relatively stable, although with localised peaks above 35 µg/m³ near the burning sites. From a regulatory standpoint, four exceedances of the daily PM10 limits and one of O₃, as defined by Directive 2008/50/EC for the protection of human health, were simulated. It can be concluded that the burning of agricultural waste in La Albufera of Valencia negatively impacts local air quality, particularly in terms of particulate matter. However, other anthropogenic sources remain as the main contributors to gaseous pollutants. Furthermore, the study highlights the importance of improving the characterisation of emissions with greater spatial and temporal detail, implementing models that can simulate high spatial variability, and designing effective environmental management strategies to minimise the health and environmental impacts of this practice.
A queima de resíduos agrícolas é uma prática comum que afeta a qualidade do ar em várias regiões do mundo. Apesar do seu baixo custo e facilidade de execução, liberta grandes quantidades de poluentes atmosféricos, como partículas em suspensão, compostos orgânicos voláteis, hidrocarbonetos aromáticos policíclicos e óxidos de azoto. Estas emissões degradam a qualidade do ar e representam riscos para a saúde humana e o ambiente. Embora menos frequente do que na Ásia ou nas Américas, a queima de resíduos agrícolas ocorre também em regiões mediterrânicas, especialmente no leste de Espanha. Um caso notável é o Parque Natural La Albufera de Valência, onde a queima de palha de arroz é comum durante a época pós-colheita. Apesar de estar regulada pelo Decreto 91/2023, esta prática tem gerado preocupações entre a população devido aos seus efeitos negativos. Neste contexto, o principal objetivo deste estudo é avaliar o impacto na qualidade do ar, a nível regional, da queima controlada de palha de arroz na Albufeira de Valência, com foco em poluentes como PM10, PM2,5, NO₂ e O₃. Para tal, foram desenvolvidos três conjuntos de dados de emissões atmosféricas utilizando diferentes abordagens metodológicas. O primeiro, com uma abordagem Top-Down, foi criado com recurso ao software APIFLAME e a observações por satélite. O segundo, seguindo uma abordagem Bottom-Up, foi construído a partir de registos locais do projeto ATMOBE. O terceiro conjunto incluiu as restantes emissões antropogénicas, com base em dados do EMEP, que foram desagregados espacial e temporalmente. Posteriormente, foi aplicado o modelo químico de transporte, CHIMERE, para simular a dispersão e transformação dos poluentes. Os resultados foram validados com medições de trinta estações de monitorização do Ministério para a Transição Ecológica e o Desafio Demográfico, juntamente com uma estação adicional do projeto ATMOBE situada em Silla, garantindo uma ampla cobertura geográfica. Os resultados mostram um aumento superior a 70 e 75 µg/m³ nas concentrações médias de PM2,5 e PM10, respetivamente, na zona do Parque Natural La Albufera de Valência durante o período com mais queimas. Em contraste, a contribuição de NO₂ é menor, enquanto o O₃ se mantém relativamente estável, embora com picos localizados superiores a 35 µg/m³ perto dos locais de queima. Do ponto de vista regulamentar, foram simuladas quatro ultrapassagens dos limites diários de PM10 e uma de O₃ definidos pela Diretiva 2008/50/CE para proteção da saúde humana. É possível concluir que a queima de resíduos agrícolas em La Albufera de Valencia tem um impacto negativo na qualidade do ar local, particularmente em termos de partículas. No entanto, outras fontes antropogénicas continuam a ser os principais contribuintes para os poluentes gasosos. Além disso, o estudo destaca a importância de melhorar a caracterização das emissões, com um maior detalhe espaçotemporal, implementar modelos que permitam simular a grande variabilidade espacial e desenhar estratégias eficazes de gestão ambiental para minimizar os impactos dessa prática na saúde e no meio ambiente.
