Article

 

Exploring the Liquefied Petroleum Gas - Ozone Relation in Guadalajara, Mexico, by Smog Chamber Experiments

 

José Luis Jaimes-López,¹* Julio Sandoval-Fernández² and Angel Zambrano-García¹

 

¹ Programa de Investigación en Medio Ambiente y Seguridad. Dirección Ejecutiva de Investigación. Instituto Mexicano del Petróleo. Eje Central Lázaro Cárdenas No. 152, Col, San Bartolo Atepehuacan, CP: 07730, Tel. (0155) 9175-6756, Fax: (0155) 9175-6749, E-mail: jjaimes@imp.mx

² Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas, Instituto Politécnico Nacional. Unidad Profesional Adolfo López Mateos, Edif. 8, 2o. Piso, México, D. F.

 

Recibido el 22 de Noviembre del 2004.
Aceptado el 29 de septiembre del 2005.

 

Abstract

It has been hypothesized that liquefied petroleum gas (LPG) emissions can increase substantially the formation of ozone (O₃) in the ambient air. We tested experimentally such hypothesis in Guadalajara's downtown by captive-air irradiation (CAI) techniques. During November 1997-January, 1998, morning ambient air samples were confined in outdoor smog chambers and subjected to the following treatments: 35% addition of commercial LPG or one out of two mixtures of major LPG compounds (propane/butane: 70/30% or 60/40%), 50% dilution of total volatile hydrocarbons (VOCs), and 50% dilution of LPG associated VOCs (C2-C4). Captive and untreated morning ambient air served as experimental control. This experiment ran under ambient sunlight and temperature. Chamber O₃ was measured hourly from 08:00-18:00h, and the maximum O₃ concentration (O_3max) was used for treatment comparisons. Daily O₃ profiles within the control chambers and in open ambient air were fairly similar, though O_3max was consistently higher in the chambers. Only the 50% dilution of total volatile hydrocarbons (VOCs) had a significant effect on O_3max, which decreased by 16% on average. These results indicate that high O₃ levels in Guadalajara can not be explained by LPG emissions. A supplementary experiment with captive clean air added with commercial LPG or the same propane/butane mixtures showed that O₃ formation was less favoured by the 70/30% mixture.

Key words: Smog chamber experiments, ozone, air quality and liquefied petroleum gas.

 

Resumen

Se ha planteado como hipótesis que las emisiones del Gas Licuado del Petróleo (GLP) al aire ambiente, pueden incrementar sustancialmente la fomación de ozono (O₃). Se probó experimentalmente esta hipótesis en el centro de la ciudad de Guadalajara, Jal., utilizando la técnica de Irradiación en Aire Cautivo (CAI). Durante noviembre de 1997 y enero de 1998, muestras de aire ambiente matutino fueron alimentadas a cámaras de esmog exteriores y se sometieron a los siguientes tratamientos: una adición de 35% de GLP comercial, 35% de adición de mezcla sintética 70/30 de propano/butano y 35% de adición de mezcla también sintética 60/40 de propano/butano, 50% de dilución del total de los hidrocarburos volátiles (VOCs) y 50% de dilución de compuestos asociados al GLP. Aire ambiente matutino no tratado sirvió como control experimental. Este experimento se llevó a cabo bajo condiciones ambientales de luz solar (radiación) y temperatura. El ozono en las cámaras fue medido cada hora de la 08:00-18:00h y la concentración máxima de ozono (O_3max) se usó para el tratamiento de las comparaciones. Los perfiles diarios de ozono dentro de la cámara de control y en el aire ambiente fueron muy similares, aunque el O_3max fue consistentemente más alto en las cámaras. Solo la dilución de los hidrocarburos volátiles totales tuvo un efecto significante en el O_3max, el cual disminuyó alrededor del 16% en promedio. Estos resultados indican que los altos niveles de ozono en la ciudad de Guadalajara, Jal. no están asociados a las emisiones de GLP. Un experimento adicional con aire limpio (aire cero), adicionado con LPG comercial o las mismas mezclas de propano/butano mostraron que la formación de ozono fue menos favorecida por la mezcla 70/30.

Palabras clave: Experimentos en cámaras de esmog, Ozono, Calidad del Aire y gas licuado del petróleo.

 

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Acknowledgement

The present study was financed by PEMEX-GAS and PETROQUIMICA BASICA (project DOA/7107). We also thank the IMP Atmospheric Chemistry laboratory (Mexico City) for analysing VOCs for this study.

 

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