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.
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 (O3max) was used for treatment comparisons. Daily O3 profiles within the control chambers and in open ambient air were fairly similar, though O3max was consistently higher in the chambers. Only the 50% dilution of total volatile hydrocarbons (VOCs) had a significant effect on O3max, 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 (O3max) 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 O3max fue consistentemente más alto en las cámaras. Solo la dilución de los hidrocarburos volátiles totales tuvo un efecto significante en el O3max, 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.
References
1. Carter, P. L. W. Status of Research on VOCs Reactivity in the United States, First US-Forman Workshop on the Photochemical Ozone Problems and its Control. Berlin, Germany, September 24-27, 1996. [ Links ]
2. Blake, D. R.; Rowland, S. Science 1995, 269, 953-955. [ Links ]
3. Jaimes-López, J. L.; Sandoval-Fernández, J.; González-Macías, U.; González-Ortíz, E. Atmos. Environ. 2003, 37, 2327-2335. [ Links ]
4. RAMAG; Red Automática de Monitoreo Atmosférico de Guadalajara; Reportes Diarios 1997. [ Links ]
5. INEGI, "Indicadores Sociodemográficos de México1930-2000", México, 2001. [ Links ]
6. Jaffe, R. J. J. Air Pollut. Assoc Control 1967, 17, 460. [ Links ]
7. Jeffries, H.; Fox, D.; Kamens, R. "Outdoor Smog Chambers Study: Effect of Hydrocarbon Reduction Nitrogen [on] Oxidizes", Report, EPA- 650/ 3- 75- 011, Jun. 1975. [ Links ]
8. Ripperton, L. A.; Sickes, J. E.; Eaton, W. C. "Oxidant Forerunner Relationships During Pollutans Transport Conditions": An Outdoor Smog Chambers Study", Report, EPA- 600/ 3- 76- 107, Nov., 1976. [ Links ]
9. Kelly, N. A. "Captive Air Irradiations in Houston Texas", Presentation, in "Air Pollution Control Association" (J. APCA Paper No. 80-50.6); On Montreal, Quebec, Canada, Jun, 1980. [ Links ]
10. Kelly, N. A. "Photochemical Ozone Formation in Outdoor Smog Chambers and Sensitivity its Changes to Precursors in at Suburban Detroit Site", in "Air Pollution Control Association Specialty Conference", "The Scientific And Technical Issues Facing Post-1987 O3 Control Strategies", Hartford, Connecticut, Nov. 17-19, 1987. [ Links ]
11. Kelly, N. A.; Gunst, R. F. Atmos. Environ. 1990, 24, 2991-3005. [ Links ]
12. Gunst, R. F.; Kelly, N. A. Technometrics 1993, 35, 256-267. [ Links ]
13. Environmental Protection Agency. Traceability Protocol for Establishing True Concentrations of Gases for Calibrations and Audits of Continuous Source Emissions Monitors: Protocol Number 1, Quality Assurance Division, Research Triangle Park, North Carolina, 1978. [ Links ]
]]>