Air quality and PM10-associated poly-aromatic hydrocarbons around the railway traffic area: statistical and air mass trajectory approaches

Abstract

Diesel engine railway traffic causes atmosphere pollution due to the exhaust emission which may be harmful to the passengers as well as workers. In this study, the air quality and PM 10 concentrations were evaluated around a railway station in Northeast India where trains are operated with diesel engines. The gaseous pollutant (e.g. SO 2 , NO 2 , and NH 3 ) was collected and measured by using ultraviolet–visible spectroscopy. The advanced level characterizations of the PM10 samples were carried out by using ion chromatography, Fourier-transform infrared, X-ray diffraction, inductively coupled plasma optical emission spectrometry, X-ray photoelectron spectroscopy, field-emission scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy, and high-resolution transmission electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy techniques to know their possible environmental contaminants. High-performance liquid chromatography technique was used to determine the concentration of polycyclic aromatic hydrocarbons to estimate the possible atmospheric pollution level caused by the rail traffic in the enclosure. The average PM 10 concentration was found to be 262.11 µg m −3 (maximum 24 hour) which indicates poor air quality (AQI category) around the rail traffic. The statistical and air mass trajectory analysis was also done to know their mutual correlation and source apportionment. This study will modify traditional studies where only models are used to simulate the origins.

El tráfico ferroviario de motores diesel causa contaminación atmosférica debido a las emisiones de escape que pueden ser perjudiciales para los pasajeros y los trabajadores. En este estudio, la calidad del aire y las concentraciones de PM 10 se evaluaron alrededor de una estación de ferrocarril en el noreste de la India, donde los trenes funcionan con motores diesel. El contaminante gaseoso (por ejemplo, SO 2, NO 2 y NH 3) se recogió y se midió utilizando espectroscopia ultravioleta-visible. Las caracterizaciones de nivel avanzadas de las muestras de PM10 se llevaron a cabo mediante cromatografía iónica, infrarrojo de transformada de Fourier, difracción de rayos X, espectrometría de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X, microscopía electrónica de barrido de emisión de campo con espectroscopia de dispersión de energía , y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución con técnicas de espectroscopia de dispersión de energía para conocer sus posibles contaminantes ambientales. Se utilizó una técnica de cromatografía líquida de alto rendimiento para determinar la concentración de hidrocarburos aromáticos policíclicos para estimar el posible nivel de contaminación atmosférica causada por el tráfico ferroviario en el recinto. Se encontró que la concentración promedio de PM 10 era 262.11 µg m −3 (máximo 24 horas) lo que indica una mala calidad del aire (categoría AQI) alrededor del tráfico ferroviario. El análisis estadístico y de la trayectoria de la masa de aire también se realizó para conocer su correlación mutua y la distribución de la fuente. Este estudio modificará los estudios tradicionales donde solo se utilizan modelos para simular los orígenes.