Patrons de deposició de contaminants als espais naturals metropolitans

X Jornada CREAF SCB ICHN Els ecosistemes metropolitans davant del canvi global 12 novembre 2013

Patrons de deposició de contaminants als espais naturals metropolitans.

Els exemples de Collserola i Montseny

Anna Àvila anna.avila@uab.cat

- El sistema atmosfèric - Mètodes i àrees d’estudi - Canvis atmosfèrics en darrers 30 anys - Fonts (llunyanes/locals) - Estimes de deposició - Efectes en ecosistemes

El sistema atmosfèric Fonts

Transport

Naturals Antròpiques

Transformació

Deposició Humida

Gas-Particula Incorporació gótules

Seca Gas Material particulat

Els patrons de deposició depenen de: 1) Taxes d’emissió

2) Transformacions a l’atmosfera  tamany de les partícules 3) Meteorologia  escala espaial: fonts properes o transport a llarga distància

Font: Air Quality in Europe – 2012 Report. European Environmental Agency

Emissions antrópiques: SO2, NOx , NH3 Considerarem la deposició seca/humida de:

NH4, NO3, SO4, (Cl i Na, Alcalinitat, K, Ca, Mg)

Emissions naturals (pols Sahara, aerosol marí) NH3  NH4

Processos de deposició Deposició humida Incorporació dins núvol (rainout)

Incorporació sota núvol (washout)

Terra/Aigua

CCN

Deposició seca Sedimentació gravitatòria (mida gran) Moviment turbulent (mida petita) Absorció/adsorció gasos (gasos)

Ă€rees de mostreig

Montseny

Collserola 10 km

Capa d’aire contaminat ……

Barcelona i el Baix Llobregat vist des de Begues.

Imatge del 12 desembre 2010 a les 16,30h.

…….. que s’esten cap el Vallès, passant per Collserola fins al Montseny

Des de Begues.

Imatge del 12 desembre 2010 a les 16,30h.

Mètodes: deposició humida

Col·lector deposició global

 Recollida setmanal de mostres de pluja

 Període: 1980s-2012 (no continu) Montseny

Col·lector deposició húmida/seca

Mètodes: deposició seca

Gasos  modelització deposició

Trascol

Trascol net, mesura deposició seca En cas de N  tenir en compte l’absorció foliar

Flux deposició seca = conc gas * Vd

Taxes d’emissió Espanya (Gg/any) segons reportat a l’EMEP

SO2

2500 2000

75%

1500 1000 500 0 1990

2000

2010

NO2 1600 1400 1200

Multipollutant-Multieffects Protocol Objectiu 2010

1000 800 600 400 200 0

1990

2000

2010

NH3 420

European Monitoring and Evaluation Programme

400

Sota auspicis de la Convenció de Ginebra (CLRTAP-UNECE) per la cooperació internacional per resoldre els problemes de contaminació atmosférica transfronterera a Europa

360

380 340 320 300 1990

2000

2010

Canvis en en la deposici贸 humida a Catalunya (unitats=kg/ha/any) Estacions de la XPVCA de la Generalitat de Catalunya SO4-S

NO3-N

NH4-N

Fonts dels contaminants : transport a llarga distància Model font-receptor Metodologia de Siebert et al. (1994) Estadística de retrotrajectòries

 n logC  n ijl

logCij

l

l

ijl

l

on: Cij l nijl Cl 1984

Concentració de la cel·la (i,j) Índex de la trajectòria Número de passos temporals de la trajectòria l en la cel·la (i,j) Concentració mitja en el punt receptor corresponent a la trajectòria l

(Izquierdo, Àvila & Alarcón 2012, Atmospheric Environment )

Àrees font NO3- (acidificació i eutrofització)

Tràfic marítim Emissions Centre Europa

Emissions Àfrica i Est d’Europa

Fonts properes: concentracions de NO2 a Barcelona (grup Xavier Querol)

NO2 MAY-JUNE 2008 (120 PASSIVE DOSIMETRES)

Levels

ESCAPE study 2008-2011

Cyrys et al., 2012

NO2

Concentracions a l’aire de gasos nitrogenats  modelització deposició seca: NOT YET! Montseny 20

CB-open Nox CB-forest Nox

15

60

NO2 ug/m3

NO2 ug/m3

10

5

0

2011/1

40

20

0

2011/7

2012/1

2012/7

2013/1

2013/7

2011/1

LC-open NH3

2

2011/7

2012/1

2012/7

1,5

1

0,5

2013/7

CB-forest NH3

3

2

1

0

2011/1

2013/1

CB-open NH3

4

LC-forest NH3

NH3 ug/m3

NO3 part NH3 part

Collserola

80

LC-forest Nox

NH3 ug/m3

NO2 HNO3 NH3

LC-open Nox

0

2011/7

2012/1

2012/7

2013/1

2013/7

2011/1

2011/7

2012/1

2012/7

2013/1

2013/7

Montseny, estudi del trascol: Comparació de la deposició en 3 periodes separats per 15 anys: a) 5 nTF1 nTF2 nTF3

-1

-1

Trascol net (kg ha y )

1= 1979-1980 (tesi Ferran Rodà) 2= 1995-1996 (tesi Anselm Rodrigo) 3= 2011-2012 (tesi Laura Aguillaume)

2,5

0

-2,5

-5

NH4 -N

El trascol net s’equipara a deposició seca, quan no hi ha interacció amb la capçada.

Aquí es veu que les capçades retenen N (Aguillaume & Avila, en preparació STOTEN)

NO3 -N

SO4-S

a) 10

-1

-1

Deposició humida (kg ha y )

WD1 WD2 WD3 8

6

4

2

0

NH4 -N

NO3 -N

SO4-S

NO3 -N

SO4-S

a) 8

Determinació de la deposició seca segons Mètode de Ulrich (1983) Na=element traçador

-1

-1

Deposició seca (kg ha y )

DD1 DD2 DD3 6

4

2

0

NH4 -N

mètode Ulrich,1983

15 TD1 TD2 TD3-TF

-1

Deposició total (kg ha y )

Altres mètodes (rentat superficies artificials) = 17 kg/ha/any

a)

-1

Dades a recordar: Deposició total de N = 13,5 kg/ha/any

trascol net

10

5

0

NH4 -N

NO3 -N

SO4-S

Evidències d’eutrofització per N en ecosistemes nostra regió - Increment concentració N en herbaris (Peñuelas & Filella 2001, Global Change Biology).

- Biodiversitat – compilació d’inventaris botànics a Navarra: Increment d’espècies de molses nitrófil.les des de 1880 (Ederra & Villarroya 2008, Cryptogamie, Bryologie).

-Biodiversitat- increment espècies vasculars nitròfil.les en àrees Natura 2000 (Ariño et al. 2011, Influence of N deposition on plant diversity a Natura 2000 sites in Spain)

-Increment concentracions de NO3 en rieres de conques no pertorbades al Montseny 1980-2007 (Avila & Rodà 2012, The Science of Total Environment).

-Increment de la deposició de N als Pirineus, amb increment de concentració de N en rius (peró reducció en els llacs) Camarero & Catalán 2012, Nature Comm.).

-Excedència de les càrregues crítiques per N

Càrrega crítica = estima de la quantitat de deposició (o de la exposició a) de un contaminant per sota de la qual no es detecten efectes perjudicials als ecosistemes

1- estimar la càrrega crítica  Bobbink & Hetteling (2011) per a Europa, diferenciant per tipus d’hàbitat HIC (Directiva Habitat) 2- estimar la deposició

 Models EMEP i CHIMERE

3- cartografiar les excedències

García-Gómez et al. (en prep. STOTEN) Nitrogen deposition in Spain: modeled patterns and potential implications for conservation)

Model CHIMERE - http://www.lmd.polytechnique.fr/chimere/ Menut et al. (2013) Geoscientific Model Development 6: 981-1028 Deposici贸 humida

Any 2008

Deposici贸 seca

Any 2008

Deposició total

Patró explicable per: 1) Emissions regionals 2) Transport transfronterer 3) Precipitació

Mesures Montseny s’adiuen als valors modelats 13-17 kg N /ha/any

Any 2008

Mapes d’excedència = Deposició – càrrega crítica

Model EMEP

Model CHIMERE

Pirineus i NE Catalunya

Hàbitats amenaçats: Àrea metropolitana BCN: 200 km2, corresponent principalment a boscos i matollars esclerofil.les Del total de l’àrea (2500 km2 comprenent Pirineus): 1750 km2 (70%) corresponent principalment a prats herbacis.

CLexc: fins a > 12 kg N ha-1

Moltes gràcies per la vostra atenció!!

Agraïments: Rebeca Izquierdo, Laura Aguillaume (CREAF), Marta Alarcón (UPC), Héctor García , Rocío Alonso (CIEMAT) , Xavier Querol , Andrés Alastuey (IDAEA-CSIC) I molts d’altres….