Atmosfera i Ecosistemes

Atmosfera i ecosistemes Anna Àvila Investigadora

Índex 1. Origen i transport de contaminants i nutrients 2. Deposició de nutrients i contaminants 3. Efectes de l’ozó en la vegetació 4. Emissió i efectes dels BVOCs 5. Sinèrgies amb el DTES

1

Origen i transport de contaminants i nutrients

Origen i transport De què depèn la composició dels contaminats que arriben a Catalunya?

Regió Mediterrània Atlàntic

La variabilitat en la composició depèn de: 1. Les emissions Europa / Àfrica 2. Els patrons de circulació dels vents 3. La quantitat de precipitació

Europa CAT

Nord Àfrica

Origen i transport Quines són les substàncies que acidifiquen el medi natural?

SO42-

H+

• SO42• H+

Origen i transport El NO3 a més d’acidificar, eutrofitza NO3

Emissions Centre Europa

Tràfic marítim Emissions Àfrica i Est d’Europa

2

DeposiciĂł de nutrients i contaminants

Deposició de contaminants Mètodes, la deposició humida • Utilitzem la deposició humida des de principis dels 1980s per estudiar la pluja àcida al Montseny • La sèrie de dades té més de 30 anys

Deposició de contaminants Mètodes, la deposició seca

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

Trascol

Deposició de contaminants Col.laboració amb DTES: projecte Xarxa Pluja Àcida (XPA)

Des del 1996

Deposici贸 de contaminants Resultats a les estacions XPA i a La Castanya (Montseny) SO4

NO3

NH4

Deposició de contaminants La XPA ha servit per validat models europeus

Model CHIMERE

Els models CHIMERE i EMEP s’han validat amb observacions d’ICP-forest, EMEP i XPA La deposició total depèn de: 1. Les emissions regionals 2. El transport tranfronterer 3. La precipitació

Els valors modelats s’adiuen amb els observats a LC:

13-17 kg N /ha/any

Any 2008 García-Gómez et al. 2014. The Science of Total Environment

Deposició de contaminants Els models indiquen àrres afectades per contaminació •

Càlcul d’excedència de deposició = Deposició – càrrega crítica

•

Càrrega crítica empírica, determinada segons una revisió per a Europa, per tipus d’hàbitat (Bobbink & Hetteling , 2011) Model EMEP

Model CHIMERE

Deposició de contaminants Estudi càrregues crítiques de NH3 a Osona • Inventari de líquens al voltant font emissora (granja) Spp nitrofítiques 80

Spp oligotròfiques 60

60

50

40

R2=0.7 4 P<0.00 1

20

LDV 1+2+3

LDVnitro

40

30

20

10

0

R2=0.58 α<0.001

0

<3.35 µg m-3

~3.8 µγ µ−3

-20 -0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

log NH3 (µgm-3)

1.0

1.2

1.4

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

log NH3

0.8

1.0

1.2

1.4

Deposició de contaminants Estudi d’episodis africans •

La pols mineral és un antídot a l’acidificació i una font de nutrients i partícules biològiques 27/5/2008

•

Té efectes en • Llacs Pirineus (Camarero & Catalan Nature Comm 2012) • Productivitat Mar Mediterrani (Izquierdo et al. AE 2012) • Aportació nutrients en boscos (Avila et al. AE 1996)

Deposició de contaminants Estudi d’episodis africans

La pols africana conté les següents partícules i nutrients • • • • •

Carbonats Ca, Mg, K, P Virus i bacteris Pol.len i espores Absorció O3, NO3, SO4

3

Efectes de l’ozó en la vegetació

Efectes de l’ozó en la vegetació Cicle de formació de l’ozó

NO2

NO + O

O 2

VOC’s NO Lelieveld et al., 2002. Science

O3

O2

Efectes de l’ozó en la vegetació Estudi en boscos de pi negre als Pirineus, col.laboració amb el DTES

CLRATP

Díaz de Quijano et al 2012. Journal Atmospheric Chemistry

Efectes de l’ozó en la vegetació Estudi en boscos de pi negre als Pirineus

• La defoliació i la mortalitat de pi negre al Pirineu es relaciona amb les concentracions d’ozó i una elevada disponibilitat hídrica • S’han observat efectes potencials a l’alta muntanya

4

Emissi贸 i efectes dels COVs

Emissió i efectes dels COVs Emissions de COVs a la Mediterrània • A la Mediterrània hi ha una mitjana de 7 g C m-2 • Però als tròpics fins 100 g C m-2

Emissió i efectes dels COVs Canvi global Deposició N Canvi usos del sòl

Augment GEH

Augment CO2

Escalfament

albedo

Fotorespiració

+

+ Calor latent de condensació

Augment d’aerosols orgànics Augment de l’ozó i de la vida mitja del metà Efecte hivernacle dels COVs

Augment de compostos orgànics volàtils biogènics Efectes en les plantes: termotolerància?

Llusià & Peñuelas, 2003.TRENDS in Plant Science Vol.8 No.3

Emissió i efectes dels COVs Emissions de COVs a la Mediterrània

• Els COVs emesos tenen un paper molt complex d’autoprotecció i en les interaccions entre plantaplanta i entre planta-animal

K g

a

• Encara se sap poc al respecte

L

Emissi贸 i efectes dels COVs Defensa directa i indirecta Foragitar herbivors Autocuraci贸 de ferides

Emissió i efectes dels COVs Efecte dels VOCs en la pol.linització

• Estudiem si el sistema de pol·linització de l’espècie determina unes pautes característiques d’emissió de COVs. • Per a això comparem les emissions florals de diverses espècies anemòfil·les i entomòfil·les.

Emissi贸 i efectes dels COVs Efecte dels VOCs en la pol.linitzaci贸

Resum Al CREAF s’estudien alguns aspectes de la contaminació atmosfèrica i els seus efectes en els ecosistemes.

Concretament: 1. En els efectes de la deposició de nutrients (N, P, elements minerals) en els ecosistemes terrestres i aquàtics.

2. En la composició de la pluja com a reflex de la contaminació atmosfèrica.

3. En els efectes de l’ozó troposfèric en la vegetació.

Resum Al CREAF s’estudien alguns aspectes de la contaminació atmosfèrica i els seus efectes en els ecosistemes.

Concretament: 4. En el paper dels COVs en la química atmosfèrica (formació d’aerosols i d’ozó).

5. En el paper dels COVs en les interaccions biòtiques i en la xarxa tròfica.

Reflexions finals Catalunya es troba en una cruïlla dinàmica de fluxos atmosfèrics, on es dóna la confluència de masses d’aire europees, africanes i atlàntiques; a més és una zona molt activa (tràfic, agricultura, indústria) i es prediuen grans canvis relacionats amb el canvi climàtic.

• • • •

Com afecta això a la deposició d’elements?

Com afecta als equilibris de nutrients?

Quin paper tenen les emissions locals respecte les llunyanes?

Quina deposició d’ozó es dóna als boscos de muntanya i quin és l’abast regional de la zona afectada?

Reflexions finals • Calen estudis sobre la deposició seca de nutrients (N).

• S’ha de contemplar la interacció entre els canvis de composició atmosfèrica i el canvi climàtic.

• Cal estudiar les possibles repercussions d’aquesta interacció en el funcionament dels ecosistemes.

4

Sinèrgies amb el DTES

Sinèrgies amb el DTES: CREAF • Origen i transport de contaminants/nutrients •

Efectes de la deposició de contaminants

• Efectes de l’ozó en la vegetació • Emissió i efectes dels BVOCs

DTES • Qualitat de l’aire • Meteorologia • Biodiversitat • Canvi climàtic

www.creaf.cat Edifici C Campus UAB 08193 Bellaterra Spain Tel. +34 93 581 1312

Research, development and innovation