Patrons de deposició de contaminants als espais naturals metropolitans.

Els exemples de Collserola i Montseny

Anna Àvila anna.avila@uab.cat

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

- 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 Deposició

Naturals

Antròpiques

Transformació

Gas-Particula

Incorporació gótules

Humida

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 naturals (pols Sahara, aerosol marí)

Considerarem la deposició seca/humida de:

NH4, NO3, SO4,

(Cl i Na, Alcalinitat, K, Ca, Mg)

Emissions antrópiques: SO2, NOx , NH3

NH3 NH4

Processos de deposició

CCN

Incorporació dins núvol (rainout)

Incorporació sota núvol (washout)

Deposició seca

Terra/Aigua

Deposició humida

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

Àrees de mostreig

Montseny

Collserola 10 km

Barcelona i el Baix Llobregat vist des de Begues. Imatge del 12 desembre 2010 a les 16,30h.

Capa d’aire contaminat ……

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

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

Col·lector deposició húmida/seca

Col·lector deposició global

Recollida setmanal de mostres de pluja

Període: 1980s-2012 (no continu)

Mètodes: deposició humida

Montseny

Mètodes: deposició seca

Trascol

Gasos modelització deposició

Flux deposició seca = conc gas * Vd Trascol net, mesura deposició seca En cas de N tenir en compte l’absorció foliar

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1990 2000 2010

NO2

segons reportat a l’EMEP

Taxes d’emissió Espanya (Gg/any)

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

0

500

1000

1500

2000

2500

1990 2000 2010

SO2

300

320

340

360

380

400

420

1990 2000 2010

NH3

75%

Multipollutant-Multieffects Protocol Objectiu 2010

Canvis en en la deposició 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

ijl l

lij

ijl

l

n logC

logCn

on:

Cij Concentració de la cel·la (i,j)

l Índex de la trajectòria

nijl Número de passos temporals de la trajectòria

l en la cel·la (i,j)

Cl Concentració mitja en el punt receptor

corresponent a la trajectòria l 1984

(Izquierdo, Àvila & Alarcón 2012, Atmospheric Environment )

Àrees font NO3- (acidificació i eutrofització)

Tràfic marítim

Emissions Àfrica i Est d’Europa Emissions Centre Europa

Levels

NO2 MAY-JUNE 2008 (120 PASSIVE

DOSIMETRES)

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

ESCAPE study 2008-2011

Cyrys et al., 2012

NO2

0

5

10

15

20

2011/1 2011/7 2012/1 2012/7 2013/1 2013/7

LC-open Nox

LC-forest Nox

NO

2 u

g/m

3

0

0,5

1

1,5

2

2011/1 2011/7 2012/1 2012/7 2013/1 2013/7

LC-open NH3

LC-forest NH3

NH

3 u

g/m

3

0

20

40

60

80

2011/1 2011/7 2012/1 2012/7 2013/1 2013/7

CB-open Nox

CB-forest Nox

NO

2 u

g/m

3

0

1

2

3

4

2011/1 2011/7 2012/1 2012/7 2013/1 2013/7

CB-open NH3

CB-forest NH3

NH

3 u

g/m

3

Montseny Collserola

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

NO2 HNO3 NH3 NO3 part NH3 part

El trascol net s’equipara a deposició seca,

quan no hi ha interacció amb la capçada.

Aquí es veu que les capçades retenen N

Montseny, estudi del trascol: Comparació de la deposició en 3 periodes separats per 15 anys: 1= 1979-1980 (tesi Ferran Rodà) 2= 1995-1996 (tesi Anselm Rodrigo) 3= 2011-2012 (tesi Laura Aguillaume)

(Aguillaume & Avila, en preparació STOTEN)

-5

-2,5

0

2,5

5

NH4 -N NO3 -N SO4-S

nTF1

nTF2

nTF3

Tra

sco

l n

et

(kg

ha

-1 y

-1)

a)

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

Dades a recordar: Deposició total de N = 13,5 kg/ha/any Altres mètodes (rentat superficies artificials) = 17 kg/ha/any

0

2

4

6

8

10

NH4 -N NO3 -N SO4-S

WD1

WD2

WD3

De

po

sic

ió h

um

ida

(kg

ha

-1 y

-1)

a)

0

2

4

6

8

NH4 -N NO3 -N SO4-S

DD1DD2DD3

De

po

sic

ió s

eca

(kg

ha

-1 y

-1)

a)

trascol netmètode Ulrich,1983

0

5

10

15

NH4 -N NO3 -N SO4-S

TD1

TD2TD3-TF

De

posic

ió to

tal (k

g h

a-1

y-1

)

a)

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

Deposició humida Deposició seca

Any 2008 Any 2008

Deposició total

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

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

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….