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….