El Ozono: protector o contaminante?
Esperanza Calvo Fundacin Centro de Estudios Ambientales del Mediterrneo
El Ozono protectorOzono Estratosfrico = Capa de Ozono Protege de la radiacin UV
El Ozono contaminanteOzono Troposfrico = Contaminante secundario Efectos en vegetacin natural y en cultivos
El Ozono contaminante: Cmo se forma?
El ozono contaminante En la baja atmsfera (la troposfera), el ozono se produce como resultado de reacciones muy complejas entre los xidos de nitrgeno, emitidos por los automviles y por la industria, con vapores orgnicos voltiles, procedentes tanto de la industria (gasolina, disolventes y otros) como de la vegetacin natural (isopreno, terpenos y otros).
Ciclo diario y variacin espacial del ozonoEn terrenos complejos puede haber una gran variabilidad en los niveles de ozono en pocos kilmetros
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Ozone concentrations (ppb)
60 50 40 30 20 10 0Morella (1150 m) Sant Jordi (168 m) Borriana (53 m)1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00
UTC time (April-September 2007)
Ms ozono en las reas rurales
Los niveles de ozono son ms elevados en las zonas rurales que en las urbanas
Source: Milln et al., J. Appl. Meteor. 39: 487-580, 2000
Aumento de los niveles de ozonoLos niveles de ozono han aumentado durante el siglo XX hasta 5 veces su concentracin. Los modelos predicen un aumento hasta del 5% anual
Source: Lelieveld & Dentener, JGR 105: 3517-3526, 2000
Ozono como gas de efecto invernadero
- La estimulacin de la produccin primaria causada por niveles elevados de CO2 y la capacidad de sumideros de los ecosistemas se puede ver afectada por el O3
El ozono es altamente fitotxico
Prdidas estimadas en Europa. UNECESource: Holland et al., 2006 http://icpvegetation.ceh.ac.uk/publi cations/thematic.html. Free Copy
Tomate (%) Francia Grecia Italia Portugal Espaa 4 20 37 41 26
Hortalizas hojas (%) 20 11 26 28-30 31
Prdidas (m/ao) 159-381 52-173 358-759 20-39 131-277
Cmo se mide el ozono?
Monitores en continuo: Ventajas: - Alta resolucin, varias medidas por minuto Desventajas: - Elevado conste - Mantenimiento - En zonas forestales se necesita luz elctrica
Medidas de ozono con dosmetros pasivos
A
B
En zonas rurales y remotas donde no es posible realizar medidas con monitores en continuo, se utilizan los dosmetros pasivos
C
Figura 1. Dosmetro de NO2. A) vista superior. B) Piezas incluyendo la tapa inferior. C) De izquierda a derecha, tapon de polipropileno, filtro de fibra de vidrio impregenado, aro interno de polipropileno, membrana de Tefln, malla de acero inoxidable y aro de sujeccin.
Qu efectos produce el Ozono?5% O3
70Ozone concentrations (ppb)
60 50 40 30 20 10 0Morella (1150 m) Sant Jordi (168 m) Borriana (53 m)1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00
O 3UTC time (April-September 2007)
Sntomas Reduccin de biomasa Reduccin produccin y calidad
Regional
Secundario Rural Fitotxico Gas de efecto invernadero Aplicacin de materia orgnica Reduccin del riego Interacciones con agentes bioticos
Sntomas por ozono en cultivosIdentificacin y reconocimiento de los sntomas producidos por el ozono en hojas de hortalizas cultivadas en el rea mediterrnea Reproduccin experimental de los sntomas observados en el campo Confeccin de una gua fotogrfica de sntomas producidos por el ozono
Espinaca cv Meridian
Meln cv Tendral
Lechuga Romana del Prat
14
http://www.ozoneinjury.org/crops/
Cmo se reconocen los sntomas por ozono en cultivos
Efecto de la edad: las hojas ms viejas de la planta son las ms afectadas
Source: Calvo. 2010. AE, 0:56-59
Cmo se reconocen los sntomas por ozono en cultivos Efecto Sombra: la superposicin de hojas puede producir reas sin daosSource: Calvo. 2010. AE, 0:56-59
Cmo se reconocen los sntomas por ozono en cultivos
Suelen presentarse en el haz de las hojas Pueden ser pigmentadas, clorosis o decoloraciones Siempre son entre las nervadurasSource: Calvo. 2010. AE, 0:56-59
Sntomas en leguminosas
Juda cv. BinaP.s. 15 das AOT40: 4141 ppb.h
Haba cv HistalPresencia de Sntomas. 21 das AOT40: 3854 ppb.h
Haba cv. MuchamielP.s. 22 da AOT40: 6022 ppb.h
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http://www.ozoneinjury.org/crops/
Sntomas en Espinaca
Espin aca
http://www.ozoneinjury.org/crops/
Mayor humedad mayor impactoSuelo El contenido hdrico del suelo determina la apertura estomtica y por tanto la dosis de contaminante que la planta puede absorber Cultivos de achicoria en Grecia despus de un episodio de contaminacin por ozonoSin riego Regado
20
Source: Velissariou & Bender, 2010. ICP-Vegetation Meeting in Belgium. http://icpvegetation.ceh.ac.uk/events/23rd_tf_programme.htm. Free Copy
Bioindicadores
Bioindicadores
Tabaco Clones de Juda Chopo
QU SON LOS BIOINDICADORES? Los bioindicadores son organismos o comunidades de organismos que reaccionan con su medio cambiando sus funciones vitales y/o su composicin qumica; estudiando estos cambios podemos obtener conclusiones sobre el estado del medio ambiente.
- Bioindicadores: presentan efectos visibles tras ser expuestas a la contaminacin. - Bioacumuladores: no presentan efectos visibles tras su exposicin, sino que acumulan el contaminante.
Tabaco Bel W3
Antes
Despus
Las plantas se exponen al aire ambiente en periodos de 14 das desde finales de mayo a septiembre. El ozono destruye la clorofila y produce manchas en las hojas. La superficie que cubren estas manchas necrticas es representativa de los niveles de ozono de la zona y del tiempo de exposicin.
Source: Calatayud et al., 2007 Water air and Soil Pollution, 183: 283-291
Clones de Juda
Hojas afectadas por ozono 100% R123 80% 60% 40% 20% 0% S156
4-ago
Source: Hayes et al, 2010. ICP-Vegetation Meeting in Belgium. http://icpvegetation.ceh.ac.uk/events/23rd_tf_programme.htm .
11-ago
7-jul
14-jul
21-jul
28-jul
Clones de Juda
Source: Hayes et al, 2010. ICP-Vegetation Meeting in Belgium. http://icpvegetation.ceh.ac.uk/events/23rd_tf_progr amme.htm .
Bioindicadores: Clones de Chopo
Estudio de efectos del O3 en condiciones controladas
Open Top Chambers (OTCs) del CEAM Cmaras de Techo Descubierto
Funcionamiento del modelo NCLAN
El aire se hace pasar por un sistema de filtrado, basado en carbn activo. Es impulsado hacia el interior por una turbina hinchando la doble cubierta de plstico, que ocupa la mitad inferior de la cmara. La potencia del ventilador produce 2.5 cambios del volumen total de la cmara. El diseo del tercio superior, en forma de cono truncado permite la reproduccin de condiciones de crecimiento seminaturales e impide la intrusin de especies contaminantes deseados
Crecimiento de plantas en OTCExposicin al ozono de plantas de tomate en Open Top Chambers
Reduccion en cantidad y calidad de los tomates
Respuestas frente al ozono: Patata60 50 Agria Bartina Charlotte Desiree Escort Kondor Provento Lady Rosettaa cd bc b b b b d
Ozone Injury (%)
40 30 20 10 0 0 5
Efectos en intercambio gaseoso, sntomas visibles y en capacidad antioxidante. La apertura estomtica explica mayoritariamente la diferente sensibilidad. El sistema antioxidante contribuye activamente a compensar las respuestas del ozono.
10
15
20
25
30
35
40
45
Ozone exposure (days)
La materia orgnica reduce el impacto del ozono8
0 kg Manure6
Yield (kg m2)
F 4 NF NF+ b 2 n.s. 0 55 mm Commercials a a b
b
Cv Desireea a
b a
a a a
Totals
3 kg of Manure6 b
b a b a a a a
Yield (kg m2)
4
n.s. a
2 n.s. 0 55 mm
Commercials
Totals
6 kg of Manuren.s. 6
n.s.
Yield (kg m2)
4 n.s. 2 n.s. 0 55 mm
Commercials
Totals
Source: Calvo et al., 2009 Agriculture Ecosystems and Environment
http://www.ozoneinjury.org/crops/
http://www.ozoneinjury.org//
y adems, hay alerta por ozono!
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