El Ozono ¿protector o contaminante?

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El Ozono: ¿protector o contaminante?Esperanza Calvo Fundación Centro de Estudios Ambientales del MediterráneoEl Ozono protectorOzono Estratosférico = Capa de Ozono Protege de la radiación UVEl Ozono contaminanteOzono Troposférico = Contaminante secundario Efectos en vegetación natural y en cultivosEl Ozono contaminante: ¿Cómo se forma?El ozono contaminante En la baja atmósfera (la troposfera), el ozono se produce como resultado de reacciones muy complejas entre los óxidos de nitró

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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

70

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

18

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!