La contaminació atmosfèrica per ozó en l’àrea mediterrània

Contaminació atmosfèrica

La contaminació atmosfèrica

El concepte de contaminació atmosfèrica és relativament modern: John Evelyn va escriure, al segle XVII, el primer llibre sobre la matèria (Fumifugium). A partir de la revolució industrial, la contaminació atmosfèrica comença a constituir un problema en algunes regions europees. Inicialment es va associar als forns i a les foneries metal·lúrgiques, com també a les primeres indústries químiques. Els problemes es restringien, llavors, a les zones urbanes en què es van instal·lar aquestes indústries, i tenien caràcter episòdic. Així, no és estrany que els primers indicis de dany als boscos aparegueren als parcs de grans ciutats com ara Londres. Però les primeres reaccions públiques de certa entitat contra aquest problema es produeixen després dels episodis del període que va de 1930 a 1950, que van arribar a provocar morts entre la població. És, doncs, a partir de mitjan dècada de 1950 quan la contaminació atmosfèrica passa a ser considerada com un problema d’interès públic en molts països industrialitzats, i quan es comencen a prendre mesures.

«Els problemes ambientals de la conca mediterrània són tractats amb estratègies de control desenvolupades per a altres condicions climàtiques»

La primera vegada que es té constància d’un problema transnacional és en els anys 1930, quan les emissions d’una foneria a Trail (Canadà), van ser identificades com la causa dels estralls detectats a la vall del riu Columbia, a les muntanyes Rocalloses. L’acidificació d’estanys i sòls al nord d’Europa es va atribuir a un problema regional de pluja àcida als anys 1960. La percepció de la contaminació atmosfèrica ha canviat en les darreres dues dècades. Mentre que, en els anys 1970, la major preocupació era la contaminació urbana, actualment, el terme contaminació atmosfèrica abraça molts problemes més que han sorgit en els darrers vint anys. Avui dia, la contaminació urbana empitjora en moltes de les grans ciutats, mentre que l’ozó troposfèric i els compostos fotoquímics s’han convertit en un problema regional i fins i tot global. I a aquests problemes, hem de sumar-hi la pluja àcida –encara que solament en determinats punts molt concrets–, el transport a llarga distància de contaminants, l’aparició de nous gasos tòxics i l’augment de la concentració dels gasos d’efecte hivernacle en l’atmosfera.

És important recordar que, en moltes ocasions, l’atmosfera és solament un vehicle de substàncies indesitjables, i que l’acumulació d’aquestes té lloc després en altres medis, com l’aigua, els sòls, i fins i tot els mateixos organismes vius. I que no sempre és fàcil de caracteritzar. Un exemple que ha cobrat gran importància són els boirums fotoquímics, que es tendeixen a identificar amb l’ozó, però que no solament són constituïts per aquest contaminant. Aquest fenomen mereix especial atenció a la conca mediterrània i, per això, ens hem centrat en el paper de l’ozó.

L’ozó, o un exemple de com Europa no és un territori homogeni, i les seues implicacions en política mediambiental

La conca mediterrània occidental és voltada de sistemes muntanyosos amb una altitud mitjana superior als 1.500 m. En les cadenes muntanyoses costaneres, l’escalfament dels vessants orientats a l’est comença a l’eixida del sol. A l’estiu, aquesta situació afavoreix el desenvolupament primerenc dels vents de vessant que, al seu torn, reforcen les brises del mar. En aquest procés, els vessants actuen com a fumerals orogràfics que connecten directament els vents en superfície amb els seus fluxos de retorn en altura, i aquests estan subjectes a subsidències compensatòries al llarg del seu recorregut cap al mar, com mostra la figura 1.

Penetració de brises per la vall del Millars

Figura 1. Exemple de la penetració de les brises cap a l’interior per la vall del Millars. Els colors rojos indiquen concentracions altes d’ozó que, com s’hi pot apreciar, penetren des de la costa juntament amb les brises. A migdia, hora en què es van prendre aquestes mesures, ja penetren uns 150 km cap a l’interior per la vall. Valbona és a 80 km de la costa en aquesta mateixa vall i Cirat, a 40 km. Sobre la vertical de Madrid també s’observen elevades concentracions d’ozó. Es poden observar entre la costa i el centre de la Península zones amb aire net, representades en blau. (Modificat de Millán, M. M.; Artíñano, B.; Alonso, L.; Castro, M.; Fernández-Patier, R.; i J. Goberna: “Meso-meteorological Cycles of Air Pollution in the Iberian Peninsula, (MECAPIP)”, Air Pollution Research Report 44, (Eur. núm. 14834) CEC-DG XII/E-1. Brussel·les, 1992).

Els processos descrits decauen durant la vesprada i cessen en fer-se fosc. A l’endemà de matí, els estrats més baixos entren amb la nova brisa del mar, i les circulacions descrites reposen l’aire en altura. El resultat final és la formació d’una clara estratificació vertical en la massa d’aire sobre el mar, al llarg de les costes, i els estrats més recentment formats se situen en la part superior i els més antics prop de la superfície marina. Aquests estrats actuen com a dipòsits dels contaminants emesos en dies anteriors, o dels seus productes de reacció, que tornen de nou a les zones d’emissió en pocs dies, com es mostra en la figura 2. A més, els estrats es poden desplaçar al llarg de les costes i contribuir, així, al transport interregional i a llarga distància dels contaminants atmosfèrics.

Aquests processos s’han analitzat en uns quants projectes de la Comissió Europea. Els resultats indiquen que el sistema d’estrats s’estén al llarg de les costes, i que pot assolir altures de 2 a 3 quilòmetres sobre el mar i amplàries d’uns 100 quilòmetres sobre terra i de 300 quilòmetres sobre el mar. També s’ha documentat la continuïtat d’aquests processos sobre el conjunt de la conca mediterrània. Pel que fa a l’escala temporal, experiments amb traçadors, realitzats a Castelló a finals de juliol de 1989, han mostrat que el temps requerit per al primer retorn és de dos dies en aquesta època de l’any. Simulacions numèriques recents, i una nova anàlisi de les dades del projecte Eurecapma, mostren que els temps de residència de les masses d’aire contaminat a la conca mediterrània occidental, a l’estiu, poden ser superiors als cinc dies per a una renovació del 50%, i de set a deu dies per a renovacions del 80%.

Circulacions esquematitzades per a una vall costanera de la conca mediterrània

Figura 2. Circulacions esquematitzades per a una vall costanera de la conca mediterrània, i la formació d’ozó associada. (Adaptada de Millán, M. M.; Mantilla, E.; Salvador, R.; Carratalà, A.; Sanz, M. J.; Alonso, L.; Gangoiti, G. i M. Navazo: “Ozone cycles in the Western Mediterranean Basin: Interpretation of monitoring data in complex coastal terrain”, J. Appl. Meteor., 39, 487-508 2000).

Sota la forta insolació de l’estiu, aquestes recirculacions costaneres es converteixen en grans reactors fotoquímics naturals, on la majoria de les emissions d’òxids de nitrogen i de compostos orgànics volàtils es transformen en compostos àcids, aerosols i en compostos fotooxidants, com l’ozó, que, amb molta freqüència, pot arribar a assolir concentracions elevades. Així, l’evolució anual de la mitjana diària de les concentracions d’ozó en quatre emplaçaments rurals situats a la comarca dels Ports, a gran distància de la costa mediterrània, mostra que el nivell de danys a la vegetació, segons la directriu 92/72/CEE, se supera sistemàticament durant més de sis mesos l’any. El nivell de danys a la salut se sobrepassa intermitentment durant més de quatre mesos, i alguns anys, en especial d’abril a agost o setembre, s’arriba als límits en què cal alertar la població.

Aquestes situacions són norma, i no excepció, en totes les zones costaneres de la conca mediterrània occidental, i il·lustren l’existència d’episodis amb nivells crònics d’ozó, creats per la recirculació de les masses d’aire, en lloc dels episodis de concentracions pic, més altes però de pocs dies de durada, típics de Centreuropa, originats sota condicions d’estancament anticiclònic. I també revelen un seriós problema que han d’afrontar els responsables de les xarxes de qualitat de l’aire a l’hora d’interpretar les dades, tant a escala local com europea, sobretot si es comparen els cicles diürns observats en zones de característiques diferents (per exemple, climàtiques i orogràfiques) o es considera el clàssic concepte de vent amunt i avall als grans nuclis urbans. A més a més, aquests resultats mostren que l’ozó a escala regional té el seu origen en les emissions, entre les quals s’inclouen els centres urbans i altres fonts difuses, com ara les autovies i autopistes. També mostren que, en alguns emplaçaments, fins el 60% o més dels nivells d’ozó observats procedeixen de la recirculació de l’aire a la costa.

«L’ozó, a nivell troposfèric, es presenta en concentracions capaces de fer malbé les fulles de les plantes sensibles»

Possiblement, un dels aspectes més importants és que cap dels processos descrits era conegut abans del període 1986-91, malgrat tots els estudis realitzats prèviament, els resultats dels quals es van aprofitar per a elaborar les directrius europees. Una de les possibles explicacions és que la malla de càlcul utilitzada en aquests models (de 150 quilòmetres per 150 quilòmetres) és massa grossa. La modelització d’aquests processos, realitzada en projectes europeus recents, indica que per a reproduir l’efecte de la topografia en els fluxos atmosfèrics a escala peninsular és necessària una malla de 10 km per 10 km, i una malla local de 2 km per 2 km per donar compte dels fenòmens que tenen lloc a la Comunitat Valenciana.

En resum, el continent europeu presenta una regionalització reconeguda, cosa que inclou el clima, i això comença a ser un factor important a l’hora de dissenyar la política que cal adoptar a escala comunitària. Part dels resultats esmentats, i de les possibles conseqüències, ja han estat considerats en la definició de les prioritats en el marc del Programa Nacional de Promoció General del Coneixement (Programa Nacional de Recursos Naturals), i s’han utilitzat per definir les prioritats en el VI Programa Marc de la Unió Europea. Això no obstant, pel que fa a l’elaboració de les noves directrius europees sobre la qualitat de l’aire, aquests coneixements no van arribar a ser degudament considerats, encara que apareixen a nivell descriptiu com a annexos als dos documents de suport a la directriu. Això és perquè el grup de treball per a la nova directriu de l’ozó es va constituir el 1997 amb l’objectiu de finalitzar els informes de suport el 1999. Els representants espanyols van preparar una sèrie de publicacions científiques descrivint els processos, a fi de posar en evidència l’heterogeneïtat i la complexitat d’aquests processos, però no van arribar a influir adequadament en l’elaboració de les directrius. Per tant, els resultats dels projectes més antics, desenvolupats en les condicions climàtiques del centre d’Europa, tendeixen a tenir més pes en les directrius. Per a Espanya i la conca mediterrània, això significa que els seus problemes ambientals, tot i que no estiguen documentats adequadament o estiguen documentats molt recentment, són tractats amb estratègies de control desenvolupades per a altres condicions climàtiques i que, possiblement, tenen poca utilitat en el nostre cas.

Com afecta l’ozó els vegetals

Els fotooxidants, i especialment l’ozó, han estat considerats perjudicials per a la vegetació des dels anys 1980, encara que a Califòrnia ja se’n van detectar els efectes en els anys 1960. És, però, durant la darrera dècada quan l’ozó s’ha convertit en un tema de preocupació a Europa, a causa dels indicis que les concentracions d’ozó que es presenten habitualment al nostre continent poden causar diversos efectes negatius sobre la vegetació, incloent-hi danys visibles a les fulles, reduccions en el creixement i en la producció i alteració de la sensibilitat enfront de tensions biòtiques i abiòtiques.

La contaminació per ozó, al contrari que la contaminació per fluorurs i per diòxid de sofre, no deixa residus que puguen ser detectats per tècniques analítiques en els teixits vius. Per tant, els danys en fulles o acícules són l’única prova fàcilment detectable en les zones afectades. Fins ara, els experiments s’han concentrat a explicar els mecanismes que produeixen la deterioració, més que no a identificar i caracteritzar els símptomes observats al camp, a escala regional. En tot cas, s’ha avançat molt en la comprensió dels mecanismes subjacents als efectes de l’ozó sobre conreus i, en menor mesura, sobre els arbres i altres plantes silvestres. Fins i tot s’ha constatat que l’augment de les concentracions d’ozó no solament té un efecte negatiu sobre la producció de fusta (s’han assenyalat disminucions de fins el 10%), sinó que poden produir situacions inestables en ecosistemes forestals, que poden provocar una disminució de la capacitat adaptativa als canvis en el futur. Per tant, els efectes a la llarga sobre els arbres poden arribar a alterar les funcions dels ecosistemes forestals, com també el seu paper en els balanços d’aigua i energia, la protecció del sòl enfront de l’erosió, la cobertura de la vegetació en zones de transició climàtica o, fins i tot, l’aparença estètica del paisatge. Alguns dels canvis més importants en les comunitats de plantes tenen a veure amb canvis en la composició d’espècies i en pèrdues de biodiversitat, particularment en àrees amb gran nombre de plantes endèmiques amb sensibilitat no coneguda a l’ozó. Abans d’abordar aquests problemes, però, cal fer estudis molt més detallats sobre la sensibilitat de les espècies en diferents condicions ambientals, incloent-hi, per exemple, estats nutricionals.

Les evidències que tenim avui dia suggereixen clarament que l’ozó es presenta a nivell troposfèric en concentracions capaces de fer malbé les fulles de les plantes sensibles. Encara que els danys visibles no inclouen totes les possibles formes de dany als arbres i a la vegetació natural (com ara canvis fisiològics abans que es presente el dany visible, reducció en el creixement, etc.), l’observació de símptomes típics sobre la part aèria de les plantes en el camp ha resultat ser una eina valuosa per a avaluar l’impacte de l’ozó ambiental en espècies sensibles a Europa i, a més, els estralls visibles es consideren el resultat de l’estrès oxidatiu, que produeix una cascada d’efectes adversos.

Per consegüent, de tots els contaminants atmosfèrics, l’ozó es considera avui dia un dels més importants, no solament a la conca mediterrània, sinó a tot Europa: els nivells crítics d’aquest contaminant recomanats per l’OMS per a la protecció de conreus i boscos se superen en la majoria dels països europeus. Per tant, es pot esperar que els danys causats per l’ozó en la vegetació es distribuesquen àmpliament per tot Europa i, especialment, en la conca mediterrània. En aquest sentit, en les dues darreres dècades s’han multiplicat els informes de danys visibles observats al camp produïts per aquest contaminant en la conca mediterrània. Des dels anys 1980, en el marc del “Programa internacional de cooperació per a l’avaluació i el seguiment dels efectes de la contaminació atmosfèrica als boscos”, s’ha anat realitzant una avaluació de la defoliació de les capçades dels arbres, en una Xarxa Europea de Seguiment de Danys (Nivell I). Hi ha, a més, una Xarxa Intensiva (Nivell II) en què es consideren més paràmetres. Els resultats indiquen que s’ha anat incrementant la defoliació, encara que, com que aquest paràmetre no és específic de la contaminació atmosfèrica, només permet detectar aquelles àrees amb problemes, que poden ser de caràcter divers.

Danys en fulles per l'efecte de l'ozó

Figura 3. Danys visibles en fulles observats al camp a la conca mediterrània. D’esquerra a dreta, Ailanhuts altissima, Pinus halepensis i Fraxinus excelsior. / Fotos: M. J. Sanz i V. Calatayud, 2001

Danys en plantes per l'efecte de l'ozó

Figura 4. De dalt a baix, danys produïts per ozó en fesol i síndria, observats al camp. La foto es va fer a la granja la Peira, a Benifaió (Ribera Alta) a l’estiu del 2000. I, baix, danys en la varietat de tabac Bel W3, utilitzada a València l’any 2001 per detectar nivells alts d’ozó. / Fotos: M. J. Sanz, 1999-2001

Fins avui, molts dels estudis realitzats sobre els efectes de l’ozó s’han realitzat en condicions controlades amb plàntules, i són pocs els estudis que han tractat l’aparició de símptomes en el camp i la seua relació amb les concentracions observades. La identificació dels danys visibles produïts per ozó ha estat utilitzada com una eina molt útil en determinades zones per a detectar la presència d’aquest contaminant i els seus efectes perjudicials. Recentment, han anat observant-se danys visibles produïts per l’ozó en el pi blanc (Pinus halepensis Mill.) en diverses parts de la conca mediterrània, de manera que aquesta espècie s’ha considerat com una bona bioindicadora de la presència d’ozó. Això posa de manifest, una vegada més, que els danys visibles poden ser una eina molt útil per a detectar les espècies potencialment sensibles a l’ozó a Europa, perquè aporten informació sobre les zones en què aquest contaminant assoleix nivells fitotòxics per a una o unes quantes espècies. Per això s’han utilitzat com un paràmetre complementari en alguns estudis pilot elaborats a les parcel·les de Nivell I de l’esmentada Xarxa Europea a Espanya. Els resultats del seguiment realitzat el 1998 a les parcel·les de Nivell I de Pinus halepensis indiquen que els danys visibles provocats per l’ozó (figura 3) estan bastant estesos a l’est peninsular i, a més s’ha elaborat una llista de més de 25 espècies d’arbres, arbusts i plantes herbàcies en què s’han observat símptomes deguts a l’ozó en diferents prospeccions a l’est peninsular. Com a conseqüència d’aquestes i d’altres troballes, recentment s’ha iniciat un programa a nivell europeu (Nivell II) per al reconeixement de danys per ozó, es disposa d’una pàgina web pública on es pot trobar el manual que se segueix en l’ICP-Forest, s’aporta una llista de plantes sensibles a l’ozó presents al continent europeu, i es proporciona informació gràfica per a ajudar a reconèixer els símptomes d’aquest contaminant.

Però no solament els ecosistemes naturals es veuen afectats per l’ozó. En efecte, a Espanya, en el període 1991-92, al camp d’experimentació de la granja Migjorn (delta de l’Ebre), es van detectar efectes deguts a la presència d’ozó en fesols i en síndries. Podem afirmar que alguns dels problemes de l’agricultura mediterrània s’han pogut relacionar directament amb les elevades concentracions d’aquest contaminant, i hi ha la forta sospita que alguns problemes fitosanitaris que s’han accentuat darrerament poden estar relacionats també amb aquests problemes.

L’extensió espacial del problema a nivell regional es confirma gràcies a l’observació de danys visibles que poden ser deguts a l’ozó en altres conreus mediterranis (figura 4) prospectats in situ a la costa est de la península Ibèrica: patates, vinya, cacaus, fesols, soia, tomates i varietats de tabac comercial en seguiments realitzats per tècnics de la Comunitat Valenciana en col·laboració amb CEAM i el CIEMAT.

Podem, doncs, concloure que totes aquestes proves confirmen que els fotooxidants, i especialment l’ozó, són un problema que afecta tota la conca del Mediterrani. La seua aparició va coincidir amb la instal·lació de grans complexos industrials a la costa mediterrània, a finals de la dècada de 1970. A més no hem d’oblidar que l’ozó és, també, un gas que contribueix a l’escalfament atmosfèric, com ha reconegut recentment el Panel Intergovernamental per al Canvi Climàtic en el seu darrer informe.

BIBLIOGRAFIA

Bastrup-Birk, A., Brandt, J., Zlatev, Z. i I. Uría, 1997. «Studying cumulative ozone exposures in Europe during a 7-year period». J. Geophys. Res. 102, D20, 23, 917-23,935.

Comissió Europea, 2001. «A global strategy for atmospheric interdisciplinary research in the European research area (AIRES in ERA)», EUR 19436. Office for Official Publications of the European Communities. Luxemburg.

Gangoiti, G., Millán, M. M., Salvador, R. i E. Mantilla, 2001. «Long-Range transport and re-circulation of pollutants in the Western Mediterranean during the RECAPMA Project». Atmos. Environ., 35: 6267-6276.

Lelieveld, J. i F. J. Dentener, 2000. «What controls tropospheric ozone?» J. Geophys. Res. 105, 3531-3551.

Millán, M. M., Salvador, R., Mantilla, E. i G. Kallos, 1997. «Photo-oxidant Dynamics in the Western Mediterranean in Summer: Results from European Research Projects». J. Geophys. Res., 102, no.D7, 8811-8823.

Sanz, M. J. i M. Millán, 1998. «The dynamics of aged air mases and ozone in the western Mediterranean: relevance to forest ecosystems». Chemosphere, 98: 1089-1094.

Sanz, M. J., Calatayud, V. i E. Calvo, 2000. «Spatial pattern of ozone injury in Aleppo pine related to air polution
dynamics in a coastal-mountain region of eastern Spain». Environmental Pollution, 108: 239- 247.

© Mètode 2002 - 34. Canvi global - Estiu 2002

Fundació Centre d’Estudis Ambientals del Mediterrani (CEAM), València.

Fundació Centre d’Estudis Ambientals del Mediterrani (CEAM), València.