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III Taller sobre implicaciones en política pública de nuevos hallazgos científicos
sobre contaminación atmosférica: contaminantes tóxicos en aire
Depositación atmosférica de N y su impacto
en ecosistemas
María Arróniz Crespo
Monterrey, agosto 2009
Depositación atmosférica de N
¿Por qué es importante?
Problema ambiental muy complejo que es necesario comprender
Esencial para la vida: nutriente y componente atmosférico (N2)
S ha
Se
h d
duplicado
li d ell aporte d
de nitrógeno
i ó
reactivo
i en ell medio
di naturall
Aumento del 78% desde 1970
Demanda de comida
sin fertilizantes
Demanda de energía
con fertilizantes
co
e a es
40 % existe gracias a los fertilizantes
Transporte
Galloway et al., (2004) Biogeochemistry, 70: 153-226
Industrialización
Depositación atmosférica de N
¿Por qué es importante? Impacto en ecosistemas
Altera el ciclo natural del nitrógeno
NH3
NH4
HNO3
NO
NO
x
x
HNO3
Industrial &
ttransport
a spo t
activities
NH4
NO3
Influencia humana: 10-40 Kg N ha-1 año-1, depósito natural: ~0.5 Kg N ha-1 año-1
Matson et al., (2002) Ambio, 31: 113-119
Depositación atmosférica de N
¿Por qué
¿
q es importante?
p
Impacto
p
en ecosistemas
Fuerte impacto en la salud de los ecosistemas
3ª causa de pé
3
pérdida
d da de b
biodiversidad
od e s dad
Thuiller, W. (2007) Nature, 448: 550-552
Stevens et al., (2004) Science, 303: 1876-1879
Depositación atmosférica de N
¿Por qué
¿
q es importante?
p
Impacto
p
en ecosistemas
Cambios en el funcionamiento y la estructura de los ecosistemas
Tipo de ecosistema, demanda de N y capacidad de retención, tipo de uso de suelo,
ti d
tipo
de suelo,
l ttopografía,
fí clima
li
y lla ttasa, momento
t y fformas de
d N
• Reduce el pH del suelo
• Aumenta la disponibilidad de N
• Reduce la disponibilidad de cationes
• Aumenta la limitación de P
• Altera la cantidad y calidad de los restos vegetales
• Altera las relaciones de retroalimentación planta - suelo
Efectos tóxicos directos:
• Ruptura de la membrana celular
• Pérdida de solutos celulares
• Disfunciones en la regulación del pH celular
• Desequilibrios nutricionales
Cambios en la composición de especies
Manning et al., (2008) Oecologia, 157: 661-673
Depositación atmosférica de N
¿Por qué es importante? Impacto en ecosistemas
Asociado a diferentes procesos del cambio global:
• Óxidos
Ó idos nitrosos
nitrosos: efecto in
invernadero
ernadero (N2O) y degradación de la capa de oozono
ono
• Formación de ozono troposférico
• Ácido nítrico: lluvia ácida
• Nitratos: hypoxia y eutrofización
Galloway et al., (2004) Biogeochemistry, 70: 153-226
Depositación atmosférica de N
¿Por qué es importante? Impacto en la salud humana
Las especies reactivas de nitrógeno pueden afectar la salud humana
En aire:
1.- No hay efectos tóxicos graves directos
2.- Sí indirectos, promueve la formación de smog y ozono troposférico:
problemas respiratorios y oculares
En agua:
1.- Efectos de la alta concentración de nitratos en agua son poco conocidos
2.- Relacionan: metahemoglobinemia o síndrome del bebé azul, productos
carcinogénicos (nitrosaminas), riesgos en la reproducción
Galloway et al., (2008) Science, 320: 889-892
Depositación atmosférica de N
D
Deposición
i ió d
de Nit
Nitrógeno:
ó
un problema
bl
global
l b l
Estimación de la depositación de N global (1990 – 2050)
1990
Tasas altas en áreas con elevada biodiversidad
Amenaza para la biodiversidad de nuestro planeta
Phoenix. et al (2006) Global Change Biology, 12, 470-476
2050
Depositación atmosférica de N
Depositación atmosférica de nitrógeno en México:
¿es un problema ambiental?
Estimaciones internacionales : Sí
Estudios realizados en el p
país ((18 trabajos):
j ) Sí
Mark Fenn, M. Pérez Suárez, D. Alvarado,
Informes de depostitación y emisión realizados en el país:
Informe Anual Calidad del Aire 2007 (SIMAT): tendencia no es clara o ascendente
Informe Anual de Precipitación ácida 1999 (SIMAT): tendencia variable o disminución
Inventario Nacional de emisiones de México, 1999: No evalúa
No contamos con la suficiente información p
para p
poder realizar una
evaluación correcta
Depositación atmosférica de N
Red de depositación atmosférica en torno a DF:16 estaciones (SIMAT)
2008 ((kgg N ha-1 yyr-1)
27 kg N ha-1 yr-1
45 kg N ha-1 yr-1
Valores críticos:
10-20 kg N ha-1 yr-1
Depositación atmosférica de N
Emisiones de nitrógeno total (NOx + NHx) en 1999
Estados
Distrito Federal
Baja California
Campeche
Coahuila
Chiapas
Chihuahua
Durango
Guanajuato
Guerrero
Hidalgo
Jalisco
México
Michoacán
Nuevo León
Oaxaca
Puebla
San Luis Potosí
Sinaloa
Sonora
Tabasco
Tamaulipas
Veracruz
Yucatán
Zacatecas
Emisiones (kt)
99.332
51.576
57.886
184.039
116.387
106.757
66.763
102.726
83.902
88.381
222.261
163.055
123.271
100.218
93.925
97.334
64.622
101.074
90.434
69.646
94.106
234.913
56.774
55.809
36 kg N ha-1 yr-1
Depositación atmosférica de N
Depositación atmosférica de nitrógeno en México:
¿qué podemos hacer?
Más información sobre el depósito atmosférico: ampliar la red de
depositación atmosférica (húmeda y seca)
Desarrollar redes de bioindicación de la depositación atmosférica de
nitrógeno
Desarrollar modelos de depositación
p
de nitrógeno
g
a nivel nacional
Impacto de la depositación de nitrógeno sobre los ecosistemas mexicanos
Establecer valores críticos para los ecosistemas mexicanos
Facilitar información para desarrollar políticas preventivas y de
recuperación
ió
Bioindicación de la depositación atmosférica de N
Establecimiento de una red de bioindicación de la depositación de
nitrógeno en México: estudio piloto
Braunia secunda
Tillandsia usneoides
L t d ti viticulosoides
Leptodontium
iti l id
Tillandsia recurvata
Bioindicación de la depositación atmosférica de N
Selección de especies potenciales en condiciones reales de contaminación
El Chico
27 kg N ha-1 yr-1
45 kg N ha-1 yr-1
Dínamos
Ajusco
Bioindicación de la depositación atmosférica de N
Resultados época seca y húmeda : actividad de la enzima FME
Zona bajo efectos de la
contaminación
Zona control
100
80
-1
p-NP
P liberado (nm
mol g PS )
90
-1
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
120
Bioindicación de la depositación atmosférica de N
Resultados época seca y húmeda : actividad de la enzima NRi
Zona bajo efectos de la
contaminación
Zona control
40
n mol NO 2 m
min -1 g -1 PS
35
30
25
20
15
10
5
0
0
20
40
60
80
100
120
Depositación atmosférica de N
Agradecimientos
Dr. Erick De la Barrera Montppellier (CIEco, UNAM)
Dr A.
Dr.
A Ken Oyama Nakagawa (CIEco,
(CIEco UNAM)
Dr. Claudio Delgadillo Moya (Instituto de Biología, UNAM )
Dr. Javier Álvarez ((Facultad de Ciencias,, UNAM))
Dra. Beatriz Cárdenas (INE)
Dra. Julia Griselda Cerón Bretón (Universidad Autónoma del Carmen)
Abraham Ortínez Alvarez (INE)
Cristina Ortuño Mojica (SIMAT)
Estudiantes y otros colaboradores:
Elsa Yadira Barrios Hernández
Hernández, Adelino Arciga Pedraza
Pedraza, Lizbeth
Guzman, Oswaldo Nuñez Castillo, Dr. Roberto Lindig Cisneros