El Ozono Troposférico (a Nivel del Suelo): Efectos Sobre la Salud Humana, Vegetación y Producción de Cosechas

La sociedad tecnológica contamina todo lo potencialmente contaminable. Día a día, surgen nuevas evidencias de los daños que se causan a la biosfera, salud humana, suelos, aire, aguas, etc. Incluso muchos ciudadanos cultos, se encuentran a menudo desconcertados al hablar del ozono como contaminante, ya que la capa de este instable y oxidante gas, que nos protege de los rayos ultravioletas cuando se encuentra en la estratosfera, resulta ser dañino en la troposfera. Si el agujero de ozono en las capas altas de la atmósfera deviene en un problema planetario de primera magnitud, el exceso de el 03 las bajas es muy pernicioso. Tales moléculas al nivel del suelo, son producto de las reacciones que se generan en la atmósfera por las emisiones de los vehículos y otras industrias mediante reacciones fotoquímicas. Este ozono, un fuerte oxidante, daña tanto la salud de la población, como  a la vegetación natural, afectando también la producción de los cultivos. Se habla pues de ozono bueno y ozono malo, términos que se me antojan un tanto desafortunados. Pero ese es otro asunto. Las concentraciones de este gas  aumentan con la radiación solar, así como con la temperatura en áreas que padecen una alta contaminación atmosférica. En consecuencia, la concentración del ozono puede alcanzar umbrales insalubres durante los veranos de los climas cálidos y soleados, bajo situaciones anticiclónicas. Como podréis leer hoy, en las dos noticias que os proporcionamos,  la situación resulta ser muy seria en las zonas densamente pobladas y urbanizadas sujetas a las condiciones ambientales ya descritas. Este es, por ejemplo, el caso de España y de la mayoría de los países de la cuenca Mediterránea. Todo apunta a que tal problema aumentará en el futuro, afectando espacialmente a países emergentes como China, Brasil o la India. Investigaciones aparecidas en el noticiero ARS, nos informan de los esfuerzos realizados por los científicos de EE.UU., con vistas a evaluar en tiempo real las concentraciones de ozono a ras del suelo, así como sus efectos negativos sobre las cosechas. Si, adicionalmente se dispone de predicciones meteorológicas, resulta viable predecir situaciones de alto riesgo. En la siguiente noticia, extraída de un rotativo español, se explica con bastante sencillez el problema, por lo que no nos vamos a extendernos hoy sobre este asunto. Lo que resulta un tanto indignante deviene de que la población no suela encontrase debidamente advertida por sus autoridades sanitarias, de cuando se elevan las concertaciones de esta gas por encima de lo niveles legalmente permisibles. Al parecer, las personas somos menos importantes que el tráfico de vehículos y las emisiones industriales. La economía primero y el ciudadano después. ¡Lamentable!. Así pues, la primera nota de prensa versa sobre el efecto del ozono troposférico en la salud, mientras la segunda explica las causas que han generado su incremento en las capas bajas de la atmósfera y los riesgos que inducen en la salud de los ciudadanos. Poco más podría añadir por mi parte. Tan solo haceros ver que, como ya os habréis preguntado, un gas puede ser beneficioso o contaminante en función del lugar en donde se ubique.

Juan José Ibáñez

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Hojas de las plantas en Condiciones normales y bajo altas concentraciones de ozono troposférico. Fuente: NASA

Monitoreando niveles de ozono a nivel del suelo desde el espacio

Por Don Comis; 29 de agosto de 2011. Noticiero ARS

Imágenes por satélite de la región del medio-oeste de EE.UU. muestran que más de 50 partes por mil millones de ozono a nivel del suelo podría reducir los rendimientos de soja por lo menos el 10 por ciento y podría costar más de 1 mil millones de dólares en pérdidas de cultivos, según científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS).

En un estudio de cinco años dirigido por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA por sus siglas en inglés), bióloga molecular Lisa Ainsworth y fisiólogo de plantas Fitz Booker con el ARS colaboraron con científicos universitarios en evaluar los daños causados por el ozono en los cultivos de soja en Iowa, Illinois e Indiana, utilizando equipo a nivel del suelo e instrumentos de satélites.

Ainsworth trabaja en la Unidad de Investigación del Cambio Global y la Fotosíntesis mantenida por el ARS en Urbana, Illinois, y Booker trabaja en la Unidad de Investigación de la Ciencia de Plantas mantenida por el ARS en Raleigh, Carolina del Norte. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del http://www.usda.gov/wps/portal/usda/usdahome (USDA por sus siglas en inglés), y esta investigación apoya la prioridad del USDA de responder al cambio climático.

La información provista por satélites es muy útil en estudiar el impacto del ozono en los rendimientos de cultivos porque esta información está disponible para las regiones rurales, donde no hay redes de monitoreo a nivel del suelo. Las observaciones por satélite, las cuales también están disponibles para los campos agrícolas en países sin redes a nivel del suelo, podrían proveer información imprescindible sobre el alcance global de reducciones en rendimientos debido a los niveles de ozono.

Los niveles de ozono en la mayoría de las áreas urbanas de EE.UU. han disminuido con mejoramientos en el control de emisiones, pero todavía son suficientemente altos para dañar los cultivos de soja, cacahuete, algodón, arroz, tomate y otros cultivos. Se espera que los niveles de ozono aumenten en países tales como China y la India con aumentos en la capacidad de las poblaciones crecientes de comprar coches y construir más plantas eléctricas. Otra preocupación es un aumento posible en los niveles de ozono en países en vías de desarrollo, donde las poblaciones no pueden soportar la pérdida de alimentos básicos tales como arroz y trigo.

Estos resultados de Ainsworth y Booker son coherentes con los de sus experimentos con SoyFACE (la Soja y el Enriquecimiento de la Concentración del Aire Libre) en cámaras abiertas al aire libre. SoyFACE involucra pruebas de plantas en las condiciones al aire libre bajo las condiciones atmosféricas pronosticadas para el año 2050. La coherencia de los datos provistos por satélite con las conclusiones de los experimentos de SoyFACE y los datos de instrumentos a nivel del suelo sugiere que los satélites proveen una manera eficaz de monitorear los daños causados por el ozono.

Las conclusiones de esta investigación fueron publicadas en la revista ‘Atmospheric Environment‘ (Medio Ambiente Atmosférico).

An investigation of widespread ozone damage to the soybean crop in the upper Midwest determined from ground-based and satellite measurements

Jack Fishman et al.

Received 16 November 2009;  revised 13 January 2010; accepted 14 January 2010.  Available online 20 February 2010.

Abstract Artículo Original

Elevated concentrations of ground-level ozone (O3) are frequently measured over farmland regions in many parts of the world. While numerous experimental studies show that O3 can significantly decrease crop productivity, independent verifications of yield losses at current ambient O3 concentrations in rural locations are sparse. In this study, soybean crop yield data during a 5-year period over the Midwest of the United States were combined with ground and satellite O3 measurements to provide evidence that yield losses on the order of 10% could be estimated through the use of a multiple linear regression model. Yield loss trends based on both conventional ground-based instrumentation and satellite-derived tropospheric O3 measurements were statistically significant and were consistent with results obtained from open-top chamber experiments and an open-air experimental facility (SoyFACE, Soybean Free Air Concentration Enrichment) in central Illinois. Our analysis suggests that such losses are a relatively new phenomenon due to the increase in background tropospheric O3 levels over recent decades. Extrapolation of these findings supports previous studies that estimate the global economic loss to the farming community of more than $10 billion annually.

Keywords: Air pollution; Crop damage; Ozone; Remote sensing; Soybean; Yield

España es el país de la UE que más días supera los límites de ozono

Europa alerta de niveles excesivos de este contaminante en el continente – Los países mediterráneos se llevan la peor parte en los informes oficiales

ELENA G. SEVILLANO – Madrid - 10/09/2011

La persistencia de altos niveles de contaminación por ozono en el aire alarma a la Unión Europea. El informe anual de la Agencia Europea del Medio Ambiente (EEA en sus siglas en inglés) constata que el límite de protección a la salud es superado habitualmente en 17 de los 27 países de la Unión. España, como en los dos años anteriores, es el país que más veces rebasó los niveles saludables de este gas irritante, que se genera en los meses de verano por la combinación del calor y el sol y el humo del tráfico. “Parece probable que para muchos Estados miembros cumplir con los objetivos se convierta en un auténtico desafío”, asegura el trabajo, que cubre el periodo entre abril y septiembre de 2010.

La concentración de gas se ha multiplicado por cuatro en un siglo. Lorca es la ciudad que más veces ha superado los máximos seguros. Las estaciones de medición de la contaminación españolas registraron 169 días en los que se superaron los 120 microgramos por metro cúbico de media en ocho horas, el límite a partir del cual se considera que la salud se puede ver afectada por este gas incoloro e inodoro que se genera sobre todo en verano, en días de mucha insolación, al producirse una reacción fotoquímica a partir, entre otros, del dióxido de nitrógeno que emiten los tubos de escape.

España fue así una vez más el país que más días superó ese umbral -existen otros dos, que obligan a informar a la población (al superar en una hora los 180 microgramos) o a alertarla (240 microgramos)- el verano pasado. Pero no estuvo sola. Otros 16 países registraron más de 25 días al año esos niveles elevados. La mayoría, en el área mediterránea, aunque el informe señala que también zonas del oeste y el centro de Europa tuvieron peores datos que en años anteriores.

El ozono es un contaminante atípico. Ni se huele ni se ve. Nada que ver con la boina que se instala cada cierto tiempo sobre ciudades como Madrid y que está formada por óxidos de nitrógeno y partículas en suspensión. El ozono troposférico -conocido como ozono malo, frente al bueno, el estratosférico, que hace de filtro de la radiación ultravioleta- se comporta, además, al revés que los otros contaminantes. No suele detectarse en lugares céntricos y atestados de vehículos de motor, sino en zonas tan poco sospechosas de respirar aire sucio como puedan ser la sierra o la Casa de Campo, en Madrid.

Es un contaminante secundario, que no se emite directamente sino que se forma fotoquímicamente, es decir, activado por la radiación solar”, explica José María Baldasano, catedrático de Ingeniería Ambiental en la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC). “Los precursores son los óxidos de nitrógeno que se emiten en procesos de combustión, básicamente en la generación de energía eléctrica y en el transporte (coches, aviones, barcos…), y los compuestos orgánicos volátiles de origen natural, de la propia vegetación”, añade.

Los niveles altos de ozono se dan en verano, con temperaturas altas y mayor radiación solar. “La formación actual de O3 [la fórmula del ozono] se debe a que ahora hay mucho más óxidos de nitrógeno que antes“, señala Baldasano. A finales del siglo XIX los niveles de ozono malo eran de 20 o 30 microgramos por metro cúbico, explica el catedrático. Ahora son de entre 80 y 90. “Este incremento se debe al desarrollo industrial y especialmente al proceso de urbanización y crecimiento de las ciudades con el uso del coche en el tráfico urbano“. El uso masivo del vehículo privado es, pues, culpable de buena parte del problema, pero la meteorología es la que determina si un verano es mejor o peor que el anterior.

España y los países mediterráneos, con mayor insolación y temperaturas más altas, parten con desventaja, tal y como destaca el informe de la agencia. “Debido a la situación del anticiclón de las Azores, en verano en la Península Ibérica predominan unas condiciones de alta estabilidad atmosférica, lo que favorece que el desplazamiento atmosférico sea lento y dé tiempo a las reacciones complejas de O3″, explica Baldasano.

Lo saben bien en Lorca (Murcia), donde se produjeron 127 de las 169 superaciones del umbral que registró España. “La llaman la ciudad del sol. Y no se ha bajado de 35 grados en todo agosto”, asegura Juan Carlos Casado, jefe de la sección de Ambiente Atmosférico de Murcia. “En el caso del ozono poco se puede hacer. No sirve con cerrar un chorro de emisión ni con controlar el tráfico. También influyen cosas como la ubicación de la estación de medición o la propia situación geográfica de la ciudad“, añade.

Las concentraciones elevadas de ozono “causan graves problemas de salud y dañan la vegetación“, señala el informe de la EEA, que en su página web añade que “unos 700 ingresos en hospitales de la UE en el periodo de marzo a octubre de 1995 pueden atribuirse a concentraciones de ozono superiores al umbral de protección de la salud”.

Los especialistas recuerdan que el ozono es un gas muy oxidante que irrita las vías respiratorias. “Los pacientes con procesos respiratorios crónicos, como el asma o la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (Epoc), muy frecuentes en la población general, tienen riesgo de padecer reagudizaciones, lo que se traduciría en más ingresos hospitalarios y más consultas médicas”, señala el neumólogo Ramón Fernández Álvarez, coordinador del área de enfermedades respiratorias de origen medioambiental de la Sociedad Española de Neumología.

No solo se trata de efectos puntuales derivados de picos de contaminación, sino también de problemas debidos a la exposición prolongada. En estos casos, explica el neumólogo, se puede producir “pérdida de función pulmonar y la aparición de síntomas respiratorios”, aunque puntualiza que influye la susceptibilidad individual. Y recuerda: “No hay que olvidar que los contaminantes también desencadenan fenómenos inflamatorios que afectan al riesgo cardiovascular“.

Cuando no se avisa a la población

Las Administraciones solo están obligadas a avisar a los ciudadanos si el ozono supera el llamado “umbral de información”: 180 microgramos por metro cúbico en una hora. En ese caso, que en Madrid ha sucedido 15 veces este verano, recomiendan usar transporte público y no hacer ejercicio al aire libre. Sin embargo, no es obligatorio dar el aviso aunque se incumpla otro límite legal, como es el de no rebasar más de 25 veces al año el “umbral de protección de la salud” (120 microgramos en una media de ocho horas). Organizaciones como Ecologistas en Acción reclaman que las autonomías, que tienen las competencias, avisen también en ese caso. “En lo que va de año, 11 estaciones de la Comunidad de Madrid han rebasado ese umbral”, recuerdan.

Un ciudadano puede estar haciendo ejercicio en un parque un día por la tarde y no enterarse de que a esa hora se superó el umbral hasta que lo lee en la prensa al día siguiente. Ecologistas ha sugerido informar en tiempo real mediante paneles, como los que se usan para las incidencias del tráfico. “Hay que concienciar de que tenemos que estar más alerta a la información sobre contaminantes ambientales, especialmente los pacientes con problemas respiratorios”, recomienda el neumólogo Ramón Fernández.

Las comunidades tienen muchos temores a comunicarlo al público. Falta información, aunque lo anuncien en sus webs. Deberían publicarlo abiertamente en los medios de difusión”, añade el catedrático José María Baldasano.

Autor:   Elena G. Sevillano

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