Posts etiquetados con ‘aerosoles atmosféricos’

Del olor a tierra mojada a la transmisión aérea de las bacterias patógenas del suelo

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Fuente: Google imágenes

Ya os hemos narrado en otros post, actualmente se reconoce que los microorganismos viven en una biosfera y edafosfera globalizadas, siendo transportados por el aire a largas distancias, ya sean patógenos o no.  También pueden llovernos ranas, peces sapos y ¿culebras?, como os narramos e uno de los post previamente aludidos. Eso sí, el hombre y su alocada tecnología intenta emularlos de la forma más sangrienta, como esas bombas y misiles que también diluvian sobre las cabezas de muchos pobres o desheredados de la Tierra.

Hoy os vamos a mostrar un curioso trabajo que pretende explicar cómo pudieran dispersarse los microorganismos desde el suelo, a través del aire, tras los impactos de las gotas de lluvia, incluidos los que inducen enfermedades patogénicas. El contenido se basa en la siguiente nota de prensa reproducida y traducida de la original que llevaba por título: “A light rain can spread soil bacteria far and wide” (Una llovizna también puede ser un medio para la propagación lejana y amplia de bacterias), aparecida en el boletín de noticias TerraDaily, Como veis, el título no nos informa de novedad alguna, aunque la noticia “creo que sí”. Tan solo os traduzco los fragmentos más interesantes, pudiendo ver la nota de prensa original al final de este post. Vamos allá……

Utilizando imágenes de alta resolución, los investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT observaron el efecto de las gotas de lluvia que caían sobre un suelo seco cargado de bacterias. Cuando caen a velocidades que imitan a las de una lluvia ligera, a temperaturas similares a las que acaecen en las regiones tropicales, las gotas liberan aerosoles, algo así como un “rocío de niebla”, según los autores. Cada aerosol transportó hasta varios miles de bacterias del suelo. Los investigadores encontraron que estos microorganismos permanecieron vivos más de una hora después. (…) Si estas bacterias aerotransportadas fueran transportadas más lejos por el viento, podrían recorrer grandes distancias, antes de colonizar y asentarse en el suelo de la una nueva ubicación.

“Imagínese que una planta infectada con un patógeno en una zona determinada, así como que el agente patógeno se hubiera extendido por los suelos de los alrededores. En tal caso, la lluvia podría dispersarlo aún más. Las gotas artificiales de los sistemas rociadores también podrían producir este tipo de dispersión, por lo que la investigación en cuestión atesora implicaciones fitopatológicas, es decir, sobre el control de la dispersión de los patógenos”. Según los cálculos de los científicos que llevaron a cabo el estudio, la precipitación mundial pudiera ser responsable de entre el 1 y el 25 por ciento de la cantidad total de bacterias emitidas desde el suelo. (….).  A medida que las gotitas de agua entran en contacto con el suelo (caen sobre el mismo) atraparán pequeñas burbujas de aire de su superficie, elevándose después para estallar a través de la gotita, creando un spray que albergará gotitas más pequeñas de agua o aerosoles. En ese momento, el grupo propuso que este mecanismo pudiera explicar los orígenes delpetricor“- el característico olor a tierra que a menudo sigue a una tormenta de lluvia. Otros científicos se pusieron en contacto con ellos ya que habían “notado” que tal proceso podía ser el motivo desencadenante de una enfermedad concreta (más detalles en la nota de prensa original).

 En el laboratorio, el equipo examinó el efecto de la lluvia sobre tres especies no infectadas por bacterias del suelo patógenas, sobre seis tipos de suelo seco, entre los que se incluyeron arcilla, arcilla arenosa y arena. Los investigadores simularon la lluvia haciendo caer gotas individuales de agua desde varias alturas diferentes (condicionando pues su velocidad de descenso) sobre estos “suelos”, a través del agujero de un pequeño disco que se colocó justo encima, con vistas a capturar cualquier aerosol que estallara desde la superficie. También comprobaron si la temperatura era otra variable a tener en cuenta, variando la temperatura superficial del medio edáfico, Todo ello ayuda a emular distintas  intensidades de lluvia.

Encontraron que las gotitas produjeron el mayor número de aerosoles en suelos con temperaturas de alrededor de 86 grados Fahrenheit, similares a las que acaecen en las regiones tropicales. Las gotitas también producían más aerosoles cuando impactaban sobre los suelos de arcilla arenosa; La arena tendía a absorber las gotitas por completo antes de que se formaran burbujas o aerosoles. Los autores observaron mayores recuentos de aerosoles cuando las gotas cayeron a velocidades de entre 1,4 y 1,7 metros por segundo – aproximadamente la intensidad de una lluvia ligera o llovizna.  Justo a tal velocidad, el agua penetra en el suelo sin generar salpicaduras, pero lo suficientemente rápido como para atrapar aire, “Este último, confinado, libera burbujas que estallan, liberando así los aerosoles. Encontramos pues una  relación entre la distribución del tamaño del aerosol y el número de burbujas que explotan“.

Seguidamente, los investigadores firmantes del estudio recogieron los aerosoles que rociaron sobre el disco pequeño, transfiriéndolo a recipientes apropiados como para llevar a cabo un conteo del número de bacterias en cada aerosol. Encontraron que el número de bacterias variaba de cero a varios miles en una sola gota de esa agua de lluvia, dependiendo del tipo de suelo, la densidad de bacterias dentro de un suelo dado, la temperatura del mismo y la velocidad del impacto de las gotas.

El equipo identificó tres parámetros principales necesarios para estimar el número total de bacterias u otras partículas que pueden ser dispersadas por una sola gota de lluvia golpeando una superficie porosa: la densidad de bacterias y burbujas de aire en una superficie dada, así como un parámetro al que denominaron eficiencia de aerosolización, es decir la relación entre el número de bacterias en una superficie y el número de bacterias que finalmente se dispersan desde la misma.

Usando estos tres parámetros, los investigadores estimaron que el número total de bacterias dispersadas por las gotas de lluvia puede oscilar entre 10.000 billones y 800.000 billones de microorganismos al año. Como resultado, la precipitación global puede contribuir a liberar del 1,6 al 25% de la cantidad total de bacterias del sueloa tierra. Obviamente, se requiere más investigación con vistas a  reducir la gama de emisiones globales de bacterias por la lluvia, pero la generación de aerosoles por las aguas precipitaciones podría ser un importante mecanismo de transferencia de bacterias al medio ambiente. Finalmente, los investigadores que realizaron esta investigación se proponen ahora averiguar si este mecanismo pudiera ser también responsable de ciertas infecciones en humanos, animales y plantas, así como los impactos climáticos derivados de la formación de nubes, por la nucleación de hielo.

Juan José Ibáñez (más…)

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Laboreo, Erosión Eólica, Aspereza del Suelo y Calidad del Aire

Las partículas de polvo erosionadas desde el suelo son un problema con vistas a mantener una agricultura sustentable y la calidad del suelo, pero también afectan seriamente a la salud pública de los ciudadanos, como ocurre con las emisiones industriales, de vehículos, etc. El laboreo sin labranza, así como proteger el suelo con los residuos de las cosechas son técnicas sumamente útiles a la hora de paliar la cantidad emitida a la atmósfera de este tipo de partículas diminutas arrancadas del suelo por la erosión eólica. Sin embargo, tal práctica, según algunos colegas, no resulta siempre rentable, siendo preciso el uso del arado. Investigaciones recientes procedentes de EE.UU., dicen haber construido un aparataje de laboreo que reduce tales emisiones de polvo entre un 30-65%, principalmente cuando las parcelas agrícolas se encuentran en barbecho (desnudas de cubierta vegetal). Más aun, el suelo no resulta volteado, volviendo a dejar los horizontes o capas del suelo, más o menos en su disposición original. Al parecer, la biología del suelo tampoco se ve afectada, pero si ayuda a erradicar las enfermedades fúngicas, paliando también la emisión (pérdida) de materia orgánica particulada hacia la atmósfera, que de acuerdo a los autores se aproxima al 10% del total exportado (aunque esta vez no en forma de CO2) en los predios estudiados. Obviamente, tal modo de proceder evita o recupera la perniciosa compactación de los cm. superficiales del suelo (con independencia de que fuera generada por la maquinaria agrícola, el impacto de las gotas de lluvia, etc. –es decir se eliminan los sellos y costras, aunque personalmente albergo más dudas acerca de las que se ubican a mayor profundidad –suela de laboreo- inducida por el peso del utillaje muy pesado). En todo este proceso interviene la rugosidad del suelo, de tal forma que cuanto mayor sea esta, tanto menor resultara la pérdida de las partículas finas arrancadas del medio edáfico.  Sin embargo, otros factores determinantes que colaboran a paliar el problema resultan ser una buena agregación de las partículas del suelo, así como la propia humedad que atesore el medio edáfico cuando arrecian vientos de gran intensidad.

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Emisión de partículas finas de polvo en suelos bajo barbecho. Fuente. Portland State University

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Erosión del Suelo, Tamaño de Partículas, Aerosoles y Clima: ¿Cómo se fractura un Vaso de Vidrio? (Fractales e Invarianza a los Cambios de Escala)

¿Tiene un vaso de vidrio a mano? Por favor tírelo al suelo con fuerza y rómpalo. Seguidamente recoja los pedazos y cuéntelos en función de sus respectivos tamaños. ¿Qué es lo que obtiene? Nada más y nada menos (que no exacta en la magnitud de los trozos, obviamente) que unos datos  equivalentes a la distribución del tamaño de partículas que atesora el polvo atmosférico (aerosoles), eso si, entre otros muchos patrones que son conformes a la misma ley (por ejemplo frecuencia-tamaño de las cuencas de drenaje, magnitud-frecuencia de terremotos, extensión ocupada por los tipos de suelos o edafotaxa en un determinado territorio, etc. etc.). Y de este modo parece habarse dado un paso importante en el estudio del sistema climático, según nos informa la noticia de hoy. ¿De que patrón se trata?. Os he mentado en innumerables ocasiones. Hablamos de la Curva de Willis. ¿Cómo? De patrones invariantes a los cambios de escala, es decir de estructuras fractales o en su defecto de otras multifractales. Tal es el proceso de erosión eólica, que al arrancar los materiales del suelo, los transporta en el aire, condicionando el balance radiativo de la tierra y el régimen de precipitacionesDe darse otro patrón diferente, el comportamiento del clima también cambiaría. Algo de lo más simple y, por mucho que os pueda extrañar a algunos de vosotros también de lo más obvio, trivial e ubicuo en la naturaleza.  Sobre este tema versa el post de hoy.

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Tamaño de partículas en el polvo atmosférico Fuente NCAR & UCAR

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