Transferencia al Río de la Plata de compuestos nitrogenados atmosféricos procedentes del área metropolitana de Buenos Aires

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2007

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

DEPOSITO SECO - DEPOSITO HUMEDO - OXIDOS DE NITROGENO - DIOXIDO DE NITROGENO - ACIDO NITRICO GASEOSO - NITRATO AEROSOL - MODELOS DE DISPERSION ATMOSFERICA - RIO DE LA PLATA - AMBA - DRY DEPOSITION - WET DEPOSITION - NITROGEN OXIDES - NITROGEN DIOXIDE - GASEOUS NITRIC ACID - NITRATE AEROSOL - ATMOSPHERIC DISPERSION MODELS - DE LA PLATA RIVER - AMBA

Descripción:

Los contaminantes emitidos a la atmósfera pueden llegar a superficies libres de agua mediante los procesos de depósito seco y húmedo, como parte de los procesos de interacción atmósfera-superficie de agua. De esta forma, la atmósfera es uno de los medios desde el cual, algunas sustancias contaminantes pueden alcanzar el medio acuático (ríos, lagos, estuarios) y afectar la calidad del agua de este sistema. Entre las sustancias que presentan mayor potencial para causar daños en el medio acuático, se encuentran los compuestos de nitrógeno. Gran parte de los compuestos nitrogenados presentes en la atmósfera proviene de la actividad humana que se desarrolla en centros urbanos próximos a las zonas costeras. El Área Metropolitana de Buenos Aires (AMBA) se encuentra entre los diez mayores conglomerados urbanos del mundo y es la tercera mega-ciudad de América Latina. Debido a su ubicación geográfica, cantidades significativas de óxidos de nitrógeno (NOx) provenientes del gran número de fuentes existentes en la zona urbana pueden ser transportados y transferidos hacia las aguas del Río de la Plata. Anualmente, el viento transporta los contaminantes desde la ciudad hacia el río durante el ~40% del tiempo. En este trabajo se presenta la primera evaluación de la transferencia de nitrógeno (N) atmosférico proveniente de fuentes de emisión de NOx en el AMBA, a las aguas costeras del Río de la Plata. Se consideran las emisiones provenientes de las fuentes areales (vehículos, actividades residencial, comercial y de pequeñas industrias, y operaciones de los aviones en los principales aeropuertos) y de fuentes puntuales (chimeneas). Se evalúan los depósitos seco y húmedo de compuestos nitrogenados atmosféricos mediante el desarrollo y la aplicación de modelos de dispersión atmosférica, y se analizan los principales factores que controlan estos procesos en la capa límite atmosférica. Se desarrolló el modelo de dispersión-reacción-depósito DAUMOD-RD para evaluar las concentraciones en aire de compuestos de N secundarios y el depósito total (seco y húmedo) de estas especies sobre una superficie de agua, cuando las emisiones de NOx provienen de un gran número de fuentes areales, como por ejemplo, una ciudad costera. El modelo DAUMOD-RD incluye: (i) un módulo para evaluar las concentraciones en aire de dióxido de nitrógeno (NO2), ácido nítrico (HNO3) gaseoso y nitrato (NO3-) aerosol que se generan a partir de las emisiones de NOx, (ii) un módulo para estimar el flujo de depósito húmedo, y (iii) un módulo para evaluar el flujo de depósito seco de estas especies sobre una superficie de agua. Las tasas de transformación química para la formación/remoción de estas especies son evaluadas en forma horaria en función de las condiciones atmosféricas. El depósito seco de los compuestos nitrogenados es parametrizado aplicando el método de las resistencias, en función de las condiciones atmosféricas, de las características de las especies (difusividad en aire, solubilidad y reactividad en agua, y velocidad de sedimentación de las partículas de aerosol) y de la rugosidad de la superficie. El flujo de depósito húmedo es calculado aplicando coeficientes de limpieza dependientes de la intensidad de la precipitación y de la especie contaminante. Asimismo, para estimar el aporte de las emisiones provenientes de las principales fuentes puntuales localizadas en el AMBA, se aplicó el modelo de dispersión atmosférica CALPUFF, recomendado por la Agencia de Protección del Ambiente de los Estados Unidos (US. EPA). Las parametrizaciones de las reacciones químicas y de los procesos de depósito incluidas en el modelo desarrollado DAUMOD-RD y en el modelo CALPUFF, son similares. Ambos modelos fueron aplicados sobre una superficie de río de ~2339 km2 frente a la costa del Área Metropolitana de Buenos Aires, con una resolución espacial de 1km2, utilizando tres años (1999-2001) de información meteorológica horaria y datos de emisión de NOx en el AMBA. Para el periodo analizado, se obtuvo que el depósito anual medio de N total (=N-NO2 + N-HNO3 + N-NO3-) es 30 kg-N km-2 año-1. Los depósitos secos de N-NO2, N-HNO3 y N-NO3- contribuyen a este valor con el 44%, 22% y 20%, respectivamente; mientras que los depósitos húmedos de N-HNO3 y N-NO3-, representan el 3% y 11%, respectivamente. El relativamente bajo (14%) aporte del depósito húmedo resulta de la escasa (5.4%) ocurrencia de horas con precipitación en situaciones de viento hacia el río. Mensualmente, el depósito de N total varía entre 2-3 kg-N km-2 mes-1. Los aportes relativos de las distintas especies de N varían estacionalmente. Durante los meses de invierno, la mayor contribución está dada por los depósitos de NO2 y NO3- aerosol, controlados principalmente por la frecuencia de vientos hacia el río. En el verano, la actividad fotoquímica y la estabilidad de la atmósfera dan lugar a una mayor contribución del depósito de HNO3 gaseoso. Los resultados muestran que el depósito húmedo mensual de N presenta una variación interanual significativa en función de la variación de la intensidad de la precipitación en horas con viento hacia el río. Se presentan las distribuciones horizontales del depósito de N en el área de río considerada. El flujo de depósito anual de N total presenta un marcado gradiente, con valores que se reducen a la mitad de los máximos flujos costeros (de hasta ~137 kg-N km-2 año-1) a ~5 km de la costa. El aporte relativo del depósito húmedo al depósito de N total varía entre el 9% en aguas costeras y el 23% a ~30 km de distancia de la costa. Los mayores valores de depósito de N total se presentan frente a la Ciudad de Buenos Aires y hacia el Norte, como consecuencia de la mayor frecuencia de vientos provenientes del sector SE-SW. Sin embargo, las zonas del río donde el depósito de N es mayor pueden ser distintas en diferentes meses del año de acuerdo con las rosas de vientos mensuales. Estas variaciones suelen ser significativas en las distribuciones horizontales del depósito húmedo. Los valores de depósito seco y húmedo de N estimados por los modelos han sido comparados con valores de depósito de N obtenidos para aguas costeras de distintas partes del mundo. Los máximos flujos de depósito seco mensual obtenidos para el depósito en el Río de la Plata varían entre 7-13 kg-N km-2 mes-1, siendo comparables a los obtenidos por otros autores. Sin embargo, los máximos flujos de depósito húmedo obtenidos (1-3 kg-N km-2 mes-1) son alrededor de un orden de magnitud menor que los valores reportados para otras zonas costeras del mundo. Este resultado se debe a la baja frecuencia de horas con viento hacia el río y ocurrencia de precipitación. Asimismo, se estimaron los aportes relativos de los distintos tipos de fuentes de emisión al depósito total de N atmosférico total. La contribución de las fuentes areales al depósito de N total varía espacialmente entre el 48-89%, siendo mayor en aguas cercanas a la costa. En toda el área considerada del Río de la Plata (2339 km2), el 73% del nitrógeno atmosférico depositado proviene de las emisiones de las fuentes areales.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4214_PinedaRojas