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11/11/2016

Colectores de agua de lluvia basados en resinas, una herramienta útil para medir la deposición atmosférica de nitrógeno

Vista de la cuenca del Torrent de La Mina (término municipal de El Brull, macizo del Montseny)
La actividad humana ha provocado un aumento de las emisiones de compuestos de nitrógeno. El uso de colectores de lluvia basados en resinas permitirá un muestreo más espaciado en el tiempo de la deposición de nitrógeno que con colectores convencionales. Ello posibilitará extender los muestreos en zonas de difícil acceso, como las zonas montañosas que por otra parte, son las más sensibles.
Vista de la cuenca del Torrent de La Mina (término municipal de El Brull, macizo del Montseny)

La alteración global del ciclo del nitrógeno (N) ha provocado un aumento de la deposición de N que puede repercutir negativamente en los ecosistemas causando, por ejemplo, su eutrofización (exceso de nutrientes para el ecosistema) o produciendo una pérdida de biodiversidad. Un estudio reciente de modelización de la deposición de N en hábitats de la Red Natura 2000 en España ha puesto de manifiesto que las zonas culminales de los Pirineos y de la Cordillera Cantábrica, así como algunas zonas montañosas de encinares en el entorno de Barcelona y Madrid, reciben una deposición de N por encima del umbral que se considera seguro para la protección de los ecosistemas (García-Gómez et al. 2014). Estas áreas en zonas montañosas de topografía compleja son de difícil acceso, lo cual dificulta su monitorización. Sin embargo, son las que necesitan una mayor atención por ser las más vulnerables a la deposición atmosférica.

Tradicionalmente, la deposición atmosférica se ha medido con los llamados colectores de deposición húmeda o colectores de deposición global. Los colectores de deposición húmeda están expuestos a la atmósfera solamente cuando llueve, disponiendo una tapa que se aparta al inicio de la lluvia, el mecanismo de la cual requiere de alimentación eléctrica. Los colectores de deposición global están formados por un embudo conectado a una botella recolectora. No necesitan conexión eléctrica y, por lo tanto, son más económicos. En ambos casos se recomienda un muestreo semanal para evitar que haya transformaciones químicas en el agua antes de ser recogida y transportada al laboratorio.

Los colectores de resinas de intercambio iónico consisten en un embudo que, en lugar de una botella recolectora, tiene un tubo lleno de resina (Amberlite IRN150). La lluvia captada por el embudo circula hacia la resina donde se efectúa el intercambio que retiene los compuestos nitrogenados que nos interesan: los iones NH4+ i NO3- . Puesto que los iones de la lluvia quedan retenidos en las resinas, el muestreo de estos colectores puede ser más espaciado en el tiempo que el de los colectores tradicionales (Fen y Poth, 2004).

La técnica del CREAF Irene Fraile preparando un colector de trascol (agua que ha cruzado la copa del bosque) en un encinar de la vall de La Castanya (terme d'El Brull, massís del Montseny)
La técnica del CREAF Irene Fraile preparando un colector de trascolación (agua que ha cruzado la copa del
bosque) en un encinar de la valle de La Castanya (término municipal de El Brull, macizo del Montseny)


Debido a que los colectores de resinas son económicos y permiten reducir sustancialmente el número de visitas de muestreo, pueden ser una buena solución para la obtención de registros temporales largos con una adecuada replicación en zonas de difícil acceso y que ahora están insuficientemente caracterizadas.

En este estudio se ha avaluado la respuesta de colectores de resinas en comparación con los tradicionales. Para ello, se instrumentaron 3 parcelas de encinar (cerca de Barcelona, Madrid y Pamplona) con colectores convencionales y de resinas. Se instalaron de 2 a 4 colectores de deposición global y de 8 a 12 colectores de trascolación (agua que ha cruzado la copa del encinar) de los dos tipos.

Las resinas mostraron una excelente eficiencia de absorción. No obstante, la comparación de resultados de deposición de N según los dos métodos de recolección muestra un mejor ajuste para el NO3- que para el NH4+, tal y como también se ha encontrado en otros estudios (Fenn y Poth, 2004). Se han identificado diversos procesos que explican este hecho, como que las resinas contienen grupos de aminas que pueden liberar NH4+ o la posibilidad de que en el agua recogida en el colector convencional se puedan producir procesos que retiren NH4+ de la muestra (nitrificación, volatilización de NH4+). Se recomienda utilizar blancos de las resinas en el campo para poder corregir algunas de estas fuentes de variación.

Anna Avila Castells
Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF)
Facultat de Ciències
anna.avila@uab.cat

Referencias

Texto a partir de:

García-Gómez, H, Izquieta, S., Aguillaume, L, González-Fernández, I., Valiño, F., Elustondo, D., Santamaría J.M., Avila A., Fenn M.E.,  Alonso, R. Atmospheric deposition of inorganic nitrogen in Spanish forests of Quercus ilex measured with ion-exchange resins and conventional collectors. Environmental Pollution, 2016 Sep; 216:653-61. doi: 10.1016/j.envpol.2016.06.027.

Citas:

Fenn, M.E., Poth, M.A. Monitoring nitrogen deposition in throughfall using ion exchange resin columns: a field test in the San Bernardino Mountains. Journal Environmental Quality, 2004: 33; 2007-2014.

García-Gómez, H., Garrido, J.L., Vivanco, M.G., Lassaletta, L., Rábago, I., Àvila, A, Tsyro, S., Sánchez, G., González Ortiz, A, González-Fernández, I., Alonso, R. Nitrogen deposition in Spain: Modeled patterns and threatened habitats within the Natura 2000 network. Science Total Environment, 2014: 485-486, 450–460.

 
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