La polución en la Amazonia inhibe la fotosíntesis y perjudica la formación de lluvias

En un artículo publicado en PNAS, se presentan resultados de investigaciones realizadas en el marco del experimento GoAmazon

Por Peter Moon  |  Agência FAPESP – Está comprobado: la contaminación ambiental urbana producida en la ciudad de Manaos (la capital del estado brasileño de Amazonas) tiene una influencia directa –y potencialmente perjudicial– sobre la biogeoquímica de la selva amazónica. Por donde pasa, la pluma de polución interfiere en los mecanismos de producción de partículas de aerosoles, con consecuencias a su vez sobre los mecanismos de formación de nubes, su evolución y la producción de lluvias. La interacción de la pluma urbana con las emisiones naturales de la selva produce ozono en niveles que pueden ser fitotóxicos para la vegetación.

Esto es lo que muestra el artículo intitulado “La fotoquímica del isopreno sobre la Selva Amazónica”, que ha salido publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Se trata de uno de los primeros resultados de la campaña científica internacional GoAmazon, un gran experimento realizado a lo largo de 2014 y 2015 alrededor de la ciudad de Manaos, en cuyo marco se llevaron a cabo varios proyectos financiados por el Departamento de Energía de Estados Unidos (DoE, por sus siglas en inglés), la FAPESP y la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de Amazonas (Fapeam), entre otros socios.

En el proyecto encabezado por Artaxo, intitulado “GoAmazon: Interacción de la pluma urbana de Manaos con emisiones biogénicas de la Selva Amazónica”, que se desarrolló en el marco del Programa de Investigaciones sobre Cambios Climáticos de la FAPESP, se utilizaron entre otros recursos dos aviones de investigación con instrumental de última generación, que sobrevolaron extensivamente la Amazonia central durante el año 2014 (más información en: agencia.fapesp.br/20214).

“El enfoque de los estudios consistió en develar los mecanismos de interacción existentes entre las emisiones de Manaos y las de la selva”, dice Paulo Artaxo, docente del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (USP) y uno de los coordinadores del experimento GoAmazon. El científico, quien cuenta con alrededor de 400 trabajos publicados y más de 12 mil citas, fue uno de los cuatro brasileños citados a comienzos de este año entre los investigadores “más influyentes” del mundo por la empresa Thomson Reuters.

Según Artaxo, la selva emite naturalmente los llamados compuestos orgánicos volátiles (COVs) como parte de su metabolismo. Una vez en la atmósfera, los COVs interactúan con otros gases y se oxidan. Este proceso desempeña un papel fundamental en la formación de nubes y, por consiguiente, de la lluvia que cae en la región.

Y es en este punto donde la pluma de polución ambiental de Manaos muestra su influjo. Las emisiones que salen de las chimeneas industriales y de los escapes del parque de vehículos forman una pluma de contaminantes en la tropósfera sobre Manaos. Dicha pluma es transportada en forma continua por los vientos hacia zonas alejadas de la ciudad, generalmente en dirección hacia el oeste, formando una mancha atmosférica que se extiende por 100, 200 y hasta 300 kilómetros (km) de distancia.

Los gases contaminantes de la pluma alteran las reacciones químicas de los COVs en la atmósfera y producen más ozono y más partículas de aerosoles que los que se producirían naturalmente lejos de la presencia de la pluma de contaminación. “El ozono es un gas fitotóxico. Es tóxico para las plantas en altas concentraciones”, dice Artaxo.

La concentración normal de ozono en la tropósfera de la Amazonia es muy baja: de 10 a 15 partes por mil millones (ppmm) a la mitad del día. Por donde pasa la pluma contaminante de Manaos, las concentraciones de ozono se cuadruplican: trepan a 40 ó 50 ppmm. “Esta mayor concentración de ozono inhibe la fotosíntesis, pues hace que los estomas no se abran para su concreción. Como resultado de ello, las plantas absorben menos carbono de la atmósfera. En tales condiciones, la vegetación disminuye la fotosíntesis”, afirma Artaxo. “Una exposición de la vegetación a largo plazo a elevadas concentraciones de ozono derivaría en una merma de la cantidad de biomasa de la selva que esté bajo el influjo de la pluma de Manaos.”

Dicha reducción aún no se ha verificado in situ, subraya el físico brasileño. “Esta constatación resulta muy difícil. Requiere de un monitoreo a largo plazo. Sabemos acerca de la existencia del efecto nocivo de las altas concentraciones de ozono sobre las plantas gracias a los estudios en invernaderos artificiales. Cuando se somete a las plantas a concentraciones de ozono de 40 a 50 ppmm, la fotosíntesis experimenta una merma. Estamos diseñando en este momento nuevos experimentos que apuntan a cuantificar cuál sería el efecto de la pluma de Manaos sobre la selva”, añade Artaxo.

Interacciones entre partículas

Un segundo efecto importante que se observó en el experimento GoAmazon se refiere a las interacciones entre las partículas formadas por la interacción de los COVs naturales de la selva con los óxidos de nitrógeno emitidos por los coches y las industrias. Se observó una producción alta de partículas como producto de la interacción de la polución con las emisiones de la selva.

Estas partículas tienen efectos sobre los mecanismos de formación de nubes, al formar gotas menores, que tardan más para crecer y evolucionar, y así disminuyen potencialmente la cantidad de lluvia en nubes formadas a partir de la interacción entre la polución con las emisiones de la selva. “Aún no contamos con una cuantificación precisa de este efecto: hasta el momento sólo hemos estudiado sus mecanismos”, afirma Artaxo.

La comprensión de dichos efectos tendrá aplicación en toda la Amazonia, dado que la pluma de polución ambiental sobre la selva no constituye una exclusividad del área urbana de Manaos. La misma existe, en menor grado, en todas las otras ciudades amazónicas, tales como Belém y Santarém (en el estado de Pará), Porto Velho (en Rondônia) y Rio Branco (en Acre).

El artículo intitulado Isoprene photochemistry over the Amazon rainforest (doi: 10.1073/pnas.1524136113), firmado por Artaxo y Yingjun Liu, Joel Brito, Matthew R. Dorris, Jean C. Rivera-Rios, Roger Seco, Kelvin H. Bates, Sergio Duvoisin Jr, Frank N. Keutsch, Saewung Kim, Allen H. Goldstein, Alex B. Guenther, Antonio O. Manzi, Rodrigo A. F. Souza, Stephen R. Springston, Thomas B. Watson, Karena A. McKinney y Scot T. Martin, y publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, se encuentra accesible en la siguiente dirección: pnas.org/content/early/2016/05/10/1524136113.abstract.