Contaminantes orgnicos persistentes SEMIVOLATILIDAD Y PERSISTENCIA TRANSPORTE ATMOSFRICO

Contaminantes orgánicos persistentes SEMIVOLATILIDAD Y PERSISTENCIA TRANSPORTE ATMOSFÉRICO A LARGA DISTANCIA DISTRIBUCIÓN GLOBAL

Circulación general de las masas de aire en la Tierra Circulación general del Ecuador hacia los Polos. Tiempo de mezcla de aire entre hemisferios ~ 1 año

Distribución global de POPs en función de la temperatura Compuestos volátiles (CFCs), T< -50 o. C Pv > 10 Compuestos de volatilidad intermedia (HCB, PCBs 1 -4 Cl, HCHs), T < -30/-15 o. C Pv = 10 -2 - 1 ZONA POLAR Tm = -12/-7 o. C ZONA BOREAL Tm (alta montaña) = -10/1 o. C ZONA TEMPLADA Compuestos poco volátiles (DDT, PCBs 4 -8 Cl, toxafeno), T< 10 o. C Pv = 10 -4 – 10 -2 Compuestos no volátiles (HAP nº anillos >4, mirex) T =15 -30 o. C Pv < 10 -4 Tm (alta montaña) = -2/8 o. C Tm = 10 -20 o. C AREA DE EMISION (CALIDA) Tm = 20/27 o. C

POPs en organismos Schindler et al. , (1995). Science of the Total Environment, 160/161, 117. [C organismos] [C agua o aire] [C organismos] FACTOR DE BIOMAGNIFICACIÓN = [C en su alimento] FACTOR DE BIOACUMULACIÓN =

USES OF PCBs From K. Breivik, A. Sweetman, J. M. Pacyna, K. C. Jones, Sci. Total Environ. 290, 181 -198 (2002)

HCHs en agua de mar. Distribución latitudinal

POPs en muestras de vegetación r = 0, 482 (n = 90) r = 0, 033 (n = 90) Simonich y Hites (1995), Science, 269, 1851 -1854

POPs en muestras de vegetación Calamari et al. , (1991). Environmental Science and Technology, 25, 1489 -1495

LAGOS DE ALTA MONTAÑA ESTUDIADOS

Propiedades Por encima de la línea de árboles Lejos de influencias antropogénicas Oligotróficos Hidrología dominada por precipitación atmosférica

Distribución y procesos en el medio ambiente Intercambio vegetación-aire Partición Gas-Partícula Gas Deposición seca Deposición húmeda Fotodegradación Intercambio suelo-aire Intercambio Gas-Superficie acuosa Transporte hidráulico Bioacumulación Disuelto Pv = presión parcial de vapor (Pa) 3 S = solubilidad en agua (moles/m ) BFC = factor de bioacumulación H= constante de la Ley de Henry (Pa m 3/mol) Kow = coeficiente de reparto octanol-agua Koc=coeficiente de reparto agua-carbono orgánico Sedimentación

PECES

a-HCH 1. 00 FISH (ALTITUDE) g-HCH 10. 00 R 2 = 0. 0197 2 R = 0. 0845 HCB 10. 00 4, 4'-DDE 1000. 0 2 R = 0. 0691 1. 00 0. 10 R = 0. 6319 100. 0 0. 10 R 2 = 0. 0611 10. 01 0 1000 2000 3000 PCB-101 10. 0 1000 2000 3000 0. 1 0 PCB-118 10. 00 R = 0. 3264 R = 0. 7128 1. 00 1000 2000 3000 PCB-153 100. 0 2 2 1. 0 0. 01 0 PCB-52 10. 0 2 0. 1 0 1000 10. 0 0 1000 2000 3000 PCB-180 10. 00 R 2 = 0. 5766 R 2 = 0. 596 10. 00 1. 0 3000 PCB-138 100. 00 R 2 = 0. 6074 2000 1. 00 0. 1 1. 0 0. 01 0 1000 2000 ALTITUDE (m) 3000 0. 10 0. 01 0 1000 2000 ALTITUDE (m) 3000 FISH (TEMPERATURE) a-HCH 1. 00 10. 00 g-HCH 10. 00 1. 00 0. 10 HCB R 2 = 0. 281 2 100. 0 0. 10 R = 0. 5527 10. 0 R 2 = 0. 0661 282 278 274 ALTITUDE (m) 270 PCB-101 10. 01 282 10. 00 278 274 270 ALTITUDE (m) R = 0. 2742 1. 00 278 274 270 100. 0 PCB-153 R 2 = 0. 7737 10. 0 1. 0 0. 1 282 ALTITUDE (m) PCB-118 R 2 = 0. 577 2 0. 01 282 10. 00 PCB-52 2 R = 0. 0009 1. 00 1. 0 R 2 = 0. 1046 0. 01 100. 00 10. 00 278 274 270 ALTITUDE (m) 0. 10 282 PCB-138 R 2 = 0. 774 10. 00 278 274 270 ALTITUDE (m) PCB-180 R 2 = 0. 8114 1. 00 0. 10 0. 1 282 4, 4'-DDE 1000. 0 278 274 270 TEMPERATURE (ºK) 0. 01 282 1. 0 0. 1 278 274 270 TEMPERATURE (ºK) 282 0. 10 278 274 270 TEMPERATURE (ºK) 0. 01 282 278 274 270 TEMPERATURE (ºK)

SEDIMENT INVENTORIES 1978 -present (ALTITUDE) HCB 1 10 2 R = 0. 0006 4, 4'-DDE PCB-52 1 R 2 = 0. 1958 2 R = 0. 2297 R 2 = 0. 0009 1 0. 01 0. 01 400 1000 1600 2200 2800 0. 1 PCB-101 1 PCB-118 0. 01 400 1000 1600 2200 2800 1 PCB-153 0. 01 400 1000 1600 2200 2800 PCB-180 PCB-138 1 R 2 = 0. 5295 0. 01 0. 001 400 1000 1600 2200 2800 1 R 2 = 0. 4582 R 2 = 0. 7611 0. 01 0. 01 R 2 = 0. 5825 0. 001 400 1000 1600 2200 2800 ALTITUDE (m) SEDIMENT INVENTORIES 1978 -present (TEMPERATURE) 1 HCB 10 4, 4'-DDE 1 2 R = 0. 0035 R 2 = 0. 1192 1 0. 01 PCB-52 1 2 R = 0. 0266 0. 1 0. 01 282 0. 1 PCB-101 2 R = 0. 2458 0. 1 278 274 270 PCB-118 0. 01 282 1 278 274 270 PCB-153 0. 001 282 1 R 2 = 0. 7248 0. 01 0. 1 278 274 270 PCB-138 0. 01 282 1 R 2 = 0. 6725 0. 1 278 274 270 PCB-180 R 2 = 0. 6342 0. 1 R 2 = 0. 32 0. 001 282 278 274 270 TEMPERATURE (ºK) 0. 01 282 278 274 270 TEMPERATURE (ºK)

PERCENTAGE OF VARIANCE EXPLAINED A 60 B C BB PCB 28 PCB 52 PCB 101 PCB 118 PCB 153 PCB 138 PCB 180 40 20 0 -20 -40 -60 TEMPERATURE LOCATION /LOCATION /TEMPERATURE

COMPARISON OF TEMPERATURES AVERAGE AIR TEMPERATURES OF THE HIGHEST LAKES: 2, 1ºC AVERAGE WINTER TEMPERATURES OF THE HIGHEST LAKES: -7, -12ºC SEA LEVEL MEAN TEMPERATURES: 5 -10ºC

PHASE CHANGE PSEUDO-ENTHALPIES lg (P) = - H/RT + const H = S·R·ln(10) S = slope R = 8. 314 J·ºK·mol-1

ENTHALPIES SEDIMENT: 117 -128 k. J mol-1 FISH: 225 -279 k. J mol-1 VOLATILIZATION: 86 -97 k. J mol-1 SOLUBILIZATION: 45 -48 k. J mol-1 TOTAL: 131 -128 k. J mol-1

ARCTIC ENVIRONMENTS VS. HIGH ALTITUDE LAKES AVERAGE COMPOSITION OF ORGANOCHLORINE COMPOUNDS IN TROUTS FROM ARCTIC REGIONS AND LAKES HIGHER THAN 2, 000 m a. b. s. l. Arctic regions trout data: S. M. Allen-Gill, C. P. Gubala, R. Wilson, D. H. Landers, T. L. Wade, J. L. Sericano and L. R. Curtis. Organochlorine Pesticides and Polychlorinated Biphenyls (PCBs) in Sediments and Biota from Four US Arctic Lakes. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 33, 378 -387 (1997)

MECANISMOS DE TRANSPORTE: NIEVE

PUNTOS DE MUESTREO DE NIEVE

CONCENTRACIONES DE COMPUESTOS ORGANOCLORADOS EN NIEVE

RELACIÓN ENTRE LAS CONCENTRACIONES DE LOS PCBs Y LA ALTURA PCB 28 3 2 3 y = 0, 0043 x - 8, 5713 R 2= 0, 49 2 1 log Conc. (ng/l) 1 0 1800 0 2800 1800 2300 PCB 118 PCB 52 PCB 101 4 3 2 y = 0, 0012 x - 0, 4946 1 R 2 = 0, 78 0 2300 2800 1800 y = 0, 0018 x - 1, 7460 PCB 153 3 3 2 2 2 0 1800 y = 0, 0020 x - 2, 6682 R 2 = 0, 88 2300 1 y = 0, 0030 x - 4, 9452 0 2800 1800 2300 2800 PCB 138 3 1 R 2 = 0, 78 y = 0, 0030 x - 5, 2372 R 2 = 0, 56 1 R 2 = 0, 79 2300 Altitude (m a. s. l. ) 0 2800 1800 2300 2800

COMPUESTOS ORGANOCLORADOS EN NIEVE DE LA COSTA OESTE DE CANADA COMPUESTO R 2 PRESION VAPOR (Pa) α-HCH Heptachlorepoxido γ-HCH Dieldrin Endosulphan-I c-Chlordane t-Chlordane pp’-DDT 0. 85* 0. 73* 0. 42* 0. 76* 0. 42* 0. 34 0 0. 1 0. 03 0. 016 0. 008 0. 003 0. 0001 PCBs Σ Dichloro Σ Trichloro Σ Tetrachloro Σ Pentachloro Σ Hexachloro Σ Heptachloro 0. 54* 0. 53* 0 0 0. 11 0. 17 0. 2 0. 04 0. 006 0. 001 0. 0002 0. 0003 770 -3100 m above sea level; winter temperature – 8ºC and – 18ºC Blais et al. , Nature 395, 585 -587 (1998)

ATMOSPHERE

PCB EN LA ATMÓSFERA

ATMOSPHERIC DEPOSITION

Atmospheric deposition sampling sites

AVERAGE MONTHLY DEPOSITION IN THE HIGH ALTITUDE SITES

REDO PCB GOSSENKÖLLE HCB HCH ENDOSULFANS mean monthly temperature

FLUJOS DE DEPOSICIÓN ATMOSFÉRICA Y DE SEDIMENTACIÓN

ESTUDIO DE ZONAS DE ALTA MONTAÑA FUERA DE EUROPA: TEIDE (TENERIFE)

STABLE INVERSION LAYER OVER TENERIFE

Dependencia de los compuestos organoclorados de la cantidad de carbono orgánico

Equación de Boltzmann ln (Ksa) = A + ΔH/RT KSA = CS/CA ln(CS/CA) = A + ΔH/RT CS and CA soil and air concentrations, respectively, T is temperature in ºK R gas constant as 8. 314 J·ºK-1·mol-1

Valor de CA CA (mixing layer) = 2 * CA (free troposphere)

Dependencia de los compuestos organoclorados de la temperatura

PSEUDOENTHALPIES LAKES SOILS SEDIMENT: 117 -128 k. J mol-1 120 -160 k. J mol-1 FISH: 225 -279 k. J mol-1 VOLATILIZATION: 86 -97 k. J mol-1 OCTANOL-AIR: SOLUBILIZATION: 45 -48 k. J mol-1 66 -93 k. J mol-1 TOTAL: 131 -128 k. J mol-1

Temperate zones Volatile (CFCs) Pv > 10, Tc < -50 o. C Less volatile (DDT, PCBs 4 -8 Cl), Pv = 10 -4 – 10 -2, Tc < 10 o. C HIGHER LATITUDES Intermediate volatilities (HCB, PCBs 1 -4 Cl, HCHs), Pv = 10 -2 - 1, Tc < -30/-15 o. C Intermediate volatility (HCB, PCBs 1 -4 Cl, HCHs), Pv = 10 -2 - 1, Tc < -30/-15 o. C Non volatile (HAP nº anells >4) Pv < 10 -4, Tc =15 -30 o. C T m = -2/8 ºC INTERMEDIATE LATITUDES 35 -60ºN T m = 10 -20 ºC

CONCLUSIONS Temperature is the key factor for the accumulation of low volatile organochlorine pollutants in high mountain zones.