Infraestructuras Científicas

Instalación experimental de cámaras de techo descubierto

La Instalación Experimental de Cámaras de Techo Descubierto (Open Top Chamber, OTC) del CIEMAT, situada en la Finca de Experimentación Agraria La Higueruela (MNCN-CSIC) consiste en una instalación específicamente diseñada para el estudio de los efectos de los contaminantes atmosféricos en vegetación en condiciones de campo (semi-controladas). Es el sistema experimental validado y empleado en el marco de la Convención del Aire para la determinación de efectos por ozono en vegetación.

imagen de la instalación de cámaras de techo descubierto

La Instalación de OTC del CIEMAT es la única actualmente en funcionamiento en la península. Consta de 12 invernaderos circulares (OTC) de 3 m de altura x 3 m de diámetro, cuya atmósfera interior puede controlarse para conseguir niveles de ozono específicos, desde valores pre-industriales, que se generan mediante filtros de carbono activo, hasta los valores más elevados que reproducen los niveles medidos en atmósferas contaminadas. Los tratamientos de ozono se consiguen mediante un sistema de generación y distribución del ozono, cuyos niveles se monitorizan de forma constante en el interior de las OTC. Se trabaja con 4 niveles de ozono replicados 3 veces: 3 OTCs por tratamiento de ozono que ocupan las 12 OTCs de la instalación. A las 12 OTCs se añaden 3 parcelas monitorizadas pero sin OTC para el control del efecto cámara.

imagen de una cámara de techo descubierto

Dentro de cada OTC se registra de forma continua los niveles de contaminantes atmosféricos (O3, SO2 y NOx) y variables meteorológicas y del suelo (temperatura y humedad de suelo y aire, radiación PAR). Las variables meteorológicas y del suelo se monitorizan de forma remota para optimizar la aplicación de riegos en los tratamientos de estrés hídrico en los estudios de la interacción entre cambio climático y contaminación atmosférica. La instalación también cuenta con una torre meteorológica y monitores de contaminación atmosférica para controlar las condiciones de crecimiento fuera de las OTC.

imágenes de investigadores en una cámara de techo descubierto

Los estudios con OTC engloban los efectos del O3 y el nitrógeno y su interacción con otras variables del cambio global (temperatura, sequía) en diversos tipos de receptores como cultivos agrícolas (trigo, cultivos de hoja, etc.), especies herbáceas silvestres (pastos de dehesa, herbazales de cumbres montañosas mediterráneas) y forestales (encina, coscoja, pino carrasco y olmo de montaña). En el caso de los cultivos agrícolas también se evalúan las interacciones entre el O3 y variables de manejo agrícola como la fertilización nitrogenada, el riego y la utilización de variedades tolerantes como medidas de adaptación a la contaminación atmosférica. 

Laboratorio de ecofisiología vegetal (Instalación CIEMAT OI105)

El Grupo de Ecotoxicología cuenta con un completo laboratorio de análisis para el estudio de la actividad fisiológica de la vegetación. Los estudios fisiológicos son necesarios para determinar los efectos de la contaminación atmosférica en los estudios experimentales de efectos  y en la monitorización del depósito y efectos en campo.

El laboratorio se compone de equipos de campo para estudiar in situ el comportamiento fisiológico de la vegetación y de las variables que lo condicionan, así como de equipos de laboratorio para el análisis de muestras vegetales y de niveles de contaminación atmosférica con monitores pasivos.

imagen de medición con equipos de campo

El análisis de los efectos de la contaminación atmosférica en la vegetación incluye el estudio de parámetros fisiológicos (intercambio gaseoso, fluorescencia de clorofilas, espectroradiometría, potencial hídrico foliar, contenido hídrico del suelo, LAI, biomasa, síntomas visibles) y bioquímica vegetal  (pigmentos fotosintéticos, actividad antioxidante celular), así como el análisis de contaminantes atmosféricos con muestreadores pasivos y de la físico-química del agua. Para la realización de estos trabajos se dispone tanto de equipos de campo, que realizan las medidas in situ, como de equipos de laboratorio.

Dentro de los equipos de campo caben destacar: analizadores portátiles de fotosíntesis a nivel de hoja (LiCOR 6400) y cámara adaptada para medida de intercambio gaseoso a escala dosel, fluorímetro (Walz PAM2000), medidor de índice de superficie foliar (LAI-2000 y Ceptometer AccuPAR LP-80), espectro-radiómetro UV/VIS/NIR (ASD Hand-Held FieldSpec), sensor de clorofilas por transmitancia (Minolta SPAD-502), sensores de humedad de suelo con sistema TDR (MiniTrase TDR), bomba de Scholander para medir potencial hídrico foliar.

imagen de medición con equipos de campo

Respecto a los equipos de laboratorio, se pueden destacar un HPLC con detector de diodoarray (Waters 996), espectrofotómetro UV-VIS (Perkin Elmer Lambda2), centrífuga refrigerada, ph-metro-conductivímetro, homogenizador (Micro-Dismembrator).

imagen de equipos de laboratorio 

Estación de monitorización de depósito y efectos en encinar

El Grupo de Ecotoxicología de la Contaminación Atmosférica del CIEMAT cuenta con una estación de monitorización intensiva de depósito y efectos de contaminantes atmosféricos en un encinar peri-urbano localizado en el Área Forestal de Tres Cantos del Ayuntamiento de Madrid (finca Palacio Valdés), que linda con el Monte de El Pardo. Las investigaciones realizadas se centran en el ozono troposférico (O3) y el depósito de nitrógeno reactivo, aunque en la estación se mide también la concentración de dióxido de azufre y material particulado.

imagen de la estación de monitorización en encinar

La estación cuenta con monitores en continuo de los niveles de contaminación atmosférica (O3, NO, NO2, NH3, SO2), una red de sensores meteorológicos (temperatura y humedad relativa del aire, radiación solar, velocidad y dirección del viento y pluviometría) y de humedad del suelo y dendrómetros midiendo de forma constante. Así mismo, la estación cuenta con varios puntos para la medida del depósito húmedo de compuestos nitrogenados mediante colectores y resinas de intercambio iónico en espacios abiertos y bajo copa para analizar la composición de las precipitaciones y puntos de medida del depósito seco mediante superficies sustitutas (ramas liofilizadas) para determinar las tasas de depósito seco en la superficie de la vegetación.

imagen de la estación de monitorización en encinar

También se cuenta con varios puntos para la medida de la solución del suelo mediante lisímetros de succión y colectores de desfronde para determinar el ciclo del nitrógeno en el sistema suelo-planta.

imagen de equipos de monitorización en encinar

 

Estación de monitorización de depósito y efectos en la Sierra de Guadarrama

El Grupo de Ecotoxicología de la Contaminación Atmosférica del CIEMAT cuenta con una estación de monitorización de depósito y efectos de contaminantes atmosféricos en un gradiente altitudinal en la Sierra de Guadarrama, en el entorno del Parque Nacional Sierra de Guadarrama.

imagen de la Sierra de Guadarrama

La estación cuenta con monitores en continuo de los niveles de contaminación atmosférica (O3, NO, NO2, SO2) a 1850 y a 2260 metros de altitud, un punto para la medida del depósito húmedo de compuestos nitrogenados mediante resinas de intercambio iónico, sensores meteorológicos (temperatura y humedad relativa del aire, y radiación solar en la zona de cumbre, a 2260 metros). Estos dos puntos de medida se realizan gracias a la colaboración con el Parque Nacional Sierra de Guadarrama y con CellNex Telecom.

imagen de equipo de monitorización al aire libreimagen de equipo para trabajo en laboratorio

La monitorización desarrollada por el CIEMAT está integrada con la red GUMNET sobre seguimiento del cambio global en la Sierra de Guadarrama. El grupo de Ecotoxicología de la Contaminación Atmosférica desarrolla en esta estación diversas actividades de seguimiento ecofisiológico de la vegetación, lo que combinado con los estudios experimentales sobre efectos, trata de establecer el riesgo de efectos de la contaminación atmosférica sobre la vegetación del Parque Nacional. 

imagen de equipo de medida al aire libre