Efectes de les emissions de SO2 de la central tèrmica de Cercs (Alt Berguedà) sobre els boscos de Pinus sylvestris L

Orsis, 2: 97-102 (1986) Efectes de les emissions de SO, de la central tkrmica de Cercs (Alt Bergueda) sobre els boscos de Pinus sylvestris L. Lluís Ferrés Departament &Ecologia. Facultat de Cibncies. Universitat Autbnoma de Barcelona. Bellaterra (Barcelona). Key words: air pollution, foliar sulphur, Pinus sylvestris, power plant, sulphur dioxide. Abstract. Effects of SO2 emissions from the Cercs power plant (Alt Bergueda, Barcelona, NE Spain) on Pinus sylvestris L. forests. Sulphur contents of needles of P. sylvestris have been determined at 8 sampling stations, between 2.5 and 15 km away from the 170 MW, coal-fired power plant. Foliar sulphur ranges from normal values (0.92 mg gl) in the sites farthest form the power plant to values five to eight times higher in the nearest sites. These values are consistent with the current condition of the forest, that ranges from apparently healthy in the farthest sites to almost completely dead in the nearest sites. It is concluded that the emissions of SO2 from the power plant have caused the deterioration and death observed in these forests. Resum. S'han mesurat els continguts foliars de sofre en P. sylvestris a 8 estacions de 1'Alt Bergueda, situades a distancies de la central que varien entre 2.5 i 15 km. Els continguts foliars de sofre, que van desde valors normals a les estacions més allunyades (0.92 mg gl) fins a valors 5-8 vegades superiors a les més properes, son concordants amb I'aspecte del bosc, que varia desde bosc aparentment sa a les més allunyades fins a pricticament mort a algunes de les més properes. Conclu'im que la causa de malaltia i mort d'aquests boscos és el SO, embs per la central. Introducció Les centrals termiques son sovint focus emissors importants de dioxid de sofre (SO,), especialment quan cremen carbó amb alt contingut de sofre (S) i no disposen de sistemes de desulfuracio, com és el cas de la central tbrmica de Cercs (Alt Bergueda). El SO, és un gas toxic per a les plantes i son ben conegudes tant la sensibilitat de diferents especies com la simptomatologia que provoca (Manning & Feder 1982, The Royal Society 1984). De manera resumida podem dir que les fulles de les plantes absorbeixen el SO, a través dels estomes; dintre de la fulla, el SO, és oxidat a i6 sulfit i aquest, més lentament, a ió sulfat. El primer és molt toxic i provoca desgradacio de la clorofil-la i altres danys metabolics i estructurals, mentre que el segon és molt menys toxic. Si les concentracions de SO, són altes durant períodes llargs apareixen els efectes de toxicitat del ió sulfit (Manning & Feder 1982). En arees contaminades, les fulles acumulen S en funció de (I) les característiques de l'espkcie, (2) de la concentració de SO, a l'aire, i (3) del temps que hi han estat exposades. Aixo fa que les variacions de les concentracions de S en les fulles d'una determinada espkcie siguin molt Útils com a índexs de contaminació, sempre i quan coneguem els valors de les concentracions de S en zones poc o gens contaminades. Malcolm & Garforth (1977) proposen com a índex del grau de contaminació no la concentració de S en fulles, sinó l'excés de concentració de S dedu'it de la comparació entre les relacions sofrehitrogen en el lloc estudiat i en llocs incontaminats. Aixo es basa en que la proporció S/N esth controlada genkticament (per a moltes espkcies té valors entre 0.025 i 0.035 si ho expressem en atoms-gram) i es pot considerar que el S en excés és degut a 1'acumulaciÓ d'aquest element a partir del SO, atmosfkric. En aquest article exposem els resultats obtinguts sobre les concentracions foliars de S i N en fulles de pi roig (Pinus sylvestris) de diferents llocs de 1'Alt Bergueda. El motiu d'aquest estudi és el mal estat dels boscos de pi roig d'aquesta zona propera a la central tkrmica de Cercs: a El Portet (a 2-3 km de la central) molts pins han mort en els darrers anys, essent la mortalitat gairebé total en determinades zones properes a la central; en llocs més allunyats, hi ha una freqükncia anomalament alta de pins malaltissos, amb símptomes que fan pensar en efectes de la contaminació per SO,. L'objectiu del treball ha estat determinar si la causa d'aquesta malaltia i mort era la contaminació per SO,, així com determinar fins a quina distincia de la central s'apreciaven els seus efectes, sense pretendre, pero, delimitar la superficie afectada. Material i m2todes Es van seleccionar 8 estacions de mostratge (Fig. 1) a diferents disthncies de la central. Les estacions 1, 2 i 3 es troben al cim d'El Portet (1300 m. snm), les estacions 4 a 7 estan a la vall de Saldes (1200-1300 m snm) a disthncies progressivament creixents de la central, i l'estació 8 es troba a La Nou. En cadascuna de les estacions agafarem mostres de fulles de branques altes de 5-10 pins vius; les fulles corresponents a cada estació van ésser assecades en estufa a 80" C i triturades. El contingut total de S en fulles s'analitza per turbidimetria amb clorur de bari (Hunt 1980) prkvia incineració amb microcamara de combustió d'oxigen emprant una solució de H,O, com a captadora (Macdonald 1961). El N total en fulles es determina pel mktode de Kjeldahl privia digestió del material amb acid sulfúric concentrat (Bremner 1960). Resultats A la Taula 1 presentem els valors obtinguts en les analisis de S i N foliars, EFECTES DEL SOz SOBRE PZNUS SYLVESTRZS 99 Saldes H. Massanes O O @ @ Vallcebre 4 s. ,, -. , Prov. Barcelona '.___-' -. .' I Figura 1. Situació de les 8 estacions de mostratge a 1'Alt Bergueda. Taula 1. Concentracions de sofre i nitrogen a les fulles de pi roig als boscos de 8 estacions de 1'Alt Bergueda. Estació Localitat Relació Excés Sofrea Nitrogena Sofre de Sofre/Nitrogenb preditc Sofred 1 El Portet 2 El Portet 3 El Portet 4 M~G ers-saldes 5 Sal 7 es 6 L'Aspa 7 Coll de la Trapa 8 L'Anou Malcolm & Garforth (1977)e a Concentracions en miligram de sofre (o nitrogen) per gram de pes sec de fulla. La mostra analitzada inclou fulles de totes les edats. b Quocient molar de les concentracions de sofre i nitrogen. Concentració de sofre (miligrams per gram de fulla) que tindrien les fulles si tinguessin la relación sofrehitrogen de l'estació 7 (no contaminada). d Diferkncia entre el sofre mesurat a les fulles i el sofre predit. Es una estimació del sofre foliar procedent de la contaminació per SO2. e Valors mitjans en 5 boscos no contaminats de pi roig a Escocia. així com la relació S/N, la quantitat de S predita a partir de la concentració de N, i I'excés de S. L'estació mes allunyada de la central (7) és la que té una menor concentració de S en les fulles, amb 0.92 mg gl; aquest valor és molt semblant al de 0.88 mg gl trobat per Malcolm & Garforth (1977) com a mitjana de 5 boscos de pi roig de llocs no contaminats d'Escocia. Considerem, doncs, aquest nivell de S foliar com el de referkncia, ja que indica que aquesta localitat estA escassament contaminada per SO,. La relació S/N d'aquesta estació és de 0.038, i encara que és superior a la mitjana donada pels autors abans citats (0.028) i podria indicar ja un cert grau de contaminació, la prenem com a valor de referkncia per a la zona. La situació canvia drasticament a la resta de les estacions. A la vall de Saldes (estacions 5 i 6) el nivell de S en les fulles és un 50-60% superior al normal. Entre Saldes i Maqaners (estació 4) i a La Nou (estació 8) les concentracions foliars de S són ja més del doble de les normals. A El Portet els valors de S en fulles amben a xifres extraordinariament altes, essent 5 vegades superiors als normals a l'estació 2 i 8 vegades superiors a l'estació l. Discussió Aquests valors de S i d'excés de S calculat a partir de la relació S/N concorden molt bé amb l'aspecte i simptomatologia externa dels boscos estudiats: a) A les estacions 5, 6 i 7 (les més allunyades de la central), els valors de S són baixos i l'aspecte del bosc és aparentment normal, exceptuant una lleugera clorosi apical de les fulles. b) A les estacions 3, 4 i 8, els valors de S són ja de més del doble dels normals i, encara que tots els arbres estan vius, un percentatge important dels pins (10-15%) presenten diferents graus de clorosi, necrosis foliars i defoliació parcial. c) A lYestaciÓ 2, el contingut foliar de S és 5 vegades superior al normal, hi ha un 65% dels pins morts i la major part dels vius presenten graus avanqats de necrosi i defoliació. Les branques no produeixen pinyes i no hi ha regeneració per germinació. d) A lYestaciÓ 1,. amb valors de S en fulles 8 vegades superiors als normals, el 95% dels arbres estan morts (segurament molts ja fa més de 4 anys que varen morir). Els pocs pins vius estan practicament defoliats i amb fulles molt necrotiques, no havent-hi regeneració per germinació. Aquesta coincidkncia entre la simptomatologia externa deguda a contaminació per SO, (Manning & Feder 1982) i excés de S en les fulles, permet afirmar que la causa de la malaltia i mort d'aquests pins és la contaminació per SO, produ'ida per la central tkrmica de Cercs. Aixb esta recolzat, a més, per les observacions relatives a les especies de liquens epífits presents a 5 de les estacions i per l'estudi dels creixements radials d'uns quants EFECTES DEL SO2 SOBRE PINUS SYLVESTRIS 101 arbres vius de l'estació 1. A les estacions més contaminades (1, 2 i 3) hi ha poques espkcies de líquens (1, 5 i 6 respectivament) representades per individus moribunds, mentre que a les estacions 6 i 7 apareixen ja 15 i 12 espkcies respectivament, representades per individus ben desenvolupats i sense simptomes externs anormals. En els arbres estudiats de l'estació 1, s'observen 8-10 anells de creixement, corresponents als Últims anys, molt estrets (només dkcimes de mm) i que desapareixen en algunes zones del tronc; aixo indica que les anomalies de creixement varen comenqar l'any 1975 Ó 1976 i és plenament consistent amb la hipotesi de quk la seva causa és la contaminació produida per la central, que funciona des de l'any 1971. No hem intentat determinar l'area afectada, pero cal remarcar que s'aprecien simptomes de malaltia en boscos situats a 10 km de la central. La orografia complicada, que imposa vies preferents de dispersio dels contaminants, fa que estacions situades a distancies semblants de la central (1, 2, 3 i 8) presentin graus d'afectació molt diferents. Malgrat aixo, hi ha una bona correlació negativa entre el contingut de S en fulles i la distancia a la central tkrmica (r = -0.69, P< 0.05). La correlació és encara una mica millor (r =-0.73, P<0.05) si considerem la relació S/N en lloc de la concentració foliar de S, el qual esta a favor de 1'6s d'aquest quocient com a indicador de contaminacio. L'efecte de l'orografia en la dispersio dels contaminants es posa de manifest si en els calculs d'aquestes correlacions eliminem l'estació 8 (La Nou) i considerem només les restants, situades totes en una mateixa direcció. En aquest cas, els coeficients de correlació amb la distancia a la central pujen a r =-0.84 pels continguts de S i a r =-0.88 pels quocients S/N (P< 0.0 1 en ambdós casos). La correlació negativa entre el contingut (o excés) de S en fulles i la distancia al focus emissor ha estat trobada en altres casos. Així, Malcolm & Garforth (1 977) troben una correlació de r = -0.75 (P< 0.05) entre l'excés de S en fulles de pi roig i la distancia al focus emissor i, malgrat afirmar que caldria conkixer els nivells de SO, en cadascuna de les estacions estudiades, consideren que la correlació detectada suposa una evidkncia circumstancial de l'efecte de la contaminacio. Es pot pensar que, de no reduir-se les emissions de SO,, no es podra evitar el deteriorament progressiu de superficies extenses de boscos de l'Alt Bergueda, ni recuperar tampoc les arees avui greument danyades. AgraYm a Antoni Escarré els suggeriments fets al manuscrit, i a Ferran Roda la informació sobre els liquens epífits. Bibliografia Bremner, J.M. 1960. Determination of nitrogen in soils by the Kjeldahl method. J. Agric. Sci. 55: 1 1-33 Hunt, J. 1980. Determination of total sulphur in small amounts of plant material. Analyst 10583-85. Macdonald, A.M.G. 1961. The oxygen flask method: A review. Analyst 86:3-12. Malcolm, D.C. & Garforth, M.F. 1977. The sulphur/nitrogen ratio of conifer foliage in relation to atmospheric pollution with sulphur dioxide. Pl. Soil47:89-102. Manning, W.J. & Feder, W.A. 1982. Biomonitoring Air Pollutants with Plants. Applied Spience Publishers. London. The Royal Society. 1984. The Ecological Effects of Deposited Sulphur and Nitrogen Compounds. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B305:259-577. Manuscrit rebut el 19 de novembre de 1985.