Long-range atmospheric transpod and fate of persistent organic pollutants in remote mountain areas

Abstract

[CAT] Els compostos orghics persisteilts (COPs) com i'HCB, els PCBs, els DDTs, els HCHs, els endosuifans i eis 1-UPs, són contaminants ubicus distribúits per tot el planeta. La majoria d'eiis foren sintetitzats per beneficiar el desenvolupament humi, sense tenir en compte la seva resistencia a les degradacions biologiques, quimiques i Esiques, la seva capacitat d'acuinulació en material orghic i la seva toxicitat.

En la present memoria de tesi s'estudia el paper de l'atmosfera en la distribució ambiental dels COPs en les arees remotes de muntanya i els desti d'aquests coinpostos en els sols i els sediments deis iiacs d'alra muntanya. S'han estudiat els COPs en la troposfera subtropical de Tenerife i i'atmosfera de I'alta muiitanya europea (Dirineus centrds i Tatres altes) es troben dins del marge inferior dels ohsemats en altres atmosferes remotes. En tots els Uocs d'estudi, la inajoria de COPs estan ben homogeneltzats dins Patmosfera, tot indicant la importancia del transport atmosferic a Uargues dislancies (LRAlJ com a mecanisme principal de transferencia d'aquests coinpost:os cap a les zones remotes. A part d'un mostratge actiu arnb i'apareil HiVol, s'ha reaiitzat un mostratge passiu de i'atmosfera ainb fuiies de Pinus uncinata i amb membranes semipermeables (SPMDs), que ha permes estudiar la distribució espaial i temporal dels compostos organociorats en els Pirineus centrals.

La partició airc-sol dels HAPs a Sellerife mostra que el sutge és el factor principal en la transferencia de HAPs als sols per sobre la capa d'inversió. L'aita muntanya europea tainbé mostra una bona corrdació entre les concentracions de COPs en eIs sols i els aerosols. De tota manera, els COPs es conserven d o r en els sediments dels Uacs. Els peras sedimentaris verticals mostren un augincnt significatiu dels niveiis de COPs a finals de la primera meitat del segle XX, quan la producció i i'ús d'aquests compostos comencava, i una disininució en els úitims anys, probablament deguda a la contribució de les politiques de control de la qualitac de i'aire i a la iniüora de les ticniques de combustió.

Addicionalment, en aquesta tesi s'ha fonnuiat: un model de distribució atmosfinca dels congineres de PCBs a escala global que pren consideració deis fenómens de degradació d'aquests cornpostos per radicals OH i del temps de residencia esrimat deis PCBs en l'atmofera. Tots els resultats esmentats es presenten en forma d'arllcles cientifics que ja han estat pubiicats o estan en procés de publicació.

[EN] Persistent organic poliutants (POP) such as HCB, PCDs, DD'Ts, HCHs, endosulphanes and PAHs are widespread througl~out the world surface. These compounds were synthesised to benefit human development but their toxicity, hydrophobicity and resistance to biological, chemicai and physical breakdown was not initiaiiy considered.

In the present study the role of the atmosphere in the distribution of POP in remote mountain areas is exainined as weli as the accumulation and fate of these compounds in soiis and high mountain lalre sediments. Studies on POP levels in h e subtropical uoposphere of Tenerife and the European high mountain atmosplieres of the Central Pyrenees and the High Tatras have been perfomed. They are in the lower range of those found in other remote atmospheres. Their concentrations are generaiiy similar at aii sites indicating that they are weli mixed throughout the atinosphere. Long-range amospheric transpon (LRAV is therefore the most likely principal transfer mechanism. Besides active HiVol-sampling, passive air sampling techniques, iike pine needles from Pinu uninata and semi-permeable membrane devices (SPMDs), have also beei~u sed to study the spatial and temporal distribution of organochloriiie compounds in the Central Pyrenees.

Air-soii PAH partirioning has been studied in Tenerife. The results point to soot-carbon sorption as h e inain mechanism for the transfer of PAH to the soii sites above the inversion layer. In the European high mountains soiis POP reflect weli the composition in aerosois but hey are better preserved in the sediments of the lakes from these high mountains. Vertical profiles of sediment cores show a significant POP increase at the end of the second half o6 the 20" century, when production and use of these compounds staxted to be iiitensive. A significant decline of concentrations has been observed in the last years which could reflect cleaner air policies and improved combustion techniques.