Introducción

La respuesta de la sociedad a la pandemia de COVID-19 durante el año 2020 ha llevado a una disminución en la actividad económica en el hemisferio norte durante el invierno y la primavera. El cierre de plantas industriales y la disminución de la movilidad laboral ha generado menores niveles de polución atmosférica en general y de gases de óxidos de nitrógeno (NO_x) en particular, como el monóxido de nitrógeno y el dióxido de nitrógeno (NO y NO₂). Este último es precursor del ozono troposférico (O₃), tóxico para plantas y humanos. Este gas se genera especialmente en primavera y verano.

El aislamiento social ha generado una reducción de 30% de la columna de NO₂ y de 50% en Asia, con la consiguiente reducción en los niveles de O₃, lo que generaría una mejora en los cultivos.

Existe numerosa evidencia respecto del impacto negativo del O₃ en cultivos, la cual fue obtenida mediante experimentos controlados. Estos resultados fueron empleados para el desarrollo de relaciones de respuesta a la exposición (RRE), y estas relaciones sugieren que los niveles ambientales de O₃ disminuyen los rendimientos de cultivos estables. Por este motivo se han establecido niveles de calidad relacionados con la concentración de este gas, que son excedidos frecuentemente a pesar de la reducción de los niveles de NO_x desde 1990.

La evaluación de riesgo de O₃ a nivel nacional e internacional se deriva de investigaciones de calidad del aire y no ha sido extrapolada aun a la agronomía. Por ejemplo, ningún modelo de rendimiento de cultivos incorpora la interacción entre el O₃ y la fisiología vegetal.

Este artículo sugiere que el aislamiento como consecuencia de la COVID-19 durante el 2020 provee información relevante para cuantificar el impacto del O₃ en los cultivos. La hipótesis es que la disminución de este gas generaría un aumento en el rendimiento de los cultivos. La aplicación de este análisis permitirá comparar la capacidad predictiva de distintas metodologías para estimar las pérdidas regionales por O₃.

Origen de la Variación del Dióxido de Nitrógeno en la Polución

La mejor información disponible en tiempo real se encuentra en las mediciones de NO_x. Se ha demostrado, en ciudades europeas, que las concentraciones registradas en estaciones meteorológicas fueron menores durante el aislamiento del 2020. Este trabajo se enfocará en los cambios observados en marzo, abril y mayo.

De acuerdo al sistema ToprOMI/Sentinel 5P se registraron disminuciones de NO2 en Europa. Por ejemplo, se registraron disminuciones de 20% en Alemania, 15% en Italia, España, Francia y Reino Unido y 8% en Rumania. Las regiones donde se registró la reducción coinciden con regiones con cultivo extensivo de trigo. Por otro lado, las reducciones en ciudades como Bruselas, Dusseldorf y París fueron menores a la disminución promedio del país.  Hay una incertidumbre en la estimación de los cambios del NO₂ atmosférico entre 2019 y 2020 debido a las condiciones atmosféricas y de captación de imágenes satelitales. Sin embargo, los cambios en la columna de NO₂ en los países y en las ciudades son claramente atribuibles a la reducción de emisiones relacionadas con el aislamiento, mientras que los cambios menores se observaron en áreas más limpias. Estos resultados son comparables a otros análisis que dan idea de una disminución progresiva desde 2010 debido a las reducciones económicas resultantes de la recesión global de 2009.

En Asia la disminución fue marcada en grandes conglomerados urbanos durante marzo, abril y mayo; en general fue de 15% 20% en ciudades como Tokio, Macao, Wuhan, Shanghai, Beijing y Seúl, aunque en estas dos últimas la disminución del mes de marzo fue cercana al 50%.

Por este motivo son necesarios análisis durante mayores períodos de tiempo para corroborar estos resultados en los cambios de las emisiones y su efecto sobre las concentraciones de O₃ a nivel del suelo.

Impacto en el Ozono Troposférico y la Producción Agropecuaria

Las concentraciones de O₃ a nivel de la superficie dependen de la magnitud de las emisiones de los óxidos de nitrógeno precursores, las reacciones fotoquímicas, las condiciones atmosféricas y los procesos de remoción en la superficie de la tierra. En la mayoría de las regiones el O₃ disminuye junto con las emisiones de NO_x, aunque conforme la columna de contaminantes son transportados lejos de las áreas urbanas comienza la producción de O₃.

Existen modelos de transporte atmosférico que pueden evaluar la variedad de las respuestas regionales en función de la reducción de emisiones. El O₃ puede ser transportado en distancias muy extensas, hasta atravesar continentes. Algunos autores han estimado que muchos de los cambios observados en los bosques se deben a O₃ generado en otras áreas, por lo que muchos de los cambios observados en Europa podrían deberse a emisiones de Asia y América del Norte.

Se desarrollaron 6 escenarios que ilustran los impactos de la reducción de emisiones de gases, la mejora de la calidad del aire y su impacto en cultivos durante el aislamiento del COVID-19. En el primero, las emisiones de NO_x y compuestos orgánicos volátiles distintos del metano producto de la industria y el transporte se reducen 30% en Europa, mientras que en el segundo estas emisiones disminuyen en la misma magnitud pero en todo el mundo. Los escenarios 4 y 4 asumen una reducción de 50% en Europa y el mundo respectivamente, mientras que el escenario 5 y 6 estiman que las emisiones de las embarcaciones internacionales se reducen 30% y 50% respectivamente mientras que las emisiones de aviación internacional se reducen 80% en ambos escenarios.

El momento en el que las plantas son más sensibles al O₃ es durante el llenado del grano, que en el hemisferio norte ocurre durante los meses de mayo y junio. Los estudios globales sugieren que la reducción máxima ocurrió en el mes de abril, especialmente en regiones donde se impuso el aislamiento.

En base a la información provista por diversos sectores industriales, navales y comerciales se concluye que los escenarios 3, 4 y 6 serían los límites de máxima del impacto real.

Los impactos en los rendimientos de trigo varían de acuerdo al escenario planteado. Con reducciones en las emisiones mundiales de 30% (escenarios 2 y 5), la mejora de los rindes se encontraría entre 1% y 4%, y sería de 2% y 7% en el caso de reducciones mundiales del 50% (escenarios 4 y 6). La contribución de las reducciones en Europa sería pequeña e iría desde 0% hasta 0.05% en países de Europa del Norte y 3% en Italia. Las mejoras de los rendimientos en Asia y América del Norte tendrán un máximo de 7%.

Oportunidades de Investigación Sobre el Impacto del Ozono Troposférico en los Cultivos

La pandemia del COVID-19 ha tenido un impacto en todas las áreas de la actividad humana, especialmente en las actividades económicas. Sin embargo, también provee una oportunidad de evaluar la relación entre las reducciones de O₃ atmosférico y su impacto en la productividad agropecuaria al comparar distintos métodos de medición, de evaluación de riesgos y de modelos de crecimiento que han sido desarrollados. Esta información permitirá mejoras en los modelos de desarrollo agropecuario.

En la actualidad la reducción de emisiones de NO_x con su consiguiente reducción de O₃ provee oportunidades de investigación extendidas al impacto en otras regiones. También permite la evaluación de otros precursores del O₃ distintivo de NO_x y de CO₂; el análisis de este último podría ser mejorado mediante la observación mediante satélite.

Por otro lado, el análisis estadístico de los rendimientos y su comparación respecto de cifras obtenidas en años posteriores permitirá evaluar si las reducciones fueron lo suficientemente significativas como para registrar una variación durante el 2020. 

Son necesarios estudios para la evaluación del impacto en otros cultivos distintos del trigo, y en ecosistemas susceptibles como pastizales y bosques.