Determinación de peróxido de hidrógeno y peróxidos orgánicos de cadena corta de hyytiälä, Finlandia (un bosque boreal) y en Santa Rosa, Costa Rica (un bosque tropical seco) en el marco del los Proyectos Humppa- Copec y Petra

Abstract

Se determinó la concentración de peróxido de hidrógeno y peróxidos orgánicos de cadena corta en dos bosques: un bosque boreal en Finlandia, en la reserva de Hyytiälä y el segundo, uno tropical seco en Costa Rica, conocido como Parque Nacional Santa Rosa. Los peróxidos se determinaron mediante HPLC, aplicando la técnica de derivatización postcolumna, y detectados por medio de fluorescencia. La primera campaña se denominó HUMPPA-COPEC, y se llevó a cabo en los meses de julio y agosto del 2010. Los peróxidos observados y sus concentraciones promedio fueron peróxido de hidrógeno (1-1202) (0,28 ± 0,04) ppbv; metilperóxido (MHP) (0,12 ± 0,04) ppbv; ácido peroxiacético (PAA) (0,08 ± 0,04) ppbv; hidroxieltilperóxido (1-HEHP) (0,05 ± 0,04) ppbv e hidroximetilperóxido (HMHP) (0,04 ± 0,04) ppbv. La campaña se dividió en dos periodos: "Variable" y "Estable", en el primer periodo se registraron tres eventos: el caluroso, donde se presentaron temperaturas récord superiores a los 30 0C, esto provocó que las concentraciones de peróxidos aumentaran significativamente, observándose la concentración máxima de 1-1202 y PAA (2,29 ± 0,04) ppbv y (0,31 ± 0,04) ppbv respectivamente). El segundo evento fue el limpio, donde se registraron las concentraciones más bajas de peróxidos, las cuales no superaron los (0,50 ± 0,04) ppbv. El tercer evento correspondió a la quema de biomasa, producto de incendios forestales originados en Moscú, Rusia, durante este evento se registraron las concentraciones máximas de MHP y 1-HEHP, las cuales fueron de (1,04 ± 0,04) ppbv y (0,19 ± 0,04) ppbv. Durante este periodo se registraron concentraciones promedio de 03, N02, NO, HCOH y S02 iguales a (41 ,28 ± 0,01) ppbv; (0,19 ± 0,06) ppbv; (0,24 0,05) ppbv; (0,6 ± 0,1) ppbv y (0,33 ± 0,01) ppbv respectivamente. El "Periodo Estable" transcurrió del I al 10 de agostO, con concentraciones promedios para 1-1202 y MHP de (0,23 ± 0,04) ppbv y (0,09 ± 0,04) ppbv, mientras que para HMHP, 1-HEHP y PAA se registraron concentraciones promedio inferiores a los 0,01 ppbv. Para 03, N02, NO, HCOH y S02, las concentraciones promedio fueron de (39,50 ± 0,01) ppbv; (0,20 ± 0,06) ppbv; (0,24 ± 0,05) ppbv; (0,3 ± 0,1) ppbv y (0,12 ± 0,01) ppbv respectivamente. A lo largo de la campaña se observó la presencia constante de ROOH, principalmente de MHP, inclusive durante la noche; lo cual indica fuentes nocturnas de peróxidos, como la ozonólisis, mientras que en el día se favorece la producción de H202 y ROOH, por fuentes fotolíticas. Además, el área de medición se caracterizó por ser una zona con poca influencia de contaminación antropogénica, lo cual se reflejó en las concentraciones de NOX que permanecieron inferiores a los 2 ppbv, favoreciendo la recombinación de radicales hidroperóxido. Sin embargo, lo más importante que se observó, fue la relación promedio H202/ROOH de 3,7, la cual es baja en comparación a la literatura, lo que indica una presencia importante de ROOH, inclusive en horas de la noche, lo cual es poco común. Esto puede implicar una gran actividad química nocturna como la ozonólisis. La campaña realizada en Costa Rica, se efectuó en diciembre del 2010, y se llamó PETRA. Las especies observadas fueron el 1-1202 y MHP, con concentraciones promedio de (0,4 ± 0,1) ppbv y (0,2 ± 0,1) ppbv. Las concentraciones máximas para el H202 y MHP fueron de (1,3 ± 0,1) ppbv y (0,9 ± 0,1) ppbv. También se registraron las concentraciones promedio de 03, NO y N02, las cuales fueron de (26,85 ± 0,01) ppbv; (0,07 ± 0,06) ppbv y (0,35 ± 0,05) ppbv respectivamente. Si se comparan con las obtenidas en Finlandia, se observa como las concentraciones de NO son ligeramente más altas en Costa Rica, probablemente debido a la influencia de la carretera Interamericana. Para el N02 la concentración se mantuvo similar a la registrada en Finlandia y el 03 se mantuvo significativamente inferior. Además, se observó una relación H202/ROOH, inusualmente baja, de 2,8, lo que indica que la concentración de ROOH es significativamente mayor en Costa Rica. Se observó en ambas campañas que las concentraciones 1-1202 y ROOH, se encuentran directamente relacionados con la temperatura y radiación. Además, se caracterizaron ambos puntos de muestreo como regiones rurales, basadas en que las concentraciones de N02 y NO fueron inferiores a los 2 ppbv. No se puede comparar fácilmente ambas campañas, ya que son dos lugares geográficos distintos, por Io que el análisis se basó en identificar si la influencia de un ambiente bajo en NOX y alta emisión de COV, influyen únicamente en el comportamiento de los peróxidos, o bien si otros factores afectan las concentraciones de los mismos, con el fin de crear conexiones en la búsqueda de las fuentes desconocidas de OH.

The concentration of hydrogen peroxide and short-chain organic peroxides was determined in two forests: a boreal forest in Finland, in the Hyytiälä reserve, and the second, a dry tropical forest in Costa Rica, known as Santa Rosa National Park. Peroxides were determined by HPLC, applying the post-column derivatization technique, and detected by means of fluorescence. The first campaign was called HUMPPA-COPEC, and it was carried out in the months of July and August 2010. The peroxides observed and their average concentrations were hydrogen peroxide (1-1202) (0.28 ± 0.04) ppbv ; methyl peroxide (MHP) (0.12 ± 0.04) ppbv; peroxyacetic acid (PAA) (0.08 ± 0.04) ppbv; hydroxyeltylperoxide (1-HEHP) (0.05 ± 0.04) ppbv and hydroxymethylperoxide (HMHP) (0.04 ± 0.04) ppbv. The campaign was divided into two periods: "Variable" and "Stable", in the first period three events were recorded: the hot one, where record temperatures were higher than 30 0C, this caused the peroxide concentrations to increase significantly, observing the maximum concentration of 1-1202 and PAA (2.29 ± 0.04) ppbv and (0.31 ± 0.04) ppbv respectively). The second event was the clean one, where the lowest peroxide concentrations were recorded, which did not exceed (0.50 ± 0.04) ppbv. The third event corresponded to the burning of biomass, product of forest fires originated in Moscow, Russia, during this event the maximum concentrations of MHP and 1-HEHP were recorded, which were (1.04 ± 0.04) ppbv and (0.19 ± 0.04) ppbv. During this period, average concentrations of 03, N02, NO, HCOH and S02 equal to (41.28 ± 0.01) ppbv were recorded; (0.19 ± 0.06) ppbv; (0.24 0.05) ppbv; (0.6 ± 0.1) ppbv and (0.33 ± 0.01) ppbv respectively. The "Stable Period" elapsed from August 1 to 10, with average concentrations for 1-1202 and MHP of (0.23 ± 0.04) ppbv and (0.09 ± 0.04) ppbv, while for HMHP, 1-HEHP and PAA, average concentrations lower than 0.01 ppbv were recorded. For 03, N02, NO, HCOH and S02, the average concentrations were (39.50 ± 0.01) ppbv; (0.20 ± 0.06) ppbv; (0.24 ± 0.05) ppbv; (0.3 ± 0.1) ppbv and (0.12 ± 0.01) ppbv respectively. Throughout the campaign, the constant presence of ROOH was observed, mainly MHP, even during the night; which indicates nocturnal sources of peroxides, such as ozonolysis, while during the day the production of H202 and ROOH is favored by photolytic sources. In addition, the measurement area was characterized as an area with little influence from anthropogenic contamination, which was reflected in the NOX concentrations that remained below 2 ppbv, favoring the recombination of hydroperoxide radicals. However, the most important thing that was observed was the average H202/ROOH ratio of 3.7, which is low compared to the literature, indicating a significant presence of ROOH, even at night, which It's not Common. This can involve a lot of nocturnal chemical activity like ozonolysis. The campaign carried out in Costa Rica was carried out in December 2010, and was called PETRA. The observed species were 1-1202 and MHP, with average concentrations of (0.4 ± 0.1) ppbv and (0.2 ± 0.1) ppbv. The maximum concentrations for H202 and MHP were (1.3 ± 0.1) ppbv and (0.9 ± 0.1) ppbv. The average concentrations of 03, NO and N02 were also recorded, which were (26.85 ± 0.01) ppbv; (0.07 ± 0.06) ppbv and (0.35 ± 0.05) ppbv respectively. If they are compared with those obtained in Finland, it can be seen that the NO concentrations are slightly higher in Costa Rica, probably due to the influence of the Inter-American highway. For N02 the concentration remained similar to that registered in Finland and 03 remained significantly lower. In addition, an unusually low H202/ROOH ratio of 2.8 was observed, indicating that the ROOH concentration is significantly higher in Costa Rica. It was observed in both campaigns that the concentrations 1-1202 and ROOH are directly related to temperature and radiation. In addition, both sampling points were characterized as rural regions, based on the fact that the concentrations of N02 and NO were less than 2 ppbv. Both campaigns cannot be easily compared, since they are two different geographical locations, so the analysis was based on identifying whether the influence of a low NOX environment and high VOC emissions only influence the behavior of peroxides, or well if other factors affect their concentrations, in order to create connections in the search for unknown sources of OH.