(Microsoft PowerPoint - Monitoreo ambiental e Impacto en el R\355o

EVALUACION DEL IMPACTO DE
FUENTES PUNTUALES Y DIFUSAS DE
CONTAMINACIÓN EN LAS AGUAS DEL
RÍO ARECO
Flavia Arellano
Ma. Laura Presta
Natalia Scelsio
Noelia Sileo
INTRODUCCION
ANTECEDENTES……
•
En la zona de estudio, uno de los primeros trabajos realizados sobre hidrogeología fue la
serie “Evaluación de los Recursos Naturales de la Argentina”, en el año 1962, publicado por
el Consejo Federal de Inversiones (CFI). El trabajo "Contribución al Conocimiento
Geohidrológico de la Porción Oriental de la Cuenca del Río Areco", incluido dentro del EASNE
(1972) y presenta los perfiles de las perforaciones más representativas.
•
Reparticiones provinciales a cargo del control en el uso y en el manejo del agua (ej.
direcciones provinciales de hidráulica, recursos hídricos, irrigación o de saneamiento, etc.)
tienen antecedentes de estudios y datos de perforaciones, que datan de más de 30 años.
•
La comisión nacional de energía atómica (CNEA) ha realizado informes internos para la
Central Nuclear de Atucha, durante los años 1980 y 1981, en donde se destacan algunas
características del ecosistema hidrológico, y del sistema hidrológico de la Subcuenca Areco.
• Trabajos académicos:
Tesis Doctoral “Evaluación de efectos biológicos y biodisponibilidad de contaminantes en
sedimentos del Río de la Plata y afluentes”, Lic. María Leticia Peluso. UNLP
Tesis de Diplomatura “ Estudio Hidrogeológico del sistema acuífero de la Cuenca del Río Areco”,
Lic. Noelia Sileo. UPC
SITUACIÓN GEOGRÁFICA
La cuenca del Río Areco se halla al noreste de la provincia de Buenos Aires y está delimitada por las
áreas de aporte al río del mismo nombre, en sus aproximadamente 124 km. de recorrido, de sudoeste a
noreste, entre su naciente ubicada entre los partidos de Salto y Chacabuco, y la desembocadura sobre
el río Baradero, para unirse luego al Río Paraná de las Palmas.
Tomado de Sileo
(2013)
PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE LA ZONA
•Cuenca de zona de llanura (3.680km2), pendientes inferiores a 0,2%,
0,2% favoreciendo el
movimiento vertical del agua, por sobre el horizontal o de escurrimiento superficial.
•Los suelos Argiudoles vérticos en un 67%, Argiudoles típicos en un 16%, y complejos
indiferenciados 18%. Poseen buen drenaje.
drenaje
•Niveles piezométricos a profundidades variables en el rango de 2 a 25 metros bajo boca de
pozo. Fuertemente influidos por la ubicación geográfica dentro de la cuenca.
•La zona no saturada presenta sedimentos pampeanos y post- pampeanos, con
granulometrías entre arcillas- limos y arenas muy finas.
finas
•Litología del ACUÍFERO PAMPEANO:
PAMPEANO sedimentos loessoides, limosos con variables
proporciones de arena y arcilla,
arcilla espesores medios de 40 a 50 metros. El ACUÍFERO PUELCHE
semiconfinado se compone de arenas fluviales.
•La conductividad hidráulica varía entre 5 a 10 metros por día, para el acuífero Pampeano, y
hasta 25 metros por día para el Puelche.
•La recarga media anual estimada es de 190mm/año.
• El caudal del cauce principal de la cuenca del rio Areco varia de 0, 92 a 8,68 m3/s
Tomado de Sileo
(2013)
El Río Areco nace en la confluencia del arroyo El Huncalito y el arroyo Los Ranchos que
vierten sus aguas desde una zona de muy bajas pendientes unos 30 km al oeste de la
localidad de Carmen de Areco. En su recorrido es alimentado por numerosos cursos de
agua, siendo los principales los arroyos de Giles, Lavallen, Tatay, La Guardia y el complejo
Cañada Honda.
En la actualidad, el área presenta un clima templado húmedo, en donde prevalecen los
vientos del sector noreste durante todo el año. Las precipitaciones se concentran durante
las estaciones de primavera y verano, las cuales son generadas por masas de aire húmedo
provenientes del anticiclón Atlántico.
PRECIPITACIONES DE ENERO DE 2011 A ENERO 2013
Máximos en
primavera y
verano
Tomado de Sileo (2013)
Río areco y principales
afluentes
Sedimentos
pampeanos y postpampeanos
Fuentes de contaminación
puntuales y difusas
Fuentes puntuales:
• Curtiembre:
Efectos sobre los cuerpos receptores
• Contaminación por materiales en suspensión: pelos parcialmente degradados, cal
no disuelta, compuestos químicos insolubles (hidróxidos metálicos) formados de la
combinación de distintos líquidos residuales.
• Contaminación por compuestos oxidables: proteínas y productos de su
degradación, materias grasas.
• Contaminación por sustancias tóxicas: sulfuros y cromo (III).
Descarga en aguas superficiales
• El agua del cuerpo receptor puede tornarse turbia y coloreada debido a la materia
orgánica no sedimentable, y a la presencia de taninos y colorantes usados.
• La presencia de ciertas sales inorgánicas (especialmente los cloruros y sulfatos)
puede aumentar sensiblemente la salinidad del agua, mientras que los sulfuros y
las sales de cromo (III) le confieren características tóxicas.
• Cascos Urbanos: los Principales Carmen de Areco, San A. de Giles y San A. de
Areco, desechos cloacales y pluviales.
Fuentes Difusas:
• Campos de siembra variada y feedlots:
La agricultura mediante el uso de agroquímicos genera un aporte importante
de micronutrientes y microcontaminantes al ambiente que luego se ve
reflejado a lo largo de las cadenas tróficas (Gimeno-García et al., 1995).
En los suelos, los micronutrientes pueden ser encontrados disueltos,
ocupando sitios de intercambio de componentes inorgánicos o asociados
con materia orgánica insoluble, entre otros.
La fracción acuosa, y aquellas en equilibrio o de intercambio con la misma,
son importantes cuando se considera la potencial migración de metales
asociados con el suelo al agua subterránea (Heredia y Fernandez Cirelli,
2008).
Otro riesgo es la adición accidental de las impurezas, tales como metales
pesados ​​a los fertilizantes, ya que los fertilizantes comerciales, y
especialmente los fertilizantes de fosfato son una fuente potencial para el
transporte global de metales (Giuffré de Lopez Camelo et al, 1997).
• Criaderos de Pollos: Principalmente aportan desecho de origen orgánico
rico en N, P, Ca y K (Rostagno et al, 2003; Paine, 1998).
Efectos de la contaminación sobre la biota
¿Por qué trabajar con el zooplancton como grupo
indicador de contaminación?
El zooplancton de sistemas loticos se caracteriza por:
• Baja diversidad de grupos
• Compuesto principalmente por protozoos, rotíferos,
cladóceros y copépodos ciclopoideos (Margalef,
1983)
Rotíferos y cladóceros
Altas tasas de reproducción (vía asexual)
Ciclos de vida cortos (pocos días a pocas semanas)
Se alimentan de forma indiscriminada (aprovechamiento de partículas de alimento
de pequeño tamaño)
Alta plasticidad ante cambios en las condiciones ambientales
Algunas especies muestran altas tolerancias frente a la contaminación de origen
orgánico (ej. rotíferos)
Copépodos
Ciclos de vida relativamente cortos (pocas semanas a meses)
Pueden seleccionar las partículas de alimento por tamaño
Régimen alimentario y otras características biológicas varían a lo largo del ciclo de
vida
→ En los ríos existe un fuerte efecto de las condiciones locales que favorecen el
desarrollo de poblaciones de una u otra especie (Margalef, 1983)→ las diferencias
en la composición del zooplancton pueden utilizarse para diferenciar regiones con
características ambientales particulares
Las características hidrológicas del Río Areco (tiempo de residencia de las aguas,
profundidad) son adecuadas para el estudio de la comunidad zooplanctónica
Efectos de la contaminación sobre el
zooplancton: algunos antecedentes
Disminución de la tasa de producción de huevos en copépodos expuestos a efluentes
municipales e industriales (Calcasieu Estuary, EEUU)- Vecchione (1989).
Disminución de la diversidad y aumento de la biomasa de especies oportunistas en zona
contaminada por residuos domésticos (Olinda- PE, Brasil)- Pereira et al (2005).
Aumento de la abundancia de especies oportunistas del mesozooplancton y el
microzooplanton en zonas eutrofizadas (Bahía Ushuaia, Argentina) - Biancalana y Torres
(2011); Barría de Cao et al (2013).
Cambios en la estructura comunitaria (mesocosmos, lago)- Kreutzweiser et al, 2002.
Disminución de la abundancia de cladóceros y copépodos en comunidades expuestas a
insecticidas (meso/microcosmos, sistemas lénticos)- López-Mancisidor (2008); Schmamm et
al (2008).
Cambios de la estructura comunitaria del zooplancton expuesto a metales pesados (Cuenca
Río Salado Inferior)- Gagneten, 2008 (Tesis Doctoral)
Objetivo general
• Evaluación y monitoreo físico-químico y biológico de distintas áreas del
cauce principal del Río Areco influenciadas por diferentes fuentes de
contaminación.
Objetivos específicos
• Estudiar las características físico-químicas e hidrológicas del sistema.
• Caracterizar las fuentes de contaminación puntuales y difusas en cada
una de las áreas seleccionadas.
• Evaluar la calidad de los componentes verticales del sistema: agua
superficial, agua subterránea y sedimento.
• Estudiar la composición y abundancia del zooplancton en cada una de las
áreas seleccionadas.
• Evaluar el posible impacto de cada una de las fuentes de contaminación
sobre la comunidad zooplanctónica.
HIPÓTESIS
• Se observarán marcadas diferencias en la calidad del agua a lo largo
de la cuenca.
• Cada una de las fuentes de contaminación estudiadas difierirán
significativamente entre si en cuanto a composición y
concentración.
• Existen procesos de intercambio iónico e HC entre sedimento y
agua afectando la biodisponibilidad de los mismos.
• La estructura de la comunidad zooplanctónica estará fuertemente
influenciada por el/los tipos de contaminantes y las variaciones de
sus concentraciones.
• En áreas eutrofizadas la comunidad estará dominada por especies
de rotíferos y de cladóceros.
• En áreas influenciadas por la presencia de metales pesados se
observará mayores abundancias de Copépodos y Rotíferos respecto
de la de Cladóceros.
Materiales y Métodos
•
Área de estudio:
En base a la ubicación de las
fuentes de contaminación
descriptas, se presenta el
siguiente
diseño de
muestreo:
•
•
•
Muestreo mensual de agua
superficial, sedimentos y agua
subterránea (mapa)
En las muestras de agua se
registrarán
diferentes
parámetros
físico-químicos
(temperatura, pH, conductividad
y oxígeno disuelto, in situ
mediante
equipos
Hanna
HI9828) e hidrológicos (caudales
y prof. del río)
Parámetros Físico- químicos en
Laboratorio: pH, DBO, DQO,
Conductividad,
Dureza,
alcalinidad, aniones y cationes
mayoritarios
•
•
•
•
•
•
•
•
Determinación de elementos traza: (Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn)
Se determinaran los elementos traza en agua colectándose la muestra en envase de
polietileno de 500 ml apropiadamente preparados. Las muestras deberán preservarse con el
agregado de 1.5 ml de ácido nítrico por litro de muestra (APHA, 1993; método 3010 B) y
llevadas a una temperatura de 4°C hasta su determinación. Todas las muestras serán pretratadas antes de la determinación de metales realizándose una digestión ácida con ácido
nítrico (HNO3) (APHA, 1993. Método 3030E). Las muestras de agua se filtrarán para
garantizar la ausencia de sólidos en suspensión, que interferirán con la determinación de
metales.
Para determinar la concentración de metales en sedimento se seguirá el método EPA 3050A,
utilizando reactivos de calidad analítica .
En ambos casos los elemento traza se medirán mediante espectrometría atómica por plasma
inductivo (ICP) (Método EPA 200.7).
Determinación de plaguicidas (organoclorados y organofosforados) y herbicidas(Glifosato,
atrazina, etc.):
Muestras de Agua: Se colectarán las muestras en botellas color caramelo de 1000ml,
conservándolas a 4°C hasta el momento de su análisis . El análisis de los organoclorados se
realizará según el método EPA 1311. Para los organofosforados y herbicidas los métodos de
análisis serán los EPA 614 y EPA 615 respectivamente.
Muestras de Sedimento: se tomarán muestras empleando envases de vidrio de 250ml y se
almacenarán a 4°C hasta el momento de su análisis. El análisis de organoclorados se realizará
nuevamente por el método EPA 1311. Los organofosforados y los herbicidas se analizarán
ambos por el método EPA SW-846 3500.
La detección de los compuestos presentes en ambas matrices se realizará por Cromatografía
Gaseosa según los métodos EPA de la serie 8000.
Obtención de muestras biológicas
Muestreos mensuales en cada una de las áreas seleccionadas (fuertemente influenciadas por
las distintas fuentes de contaminación) y en un área de referencia aguas arriba de las mismas
durante un periodo de un año.
Lances sub-superficiales, utilizando una red de 50 μm de apertura de malla provista de un
flujómetro mecánico.
Preservación en formaldehído al 4 %.
Muestras de agua superficiales a fin de estimar la concentración de clorofila-a.
Procesamiento de las muestras de zooplancton
Análisis cualitativo y cuantitativo de las muestras de zooplancton
Cladocera y Copepoda → lupa estereoscópica y/o microscopio óptico (recuentos según
Boltovskoy, 1981)
Rotíferos → microscopio invertido (volumen de submuestra conocido)
A partir de los datos obtenidos, se estimarán composición y abundancia específica, índice de
diversidad de Shannon-Wiener (H´), índice de equitatividad (E), índice de diversidad de
Simpson e índice de Kothe (I).
Procesamiento de las muestras de agua para determinar la concentración de clorofila- a
Filtración con membranas GF/F de fibra de vidrio (0,7 μm de poro) y vacío suave
Extracción del pigmento con acetona
Medición por fluorometría según Holm-Hansen & Riemann (1978)
Principales Resultados
Tomado de Sileo
(2013)
NITRITOS NITRATOS Y AMONIO
•
El nitrógeno puede aparecer en forma de NH3, NH4 y por oxidación, estas formas reducidas
pueden transformarse en NO2 y finalmente en NO3 que es la forma más usual y estable (De
Miguel, 1999).
•
El ión nitrito puede estar presente en las aguas POR la oxidación del NH3 o POR la reducción
microbiana de los nitratos.
Su presencia en el agua debe considerarse como un indicio fundado de una posible contaminación reciente
(dada su inestabilidad).
la sola presencia de nitrito y amonio en el agua subterránea no debe ser considerada como resultado de
una contaminación sin analizar las posibles causas de su presencia, dado que en un acuífero las condiciones
de oxidación no son siempre favorables y estos iones, incorporados de manera natural al acuífero, pueden
mantenerse durante cierto tiempo en el equilibrio con su forma oxidada, el nitrato
•
El relevamiento de las diversas actividades que se desarrollan en la cuenca ha permitido
confeccionar un mapa con las posibles fuentes de solutos de origen antrópico.
•
Las máximas concentraciones de nitrito coinciden con la ubicación de los criaderos avícolas de la
zona, que se extienden a lo largo de la Ruta Nacional Nro. 7 desde Tres Sargentos hasta San Andrés
de Giles. Si bien esta hipótesis planteada se encuentra fuertemente sustentada según lo hallado
por De Miguel-Fernandez; el conocimiento del tipo de producción que genera una contaminación
puntual debido a la elevada concentración de animales por superficie y la ubicación estrechamente
sectorizada en una determinada porción de la cuenca, es necesario para confirmarla, la realización
de estudios más profundos del aporte de solutos de esta actividad al sistema.
Composición típica del efluente de curtiembre
Parámetro
Curtición Cromo
Curtición vegetal
Rango*
Concentración máxima
permisible
DBO5 (mg/l)
900
1.700
570-2000
30-100
1.700- 5.600
DQO (mg/l)
2.500
3.000
Valor MnO4K (mg/l)
1.000
2.400
Sulfuro (S=) (mg/l)
100
140
1
Cromo (Cr+++) (mg/l)
65
0
2
Cloruro (Cl-) (mg/l)
2.300
3.200
Sulfato (SO4=) (mg/l)
570
800
Sólidos Suspendidos
(mg/l)
2.200
1.500
Sólidos sedimentables (2
hs) (ml/l)
90
60
Consumo de agua de
proceso (l/kg de piel
salada)
70
50
1
Vinculación con biomasa fitoplanctónica
Abundancia de Zooplancton en Áreas impactadas
Los patrones planteados podrían cambiar en periodos donde las variables ambientales naturales tienen más influencia
sobre la estructura comunitaria ya sea por efectos sobre la biología de los organismos o porque las mismas afectan la
concentración de contaminante (ej. mayor caudal del río, menor concentración de contaminante). También es posible que
la sustancia contaminante presente pulsos de emisión.
Síntesis de Resultados y Discusión
•
•
•
•
•
El análisis de clusters mostró una importante similitud (considerando
contaminantes y variables físico-químicas) entre las estaciones ubicadas en las
adyacencias del frigorífico y del criadero de pollos. En estas estaciones, se
observaron altas concentraciones de nutrientes y altos valores de DBO.
La estación ubicada en las adyacencias de la curtiembre mostró una alta similitud
con las anteriores únicamente durante el periodo otoño-primavera; mientras que
en verano, cuando las concentraciones de metales pesados en esta estación
resultaron elevadas, se separó de las mismas.
Las estaciones ubicadas en la zona agrícola resultaron similares debido
principalmente a las elevadas concentraciones de nutrientes y de compuestos
organoclorados.
Los resultados anteriores sugieren la existencia de distintas estructuras
comunitarias asociadas a las distintas fuentes de contaminación.
El MANOVA muestra que las abundancias de los distintos taxones considerados
varían significativamente de acuerdo a las características ambientales de cada
área.
Metales y Comp. Orgánicos
La mayoría de los contaminantes orgánicos (HAPs, plaguicidas, PCBs), debido a su
naturaleza hidrofóbica, se asocian fuertemente a las partículas del sedimento y a la
materia orgánica (Kukkonen & Landrum, 1996), afectando su biodisponibilidad.
Por otra parte, existen numerosos estudios sobre los factores que afectan la
capacidad de los sedimentos para captar y concentrar compuestos iónicos,
principalmente metales y metaloides (As, Zn, Cu, Cd, Hg, Pb, entre otros). Las
principales variables que determinan la concentración de metales son el potencial
“redox”, la granulometría (Horowitz, 1985; Ronco et al., 2001), concentración de
coloides (óxidos de Mn, Fe y Al) (Bendell-Young et al., 1994; Simpson et al., 2002,
Camilion et al., 2003), la concentración de carbono orgánico y sulfuros (Di Toro et
al., 1992; Chapman et al., 1998; Besser et al., 2004).
Los metales en sedimentos pueden estar
complejados como carbonatos o aluminosilicatos,
adsorbidos a óxidos de hierro y manganeso, o
formando complejos orgánicos. El pH y el
potencial “redox” juegan un rol muy importante
en las asociaciones de los metales con los óxidos.
Por ejemplo, a pHs bajos los metales son
desplazados de los óxidos por los iones hidrógeno
(Triverdi et al., 2000). Algunos procesos químicos
que determinan la biodisponibilidad de los
metales en los sedimentos están controlados
directa o indirectamente por el nivel de oxígeno
de la matriz.
Propuestas a futuro….
•
Los resultados obtenidos muestran que en este sistema el monitoreo del
zooplancton puede resultar un buen indicador de contaminación ambiental.
Particularmente, dentro de Rotifera, grupo que mostró tolerancia a diferentes
tipos de contaminantes, podrían buscarse especies indicadoras.
•
Los contaminantes químicos son fuentes importantes de especies reactivas de
oxigeno en los sistemas biológicos. Los metales de transición, tinturas, herbicidas y
compuestos nitro aromáticos son conocidos por causar stress oxidativo. Los
productos de la peroxidación de lípidos pueden generar patrones alterados en las
expresiones genéticas (marnett, 1999). Estos pueden ser usados como
biomarcadores moleculares.
•
Otro biomarcador indicador de contaminación por metales tóxicos son las
metalotoleinas (valavanidis et al. , 2006).
•
Continuar con monitoreo mensual que incluya la toma de muestras a la salida de
los eflluentes y utilizar al plancton como principal indicador de contaminacion
complementando con estudio en el bentos.
•
Realizar propuestas para trabajos conjuntos con las industrias de la zona
¡¡¡¡ MUCHAS GRACIAS!!!!