Contaminación del Agua dulce

Ecología general 2017

Cátedra Ecología GeneralFac. Cs. Naturales e IML

AguaAgua Composición química natural variable:

Depende principalmente de

Características químicas de las lluviasNaturaleza de rocas y suelos

Gases: O2, CO2, N2

Iones mayoritarios Cationes: Ca2+, Mg2+, Na+ y K+

Aniones: HCO3-, CO3

2-, SO42- y Cl-

Iones minoritarios o nutrientes

Comp. nitrogenados

Fosfatos

Alteraciones Naturales

Antrópicas

Contaminación ambiental es la introducción o presencia de sustancias organismos o formas de energía en ambientes o sustratos a los que no pertenecen o en cantidades superiores a las propias de dichos sustratos por un tiempo suficientes, y bajo condiciones tales que esas sustancias interfieren en la salud y la comodidad de las personas dañan los recursos naturales o alteran el equilibrio ecológico, es decir el funcionamiento. Albert Lilia , México.

Dice Margalef “la única generalización que “la única generalización que puede hacerse desde el punto de vista ecológico puede hacerse desde el punto de vista ecológico es que la polución representa una alteración de es que la polución representa una alteración de las condiciones “normales”, en un sentido opuestolas condiciones “normales”, en un sentido opuesto a la de la sucesión o proceso natural de a la de la sucesión o proceso natural de autoorganización de las comunidades”.autoorganización de las comunidades”.

La introducción de una especie exótica es contaminación

Ríos Importantes fuentes de agua dulce

Alto aprovechamiento por parte del hombre:- Fuente de agua dulce- Transporte- Energía- Procesos industriales- Riego- Eliminación de desechos

Cualquiera sea el uso, produce un impacto sobre el ecosistema ribereño

En la actualidad…

Crecimiento demográfico

Crecimiento de ciudades mayor presión sobre

el agua y más generación de RSU y residuos

cloacales

Ampliación de zonas industriales La demanda se incrementa aún más por el consumismo (obsolescencia programada y percibida)

Que es un Residuo?Que es un Residuo? “ Es cualquier material desechado por carecer de un valor inmediato o el sobrante de un proceso, operación o actividad” (deposición, vertido y por emisión)

Que es un Elemento XenobióticoQue es un Elemento XenobióticoSon sustancias químicas sintéticas que no están presentes en forma natural y que el hombre a introducido al ambiente, que pueden ser acumuladas por los organismos

CONTAMINACIÓN DEL AGUASegún Organización Mundial de la Salud (OMS) 3 millones de personas mueren c/ año de enfermedades transmitidas por el agua: cólera, hepatitis, parasitosis, dermatitis, intoxica-ciones, diarreas, tifoidea, conjuntivitis….

CONTAMINACION DE AGUA EN TUCUMAN

Efluentes vertidos a los rios de la cuenca del Salí derivan de industrias azucareras (28%), citrícola (12%), mataderos (20%), plantas tratamiento líquidos cloacales (28%), embotelladoras (7%).

I.I. Contaminación físicaContaminación física

Contaminación Mecánica:Contaminación Mecánica: materia en suspensión (carbón, Si, arena, limo) etc.

Contaminación Térmica:Contaminación Térmica: vertidos de aguas calientes procedentes de los sistemas de refrigeración de las centrales termoeléctricas, nucleares u otro efluente.

II. II. Contaminación QuímicaContaminación Química

Contaminación inorgánicaContaminación inorgánica

Contaminación orgánicaContaminación orgánica

III. Contaminación biológica

Contaminantes: sustancias que producen alteracionesfísicas , químicas o biológicas sobre el cuerpo de agua receptor

Contaminación física

•Temperatura. Influye sobre:

-La solubilidad de los gases

-La velocidad de las reacciones metabólicas de los organismos (y de cualquier reacción química)

•Color y turbidez

-interfieren en la transparencia del agua, afectando a los organismos productores

Color: presencia de pigmentos solubles¡Por si solo no es indicador de contaminación! Ya que

El color de agua también depende del sustrato.

Turbidez: presencia de partículas en suspensión que reflejan las radiaciones luminosas en todas direcciones (medición por turbidimétro)

Sedimentación: Sedimentan en tramos con menor velocidad. Se observa con contaminación cloacal, industrial y minera

Materiales flotantes: Sustancias en la superficie del agua (grasas y espumas). disminución en el intercambio de gases con el medio y desarrollo de comunidades de algas cianofitas

Contaminación química

Introducción de sustancias en los cuerpos de agua

- Sustancias Inorgánicas

Orgánicas

Algunas son componentes naturales de los ríos

Muchas son sintéticas (fabricadas por el hombre) y xenobióticas (sin rol natural en la bioquímica de los organismos)

Sustancias inorgánicas

•Cationes: metales conductores de electricidad. Muchos son liberados de la naturaleza por actividades como la mineria.

.

-Metales más abundantes en el planeta

Al, Fe, Ca, Mg, Na, K y Mn

Iones mayoritarios

-Algunos tienen funciones importantes para los organismos: elementos esenciales (los necesitan en sus dietas para crecer y reproducirse).

Nitratosfosfatos

Muy utilizados como fertilizantes en agricultura, y llegan a los ríos. También en efluentes cloacales

Blooms algales

Eutroficación

-No biodegradables: no pueden escindirse en compuestos menos dañinos. -Consecuencia: Se bioacumulan y se biomagnifican a lo largo de la red trófica

Ej: Hg, mercurio

Bioacumulación: sustancia tóxica que se encuentra más concentrada en el cuerpo de los organismos que en el ambiente en que viven.Biomagnificación: cuando a través de las relaciones tróficas esa sustancia tóxica va aumentando su concentración hacia los niveles tróficos más altos.

Sustancias orgánicas

Sustancias que presentan un “esqueleto” de carbono

C: capacidad de formar uniones estables con C y otros elementos (principalmente H, O, N), formando cadenas y anillos

Gran diversidad de compuestos, con distintas propiedades

Muchos contaminantes orgánicos son sintéticos

Aparición reciente (SXX)

Tiempo evolutivo corto para que la mayoría de los organismos desarrollen mecanismos

para contrarrestar efectos cortos (ej. alguna vía enzimática para destruirlos o eliminarlos)

Los PCBs (junto a otras 11 sustancias) se encuentran en la lista de los contaminantes más nocivos

Esta lista realizada por PNUMA (Programa para Naciones Unidas del Medio Ambiente) busca implantar medidas a nivel global para evitar el uso y mitigar el efecto de los contaminantes orgánicos persistentes (COPs Pesticidas Organoclorados o POPs, prohibidos)

Características comunes-no biodegradables-alta toxicidad-se bioacumulan y biomagnifican-se trasladan por aire, agua y aves acuáticas a todo el planeta

Efectos de DDT sobre trabajadores a nivel de órganos genitales

Disminución del volumen de eyaculado

Disminución en la cuenta espermática

Aumento de los espermatozoides anormales

Disminución de los niveles séricos de testosterona

Posible factor de riesgo para cáncer de próstata, testicular, hipospandia y criptorquidia

El dicloro difenil tricloroetano (DDT) es un compuesto organoclorado principal de los insecticidas. Es incoloro. Es muy soluble en las grasas y en disolventes orgánicos, y prácticamente insoluble en agua. Paul Hermann Müller fue un químico suizo y ganador en 1948 del Premio Nobel de Fisiología o Medicina por su descubrimiento del DDT como un insecticida usado en el control de la Malaria, Fiebre amarilla, Tifus.PNUMA prohibió por afectar a sistema nervioso e inmunológico.Altamente tóxicos; son estables y persistentes y tienen una duración de décadas antes de degradarse; se evaporan y se desplazan a largas distancias a través del aire y el agua, y se acumulan en el tejido adiposo de los seres humanos y las especies silvestres".

Contaminantes Alcanzan a los cuerpos de agua por distintas vías

-vertido directo-a través del suelo-a través del agua subterránea o lluvias-por circulación atmosférica

Vertido directo

Fuentes

Puntuales DifusasPunto exacto de vuelco fácilmente

identificable

Efl. CloacalesEfl. industriales

No hay un solo punto de entrada del contaminante al agua

Agricultura“Escorrentia urbana”

Concentración contaminante

También influida por factores climáticos

Estación seca Estación húmeda

EUTROFIZACION

La palabra trofía significa “rico en nutrientes”. La eutrofización se define como el enriquecimiento de las aguas con nutrientes a un ritmo tal que no puede ser compensado por eliminación o mineralización total. Una de sus manifestaciones es la proliferación de algas y macrófitas que dependen de la carga de nutrientes.

Limnológicamente: los cuerpos de agua lénticos pueden definirse en:

Oligotróficos: sistemas acuáticos de bajos contenidos de nutrientes y producción de vegación mínima.

Eutróficos: sistemas acuáticos de alto contenido en nutrientes y producción vegetal excesiva.

Mesotróficos: sistemas acuáticos intermediso entre oligostróficos y eutróficos.

Eutroficación: Enriquecimiento en nutrientes. Es un proceso natural que se ve acelerado por la actividad humana. Naturalmente, los lagos se van enriqueciendo en nutrientes, como fosfatos y nitratos, como resultado de la erosión y escurrimiento desde la cuenca. Esto produce un aumento en la biomasa vegetal y su rellenado. Un proceso que naturalmente lleva miles de años puede llevar décadas o instantepor la acción humana.

Etapas en el proceso de eutroficación:

1) Aumento en el nivel de nutrientes (nitratos, fosfatos)2) Aumento en los productores primarios3) Eutroficación: floración de algas4) Disminución de oxígeno (especialmente de noche). Liberación de sustancias como metano, acído sulfídrico, fósforo. 5) Desaparición de algunas especies por condiciones anóxicas, como algas diatomesCrisofíceas y aparecen grupos de algas clorophytas y cianophytas (algas verdes y Azules que excretan sustancias tóxicas.

Efectos: 1. Disminución de la diversidad y cambio de especies dominantes2. Incremento de biomasa animal y vegetal3. Aumento de turbidez4. Aumento de la tasa de sedimentación (relleno de lagunas)5 . Condiciones de anoxia.6. Colmatación de cuerpo de agua y su futura desaparición en condiciones naturales.

Lago oligotrófico, según

Lago eutrófico según ,

Las aguas corrientes tienen una capacidad de autodepuración que consiste en la mineralización de la materia orgánica realizada inicialmente por los descomponedores.

Los ecosistemas lóticos pueden degradar materia orgánica de origen antrópico, como la que procede de usos domésticos y agrícolas, pero cuando la contaminación es causada por algún componente inorgánico tóxico los efectos pueden ser más peligrosos y permanentes.

Según Margalef (1983) el sistema del saprobios se basa en la adaptación de diversos organismos a las sucesivas fases de descomposición de la materia orgánica, y ordena los ambientes en una sucesión linear desde una situación inicial con exceso de materia orgánica oxidable y presencia exclusiva de heterótrofos, siguiendo por las etapas en que aparecen los autótrofos, que aceleran la oxidación, hasta la recuperación total, cuando la pequeña cantidad de materia orgánica que queda por descomponer no es superior a la de un sistema natural de alta producción.

Autodepuración

Sistema de Saprobios

autopurificación: sucesión de organismos en un río a medida que se va mineralizando la materia orgánica introducida por un efluente.

Los niveles de saprobiedad están relacionados con el régimen de oxígeno y la cantidad de descomponedores. Se puede definir cada nivel de la siguiente:

Polisaprobios, Mesosaprobios, OligosaprobiosPolisaprobios, Mesosaprobios, Oligosaprobios: :

Saprobiedad: la cantidad e intensidad de la descomposición de la materia orgánica putrescible autóctona o alóctona (Sladecek, 1973).

PolisaprobiosPolisaprobios:: moléculas complejas biodegradables Anaerobios,+ de 2.000.000 + de 2.000.000 bact/mlbact/ml, hongos, protozoos. Aguas casi anóxicas, metano y sulfhídrico.

MesosaprobiosMesosaprobios::100.000 – 1.000.000 bact/ml100.000 – 1.000.000 bact/mlSe divide en:αα mesosapróbica mesosapróbica: + transparencia y OD, aún moléculas complejas. Algunos fotosintetizadores, como cloroflagelados. - olor. Bacterias, hongos, gusanos y algunas larvas de insectos, protozoos ciliados.ββ mesosapróbica mesosapróbica: : zona de transición, mucho amoníaco, compuestos N . Disminuyen bacterias saprófitas

OligosaprobiosOligosaprobios: menos de 100.000 bact/ml menos de 100.000 bact/ml aguas limpias, escasa materia orgánica, abundante OD, nutrientes, act. fotosintética. Fito y zooplancton, efemerópteros, plecópteros, odonatos y peces.

Proceso por el cual los ríos disminuyen su contaminación, recuperando sus condiciones físicoquimicas y biológicas que presentaban antes de la contaminación

Estabilización progresiva de compuestos complejos y bioquímicamente inestables

Análisis comunidad: es una sucesión de etapas ecológicasque se inician con la incorporación del contaminante

Autodepuración

-Análisis más simple se basa en el monitoreo de la concentración de oxígeno disuelto

su presencia:-disminuye la probabilidad de formación de subproductos tóxicos-asegura la presencia de peces (interés económico)

Factores que participan en autodepuración (estabilización):-Físicos-Químicos-Biológicos

Zonación de la autodepuración en un río

Medición de Parámetros FisicoquímicosMedición de Parámetros Fisicoquímicos::

Color ,olor

Oxígeno Disuelto: con oxímetro o (Método de Winkler)

(DBO5) DBO: Cantidad de OD consumido (mg O2/l) en una muestra de agua x los microorganismos cuando descomponen la materia orgánica a una Tº de 20°C. en 5 días. Cantidad de oxígeno que los microorganismos necesitan para oxidar la materia orgánica presente en la muestra de agua (mg/l).

(DQO) mide la cantidad de sustancias susceptibles de ser oxidadas x medios químicos que hay disueltas o en suspensión en una muestra líquida. La cantidad de oxígeno consumida para oxidar completamente la materia orgánica por medio de agentes químicos en esos cinco días. DBO/DQO cercana a 1 indica una significativa contribución de materia orgánica biodegradable.

Medición de pH

Medición de conductividad: Medición de conductividad: cantidad de sales presentes en una muestra cantidad de sales presentes en una muestra de agua. Las sales conducen la electricidad.de agua. Las sales conducen la electricidad.

Transparencia: en un lago o cuerpo de agua con cierta profundidad. Disco de Secchi

Estado trófico Media Mínimo

Ultraoligotrófico > 12 > 6

Oligotrófico > 6 > 3

Mesotrófico 6 - 3 3 – 1.5

Eutrófico 3 – 1.5 1.5 – 0.7

Hipertrófico < 1.5 < 0.7

HCO3-

Ca2+ Mg2+

PHOD

T°

Efecto de los contaminantes en la biota

Métodos Biológicos: Organismos indicadores:Métodos Biológicos: Organismos indicadores:

Pueden indicar la condición ambiental en la que ellos viven. (Hellawell, 1989)

El término “INDICADOR” o “especie indicadora“INDICADOR” o “especie indicadora” puede ser utilizado de diferentes maneras.

Algunas spp tienen particulares requerimientos de nutrientes y de OD: la presencia en un hábitat indica que los parámetros ambientales están dentro de los límites de tolerancia de las mismas

REQUISITOS DE UN BUEN INDICADOR

Identificable taxonómicamente.Identificable taxonómicamente.

Fácil de muestrearFácil de muestrear

Distribución ampliaDistribución amplia

Abundante información autoecológicaAbundante información autoecológica

Importancia económica como recurso, perjudiciales o plagas. Importancia económica como recurso, perjudiciales o plagas. Ej: peces, algas.Ej: peces, algas.

Facilmente cultivables en laboratorio Facilmente cultivables en laboratorio

Baja variabilidad genética Baja variabilidad genética

““BIOACUMULADOR”: BIOACUMULADOR”: Organismos con capacidad de acumular sustancias en sus tejidos, lo que refleja los niveles en que estas sustancias están en el medio, o el tiempo al cual los organismos han estado expuestos a ella.Utiles cuando el tóxico no puede ser detectado x bajas concentraciones. Ej: macrofitas

“BIOSENSOR”: BIOSENSOR”:

Organismos indicadores que pueden seguir viviendo en los ambientes contaminados, pero experimentan estrés fisiológico: ej. Crustaceos cladóceros.

tasas de crecimiento

Abundancia

capacidad reproductiva

comportamiento

Biota- Integra cantidad de factores ambientales- Ante el cese del volcado, necesita tiempo para su recuperación

.

Comunidad de Macroinvertebrados bentónicos

- Diversos: amplio rango de respuesta ante contaminantes- Ciclos de vida relativamente largos- Movilidad limitada- Identificación accesible- Muestreos de bajo costo

Efecto de contaminantes sobre comunidades

Se analiza la presencia/ausencia de especies en la comunidad

Aspectos bióticos del impacto

• Cálculo de métricas de la comunidad bentónica para cada sitio en las distintas fechas

- Índice EPT (utilizado en ríos de Tucumán por Fernández y col, 2002)

Nº de morfoespecies pertenecientes a los órdenes Ephemeroptera, Trichoptera y Plecoptera

Cualitativo

Web.cortland.edu Hydrosciences.colorado.edu

-Índice BMWP (adaptado para ríos de Tucumán, Domínguez y Fernández,1998)

SensiblesTolerantes

A c/ flia se le otorga un puntaje de acuerdo a su supervivencia antes distintos niveles de contaminación

Valores altos (10) a los organismos menos tolerantes (+ sensibles).

El puntaje final se obtiene sumando los valores de todos los componentes de c/ muestra contándose una vez c/taxón

Datos de DBO5 (mg/l) para diferentes ríos en distintas estaciones del año.

Valores de BMWP para diferentes

estaciones de muestreo

- Índice IBY-4 (Dos Santos y col, 2011)

Conteo simple de presencia de Elmidae, Plecoptera, Trichoptera y Megaloptera

Trichoptera Plecoptera

MegalopteraElmidae

COMO MANEJAR EL PROBLEMA DE CONTAMINACION?

Cumplimiento de legislación

Afinar técnicas de control (nutrientes, agroquí-micos.…) para detectar zonas de riesgo, delimitando zonas de uso

Realizar monitoreos regulares

Convocar e informar y a la gente residente en zonas de problemas Profundizar estudios de investigación básica y aplicada Implementar bioensayos y uso de biomarcadores

Interdisciplinaridad y coordinación entre entidades gubernamentales y no gubernamentales

Coordinar entre todos los actores de la comunidad para compartir datos

Referencias bibliográficas:

Leonardo Malacalza L. compilador. 2002. Ecología General. 2a. edición virtual. Universidad Nacional de Luján, Argentina. e-libro.net. ISBN 99934-64-69-4. Villagra de Gamundi, Alcira.2011. Apuntes de Cátedra Ecología General, UNT.Salas y Martino. 1996. Curso de Eutrofización en lagos cálidos tropicales. Santo Domingo República Dominicana. Organización Panamericana de la Salud. Ronco A., Marino D. J., Abelando M. Almada P. & Apartin C. D. 2016. Water quality of the main tributaries of the Paraná Basin: glyphosate and AMPA in surface water and bottom sediments. Environ Monit Assess: 188:458.