EVALUACION DEL IMPACTO DE EVALUACION DEL IMPACTO DE FUENTES PUNTUALES Y DIFUSAS DE FUENTES PUNTUALES Y DIFUSAS DE

CONTAMINACICONTAMINACIÓÓN EN LAS AGUAS DEL N EN LAS AGUAS DEL RRÍÍO ARECOO ARECO

Flavia ArellanoFlavia Arellano

Ma. Laura PrestaMa. Laura Presta

Natalia ScelsioNatalia Scelsio

Noelia SileoNoelia Sileo

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. UNLPTesis de Diplomatura “ Estudio Hidrogeológico del sistema acuífero de la Cuenca del Río Areco”,

Lic. Noelia Sileo. UPC

INTRODUCCION

SITUACIÓN GEOGRÁFICALa 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)

PARPARÁÁMETROS CARACTERMETROS CARACTERÍÍSTICOS DE LA ZONA STICOS DE LA ZONA •Cuenca de zona de llanura (3.680km2), pendientespendientes inferiores a 0,2%0,2%, favoreciendo el movimiento vertical del agua, por sobre el horizontal o de escurrimiento superficial.

•Los suelossuelos Argiudoles vérticos en un 67%, Argiudoles típicos en un 16%, y complejos indiferenciados 18%. Poseen buen drenajebuen drenaje.

••Niveles piezomNiveles piezoméétricos tricos a profundidades variables en el rango de 2 a 25 metros 2 a 25 metros bajo boca de pozo. Fuertemente influidos por la ubicación geográfica dentro de la cuenca.

•La zona no saturada zona no saturada presenta presenta sedimentos pampeanos y post- pampeanos, con granulometrías entre arcillasarcillas-- limos y arenas muy finaslimos y arenas muy finas.

••LitologLitologííaa del ACUACUÍÍFERO PAMPEANOFERO PAMPEANO: sedimentos loessoides, limosos con variables proporciones de arena y arcillaarena y arcilla, espesores medios de 40 a 50 metros. El ACUACUÍÍFEROFERO PUELCHEPUELCHEsemiconfinado se compone de arenas fluviales. arenas fluviales.

•La conductividad hidrconductividad hidrááulica ulica varía entre 5 a 10 metros por d5 a 10 metros por dííaa, para el acuífero Pampeano, y hasta 25 metros por día para el Puelche.

•La recargarecarga media anual estimada es de 190mm/a190mm/añño.o.

•• El caudal del cauce principal de la cuenca del rio Areco varia El caudal del cauce principal de la cuenca del rio Areco varia de 0, 92 a 8,68 m3/sde 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 2013PRECIPITACIONES DE ENERO DE 2011 A ENERO 2013

MMááximos en ximos en primavera y primavera y

veranoverano

Tomado de Sileo (2013)

Río areco y principales afluentes

Sedimentos Sedimentos pampeanos y postpampeanos y post--

pampeanospampeanos

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:

• 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

En base a la ubicación de las fuentes de contaminación descriptas, se presenta el siguiente diseño de muestreo:

• 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 pre-tratadas 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 realizaránuevamente 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.

Parámetro Curtición Cromo Curtición vegetal Rango* Concentración máxima

permisible

DBO5 (mg/l) 900 1.700 570-2000 30-100

DQO (mg/l) 2.500 3.000 1.700- 5.600

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 1

Consumo de agua de

proceso (l/kg de piel

salada)

70 50

Composición típica del efluente de curtiembre

Abundancia de Zooplancton en Áreas impactadasV

incu

lació

n c

on

bio

masa f

ito

pla

nctó

nic

a

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.

La mayoría de los contaminantes orgánicos (HAPs, plaguicidas, PCBs), debido a sunaturaleza 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.

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• 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

Propuestas a futuro….

¡¡¡¡ MUCHAS GRACIAS!!!!