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Microcontaminantes en aguas antárticas

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Asunto emergente

Versión: 1.0

Publicado: GMT

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Autores

Philipp Emnet

Gateway Antarctica, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand. philipp.emnet[at]gmail.com

Revisado por expertos tick


Sinopsis

Gracias a la mejora de las técnicas analíticas, los químicos utilizados en el cuidado personal y en los productos farmacéuticos ahora se encuentran entre los componentes detectados con mayor frecuencia en aguas superficiales a nivel mundial. Referidos en conjunto como microcontaminantes, estos ingredientes y productos farmacéuticos incluyen cosméticos, pastas dentales, protectores solares, hidratantes para la piel, champús, analgésicos e incluso drogas recreativas. Los microcontaminantes ingresan al medioambiente acuático, sobre todo, a través de aguas residuales, ya que los métodos convencionales de tratamiento de aguas residuales no logran eliminarlos por completo antes de la descarga del efluente. Hasta la fecha, las evaluaciones de su presencia y sus efectos en los medioambientes costeros son limitadas. Hay experimentos que demuestran que algunos microcontaminantes no solo pueden acumularse en los sedimentos y en la biota, sino que también producen trastornos endocrinos en los organismos acuáticos. Por primera vez, se detectaron ciertos microcontaminantes en la Antártida; en los efluentes de la base Scott, la estación McMurdo y la estación Mario Zucchelli; en el agua y el hielo marinos de los alrededores; y en el bentos, en concentraciones similares a las de las aguas costeras templadas. Mediante los estudios realizados recientemente en las cercanías de la península Antártica, se encontraron rastros de fragancias, analgésicos y antiinflamatorios en sistemas acuáticos.


Resumen

La Antártida es uno de los últimos lugares de la Tierra que se encuentran relativamente libres de impacto humano. La mayoría de las estaciones de investigación científica están ubicadas junto a la costa y descargan en el mar aguas residuales y servidas que contienen una amplia variedad de contaminantes [1]. Según el Anexo III del Protocolo al Tratado Antártico sobre Protección del Medio Ambiente (Artículo 5), las aguas residuales solo deben macerarse antes de su descarga si provienen de estaciones que cuentan con más de 30 personas. Como resultado, las aguas residuales del 37% de las estaciones de investigación permanentes y del 69 % de las estaciones de verano carecen de tratamiento. Si bien la mayoría de las Partes ahora quita los desechos humanos sólidos de los sitios de trabajo de campo, el Anexo III del Protocolo permite verter desechos humanos y aguas residuales sin tratar directamente al océano a través de grietas producidas por mareas en el hielo marino. Según el Anexo IV del Protocolo, que trata sobre la contaminación marina, los barcos también tienen permitido verter al océano aguas residuales y desechos alimentarios macerados si se encuentran, al menos, a 12 millas náuticas de la costa o de la plataforma de hielo.

Los productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP) se encuentran en aguas residuales domésticas e industriales descargadas en el medioambiente en todo el mundo y están clasificados como microcontaminantes [2]. Algunos de los químicos de los PPCP parecen persistir en el medioambiente [3], y muchos métodos convencionales de tratamiento de aguas residuales no logran eliminarlos por completo [4]. Se están generando impactos ambientales que no se habían considerado en pruebas anteriores de estos químicos [4,5], entre los cuales se incluyen efectos biológicos, como la alteración del sistema endocrino (hormonas) de vertebrados e invertebrados. Las hormonas desempeñan un papel esencial en las actividades de desarrollo y reproducción de los animales, y estos componentes disruptivos presentes en los medioambientes de agua dulce han demostrado tener impactos ambientales significativos, como la modificación del género de los peces [5]. Se han realizado pocas investigaciones sobre este tema en los ecosistemas marinos.

Un estudio inicial llevado adelante en 2009 demostró que había microcontaminantes en las aguas residuales de la base Scott y la estación McMurdo, así como en el medioambiente costero cercano. A partir de estos datos, en 2012 se realizó un estudio de seguimiento mediante el cual se investigó la distribución de PPCP en una zona más amplia de la ensenada McMurdo [6].

Los efluentes analizados de la base Scott y la estación McMurdo se identificaron como la fuente principal de una amplia gama de PPCP, mientras que el vertido de desechos humanos sin tratamiento a través del hielo marino, incluidos los residuos de la pista de aterrizaje de hielo marino (una práctica ya abandonada), se identificó como una posible fuente menor [6]. Las muestras de agua de mar y de organismos bentónicos tomadas en la bahía Pegasus (isla Ross, Antártida) mostraron una amplia distribución de PPCP, que se detectó a distancias de hasta 25 km corriente arriba desde las estaciones de investigación. Se prestó especial atención a varios tipos de compuestos: protectores solares UV, agentes antimicrobianos, tensioactivos y hormonas esteroides (Tabla 1) [6].

Los microcontaminantes más comúnmente detectados en efluentes y aguas residuales fueron OP, 4-MBC, BP-3, BP-1, triclosán, metil triclosán, BPA, E1 y Cstanol (Tabla 1), utilizados sobre todo en productos de cuidado personal. Las concentraciones de estos compuestos en los efluentes eran equiparables a los datos internacionales informados previamente. En comparación, las concentraciones de microcontaminantes en los efluentes de Nueva Zelandia rondaban niveles bajos a medios de ng L-1, mientras que las concentraciones en los efluentes de la Antártida rondaban entre niveles bajos de ng L-1 y niveles bajos de μg L-1. Las máximas concentraciones de OP, 4-MBC, BP-1, E1 y EE2 en efluentes detectadas durante la temporada 2012/2013 fueron mayores que las informadas previamente a nivel internacional [6].

Si bien la mayoría de las descargas más grandes provenientes de los sistemas de aguas residuales de la Antártida se realizan durante el verano, cuando hay más cantidad de personal, su posible permanencia en el medioambiente implica la probabilidad de captación biológica de los contaminantes por parte de los organismos marinos a lo largo del año, incluidos los meses de invierno, cuando las descargas de efluentes son escasas. Se demostró que las almejas (Laternula elliptica), los erizos de mar (Sterichinus neumayeri) y los peces (Trematomus bernachii)de la Antártida bioacumularon PPCP (mParabeno, pParabeno, BP-3, E2, EE2, OP, Cstanol), y existen pruebas de otros medioambientes marinos que indican que los sedimentos son un posible sumidero de PPCP [6]. Sin embargo, la mayoría de los datos sobre bioacumulación de estos tipos de compuestos todavía provienen de investigaciones realizadas en el hemisferio norte. Si bien, en general, las concentraciones en tejido de OP, BP-3 y EE2 en la Antártida son similares a los datos internacionales informados previamente [6], algunas concentraciones en tejido de BP-3 cuadruplicaban los datos internacionales informados previamente [6]. Las muestras tomadas en el mar de Ross son las primeras en evidenciar no solo la bioacumulación de mParabeno, pParabeno, y E2 en muestras medioambientales en niveles similares a los del hemisferio norte, sino también que los efectos biológicos, en consecuencia, probablemente tengan la misma o una mayor magnitud. Se sabe que los filtros UV de los protectores solares demuestran actividad estrogénica [2], el OP puede causar trastornos endocrinos sobre especies marinas y de agua dulce [7] y el triclosán es tóxico para las algas, los microorganismos y las larvas de peces [8]. Los residuos de hormonas esteroides, el triclosán y el BPA son biológicamente efectivos en concentraciones medioambientales muy bajas [8, 9].

En el estudio similar realizado en Nueva Zelandia, se detectó la misma variedad de microcontaminantes en efluentes de aguas residuales, agua de mar y biota [6]. No obstante, las máximas concentraciones de microcontaminantes en efluentes de aguas residuales fueron mayores en la Antártida que en Nueva Zelandia. Las fluctuaciones mensuales en las concentraciones también fueron mayores en la Antártida, y la distribución a distancias de hasta 25 km de la base Scott y la estación McMurdo fue un hallazgo inesperado [6].

Estudios recientes efectuados en la bahía de Terra Nova detectaron en el agua de mar, por primera vez, una variedad de fragancias provenientes de PPCP (incluidos Ambrofix, salicilato de amilo, salicilato de bencilo, salicilato de hexilo, Lemonile y Okoumal) que alcanzan una concentración combinada de hasta 100 ngL-1. El tratamiento de aguas residuales no eliminó las fragancias, y las concentraciones en la bahía Tethys cercana aumentaron durante el derretimiento estacional del hielo marino y de su cobertura de nieve [10]. 

Los estudios más recientes que relevaron microcontaminantes en la Antártida identificaron 16 productos farmacéuticos, como analgésicos y drogas recreativas, incluso cafeína, en la región de la península Antártica [11]. A partir de los valores de unidades tóxicas calculados, se identificó a los analgésicos y los antiinflamatorios como los productos que tienen más probabilidades de generar preocupaciones para los ecosistemas marinos antárticos, aunque se encuentran en concentraciones muy bajas.

La experiencia con plantas de tratamiento de aguas residuales similares a las utilizadas en los datos de la Antártida demuestra que el diseño no es efectivo a la hora de eliminar estos microcontaminantes [12]. Si bien hay algunas pruebas experimentales de que la fotodegradación natural por radiación UV a la luz del sol puede ayudar a reducir las concentraciones de algunos compuestos [13], claramente no es suficiente. Es probable que las iniciativas de otros lugares aporten nuevas opciones de ingeniería para el tratamiento de aguas residuales en la Antártida, tales como la degradación por radiación UV y otros tratamientos que se han puesto en práctica en algunas estaciones [14].

La bioacumulación de mParabeno y pParabeno en la biota antártica fue inesperada, ya que apenas recientemente se demostró que esto podría suceder en un ecosistema marino [15], lo que implica que quizás haya una cantidad mayor que la calculada de microcontaminantes que acarrean una preocupación medioambiental. Las máximas concentraciones acuosas de PPCP detectados fueron de una magnitud menor que las informadas para inducir efectos biológicos. Las hormonas esteroides más activas biológicamente (E1, EE2 y E3) solo se detectaron con poca frecuencia en concentraciones cercanas a los límites de cuantificación. Aún se desconoce el riesgo potencial que presentan estos químicos para el ecosistema marino singular de la Antártida [6].

La biota antártica tiene organismos de metabolismo muy lento y un crecimiento también lento [16], lo que deriva en períodos de exposición in vivo más prolongados. En la actualidad, no hay conocimientos respecto de la adsorción de microcontaminantes y sus efectos en caso de que las concentraciones en tejido aumenten con el tiempo. Además, se desconocen los efectos medioambientales de las mezclas de microcontaminantes, dado que todas las pruebas realizadas se han dirigido a componentes individuales y no se han estudiado los efectos de las mezclas [17].

Se han identificado interrogantes de investigación clave sobre microcontaminantes en todo el mundo [18] que podrían orientar las futuras investigaciones antárticas sobre el tema.

 

Tabla 1. Hormonas y componentes químicos provenientes de la degradación de PPCP detectados en la Antártida
 Compuesto  Aplicaciones
 Metil parabeno (mParabeno)  Conservante (productos de cuidado personal y alimentos)
 Etil parabeno (eParabeno)  Conservante (productos de cuidado personal y alimentos)
 Propil parabeno (pParabeno)  Conservante (productos de cuidado personal y alimentos)
 Butil parabeno (bParabeno)  Conservante (productos de cuidado personal y alimentos)
 4-t-octilfenol (OP)         Tensioactivo, plastificante
 4-n-nonilfenol (NP)            Tensioactivo, plastificante, espermicida
 Triclosán  Agente antibacteriano (jabón, champú)
 Metil triclosán (mTriclosán)    Metabolito de triclosán
 Benzofenona-1 (BP-1)       Filtro UV (protector solar, cosméticos)
 Benzofenona-3 (BP-3)                        Filtro UV (protector solar, cosméticos)
 4-metilbencilideno alcanfor (4-MBC)  Filtro UV (protector solar, cosméticos)
 2-etilhexilo-metoxicinamato (OMC)  Filtro UV (protector solar, cosméticos)
 Bisfenol A  (BPA)  Precursor de policarbonato
 Estrona (E1)  Hormona natural
 17β –estradiol (E2)  Hormona natural
 Estriol (E3)  Hormona natural
 17α-etinilestradiol (EE2)  Píldora anticonceptiva
 Coprostanol (Cstanol)  Esteroide fecal