Fuentes, dispersión e impactos de aguas residuales en la Antártida

El Protocolo al Tratado Antártico sobre Protección del Medio Ambiente permite verter aguas negras y aguas residuales —en lo adelante, aguas residuales— de las estaciones antárticas en el mar o en pozos profundos en el hielo, en zonas no costeras, cuando su eliminación sea prácticamente imposible (Anexo III – Eliminación y Gestión de Aguas). Anteriormente, las aguas residuales también se han desechado en zonas interiores —incluido el entierro en la nieve, el vertido en corrientes interiores y lagos, y en terreno libre de hielo^{1, 2}—, ninguno de los cuales cumple ahora los requisitos que establece el Protocolo. Conforme al Protocolo, el vertido en el mar debe tomar en cuenta la “la capacidad de asimilación del medio marino receptor”, y debe ubicarse, siempre que sea viable, donde existan condiciones para la “dilución inicial y su rápida dispersión”, pero actualmente estos términos no están definidos. El nivel mínimo de tratamiento requerido es la maceración, pero solo cuando las poblaciones de la estación excedan las 30 personas durante el período estival. En la práctica, se utiliza una amplia gama de tecnologías de tratamiento^{1, 3, 4}, que van desde el no tratamiento (por ejemplo, en muchas estaciones más pequeñas o de temporada) hasta sistemas terciarios avanzados.

Las aguas residuales en las estaciones antárticas incluyen fuentes domésticas —cocinas, duchas, baños— e industriales ligeras de laboratorios y talleres mecánicos. Las aguas residuales de la estación tienen algunas similitudes con las aguas residuales municipales estándares, por ejemplo, altas cargas microbiológicas⁵, sin embargo, pueden diferir varias propiedades: las aguas residuales pueden ser más concentradas —ya que no hay aguas pluviales o entradas de escorrentías y el uso del agua está generalmente restringido— mientras que los nutrientes, la demanda biológica de oxígeno (DBO) y los niveles de sólidos sedimentables pueden ser mayores⁵ y menores las tasas de degradación ambiental³. La cantidad de aguas residuales puede ser también muy variable debido a los ciclos estacionales en las poblaciones de la estación; sin embargo, los volúmenes suelen ser pequeños en comparación con las escorrentías domésticas; se registran fluctuaciones desde varios cientos hasta decenas de millares de litros por días, con volúmenes notablemente mayores en las estaciones más grandes (por ejemplo, la Estación McMurdo⁶). La gran variabilidad en los parámetros de las aguas residuales puede ocasionar dificultades técnicas para las personas que operan esas plantas de tratamiento todo el año.  Los agentes contaminantes detectados en las aguas residuales y alrededor de las estaciones antárticas incluyen metales, compuestos orgánicos persistentes (COP) —como éteres difenílicos polibromados (PBDE)^{7, 8}— surfactantes, hidrocarburos, compuestos perturbadores endócrinos³, compuestos farmacéuticos⁹ y microplásticos¹⁰.

Los estudios de las aguas residuales antárticas se han concentrado en medir la distribución y magnitud de las aguas residuales vertidas en el entorno marino. Se han identificado cinco categorías de marcadores de dispersión de aguas residuales: bacterias entéricas asociadas con los humanos, por ejemplo, Escherichia coli, Enterococci, Clostridum perfringens y coliformes totales^{3, 11-13}; biomarcadores antropogénicos, por ejemplo, esteroles fecales^14-16; agentes contaminantes y marcadores moleculares de aguas negras (por ejemplo, hidrocarburos¹², alquilbencenos lineales¹⁵, metales traza¹², éteres difenílicos polibromados [PBDE])^{7, 8, 12}; isótopos estables⁶; y compuestos farmacéuticos y medicamentos^{9, 10}. Se han detectado marcadores de aguas residuales en el agua de mar, sedimentos marinos y biota —incluidos peces e invertebrados¹⁶— a una distancia de hasta 2 km de las estaciones. Se han efectuado estudios predominantemente durante el verano; sin embargo, las condiciones pueden ser diferentes durante el invierno, cuando las zonas costeras están cubiertas por hielo marino¹³. En general, las aguas residuales vertidas de las escorrentías antárticas fluyen predominantemente a lo largo de la costa, con menos evidencia de dispersión fuera del mar^{12. 17}. Las excepciones son los sitios de eliminación en alta mar, en plataformas de hielo o en zonas con hielo marino permanente, como en los aeródromos de la Estación McMurdo¹⁸. Sin embargo, la detección de marcadores en el ambiente no indica si pueden resultar impactos ambientales de la descarga.

El Protocolo establece que se deben tomar precauciones para prevenir la introducción de microorganismos no autóctonos en la Antártida, aunque no menciona específicamente los riesgos planteados por las aguas residuales. El vertido de aguas residuales da como resultado la liberación al medio ambiente de grandes cantidades de microorganismos no autóctonos, virus y patógenos³ que pueden mantenerse latentes por largos períodos^{2, 19} y que pueden, asimismo, representar una importante amenaza para las especies indígenas microbianas y de la macrofauna²⁰. Las aguas residuales también pueden contener elementos genéticos móviles, como los que responden a la codificación para la resistencia antibiótica^{20, 22}. Dichos elementos se establecieron en poblaciones bacterianas y animales locales^{20, 21} y son denominados “contaminación genética”. Más allá de establecer la presencia de microorganismos no autóctonos, ha habido poca investigación para determinar sus impactos potenciales. Existen muchos registros de enfermedad asociada a patógenos (por ejemplo, Salmonella) presentes en la vida silvestre antártica, incluidos los pingüinos Adelia y de penacho anaranjado, la skúa, el lobo fino antártico, el albatros y la gaviota³, aunque falta la evidencia de una fuente antropogénica o de brotes de enfermedad subsiguiente. Se han encontrado bacterias fecales antropogénicas en la vida silvestre antártica (por ejemplo, almejas, peces, erizos de mar y estrellas de mar) con mayor incidencia en las proximidades de las escorrentías, lo que indica la ingestión de aguas residuales que, asimismo, se confirma mediante isótopos estables⁶ . No se han informado síntomas de enfermedad³, pero se notificó un aumento en la incidencia de anomalías de órganos internos en los peces que habitan en las proximidades de una escorrentía²³.

Si bien nuestro conocimiento de los impactos ambientales de las aguas residuales vertidas en los ecosistemas de la Antártida es relativamente limitado, un estudio integral realizado en la Estación Davis de Australia indicó que podía existir una gama posiblemente amplia de impactos significativos derivados de prácticas que, en la actualidad, se consideran aceptables conforme al Protocolo²⁴. Se han estudiado las comunidades bentónicas marinas en las Estaciones McMurdo, Casey y Davis a modo de indicadores de la contaminación por aguas residuales. En general, los impactos en las comunidades se correlacionaron con la escala del vertido de aguas residuales, con diversidad y abundancia de especies reducidas y dominancia por algunas especies oportunistas^{25, 26}. Si bien los estudios ecotoxicológicos de las aguas residuales son raros, indican el nivel de toxicidad de los invertebrados marinos de la Antártida a bajas concentraciones, sobre exposiciones de varias semanas⁵. Se conoce muy poco respecto a los impactos de las aguas residuales eliminadas en zonas interiores, como pozos de hielo, lagos y corrientes de agua dulce o zonas libres de hielo. Las tasas de degradación extremadamente bajas pueden llevar a la exposición de residuos históricos como también pueden generar problemas de contaminación de largo plazo².

La eficacia de las plantas de tratamiento de aguas residuales dependen del tipo y del nivel del tratamiento. El tratamiento tradicional de aguas residuales elimina los nutrientes —para prevenir la eutrofización— y reduce las concentraciones de microorganismos/patógenos. Por lo general, las aguas marinas antárticas no tienen escasos nutrientes, pero se pueden ocasionar riesgos significativos al ambiente como consecuencia de agentes contaminantes y microorganismos⁵. La mayoría de los sistemas de tratamiento de las estaciones eliminan los nutrientes y disminuyen la DBO, y, por ende, reflejan los procesos secundarios de tratamiento descritos en el Protocolo (es decir, Contactores biológicos rotatorios). Sin embargo, la eliminación de los microorganismos de las aguas negras se vuelve más efectiva al emplear procesos de tratamiento más sofisticados, sumado a un tratamiento terciario avanzado, que prácticamente elimina la liberación de microorganismos/patógenos y de todos los agentes contaminantes^{3, 5}.