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Human Activities

Microplásticos en el océano Austral

Catherine L. Waller (1), Huw J. Griffiths (2) Claire M. Waluda (2), Sally E. Thorpe (2), Iván Loaiza (3), Bernabé Moreno (3), Cesar O. Pacherres (3), Peter Ryan (4), Giuseppe Suaria (5), Atsuhiko Isobe (6), Kevin A. Hughes (2)

(1) School of Environmental Sciences, University of Hull, UK. c.l.waller[at]hull.ac.uk
(2) British Antarctic Survey, Natural Environment Research Council, Cambridge, UK
(3) Carrera de Biología Marina, Universidad Científica del Sur, Perú
(4) FitzPatrick Institute of African Ornithology, DST-NRF Centre of Excellence, University of Cape Town, South Africa
(5) ISMAR-CNR, Forte Santa Teresa, Pozzuolo di Lerici, La Spezia, Italy
(6) Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University, Japan

El océano Austral presenta las menores densidades de residuos macroplásticos flotantes del mundo. Se creía que la región estaba relativamente libre de contaminación de microplásticos. Sin embargo, a partir de estudios y proyectos de ciencia ciudadana recientes, se informó de la presencia de microplásticos tanto en sedimentos de alta mar y en aguas poco profundas como en aguas superficiales. Mediante experimentos de laboratorio y estudios de campo realizados en otros lugares del mundo, se ha demostrado que los microplásticos tienen un efecto negativo sobre diversas especies marinas, que incluyen organismos pelágicos y bentónicos. Tras haber revisado los datos disponibles sobre la presencia de microplásticos en el océano Austral —incluidos los macroplásticos como una de las fuentes—, presentamos las concentraciones estimadas de microplásticos e identificamos posibles fuentes y rutas de transmisión hacia la región. Según las estimaciones efectuadas, es posible que las cantidades de contaminación por microplásticos liberados en la región desde barcos y bases de investigación científica sean insignificantes en comparación con la extensión del océano Austral, pero podrían resultar significativas en el plano local. Además, los pronósticos de concentraciones de microplásticos provenientes de fuentes locales son exponencialmente menores que los informados en las prospecciones de muestreo publicadas. Es probable que la transferencia a través de la superficie marina desde latitudes menores contribuya a las concentraciones de plástico en el océano Austral.

La región del océano Austral ubicada al sur del frente polar tiene una superficie aproximada de 22 000 000 km2 y un volumen de más de 71 800 000 km3, lo que representa el 5,4 % de la masa oceánica mundial. La contaminación en forma de macroplásticos flotantes —partículas de ˃5 mm (1), cuyos efectos se observan, por ejemplo, en los enredos así como en la ingestión de los depredadores marinos (2, 3) y el depósito de desechos en las playas (4, 5)— genera una preocupación cada vez mayor. En cambio, si bien la contaminación por microplásticos en el océano Austral —partículas de ˂5 mm— ha recibido más atención durante los últimos años (6), no abunda la labor científica y regulatoria, más allá de que se reconozca el asunto a nivel mundial (ver resumen en la referencia 7) (Figura 1).

Figura 1. Principales instalaciones costeras antárticas operadas por los programas antárticos nacionales y hallazgos registrados de microplásticos y macroplásticos en aguas superficiales, tanto en playas como en sedimentos situados al sur del frente polar. Límite de trazado: posición media del frente polar. Puntos rojos: bases e instalaciones de investigación. Cruces amarillas: registros de macroplásticos. Cruces verdes: registros de microplásticos.

Más allá de algunos trabajos iniciales sobre la ingestión por parte de las aves marinas subantárticas que anidan —un ejemplo es la referencia 8—, hasta la fecha, no existen publicaciones sobre los efectos de los microplásticos en los organismos marinos antárticos. Mediante experimentos de laboratorio y estudios de campo realizados en otras partes del mundo, ha quedado demostrado que los microplásticos tienen un efecto negativo en diversas especies marinas, entre las que se incluyen los organismos pelágicos y bentónicos. Las pruebas obtenidas en el hemisferio norte muestran que los microplásticos podrían causar efectos tóxicos en especies clave de los ecosistemas —como los copépodos (9) y los eufaciáceos, el grupo que incluye el kril (10), en la base de la cadena alimentaria—, así como la posible bioacumulación y biomagnificación de toxinas relacionadas como los ftalatos con un nivel trófico cada vez mayor (11,12,13,14).

Las fuentes de contaminación marina por microplásticos son primarias y secundarias. Los microplásticos primarios pueden provenir tanto de productos de cuidado personal —pasta dental, champú y el gel de ducha— como de fibras sintéticas del lavado de ropa (Figura 2).

Figura 2. Fragmentos microplásticos de productos cosméticos vistos bajo el microscopio. (Imagen: Mary Sewell, Universidad de Auckland)

Los microplásticos secundarios, tanto en forma de partículas como de fibras, provienen de la degradación de desechos macroplásticos, lo cual resulta común en los océanos del mundo (ver revisión en la referencia 15) (Figuras 3 y 4). En varios estudios exhaustivos de los océanos en zonas cercanas a las regiones pobladas, se evaluaron diferentes fuentes primarias y secundarias de microplásticos para determinar en qué grado contribuían a los niveles generales de microplásticos presentes en el ambiente marino (ver resumen en la referencia 7) y se llegó a la conclusión de que la mayoría de los microplásticos presentes en el medio marino provienen de fuentes secundarias.

Figura 3. Desechos macroplásticos primarios encontrados en la zona de nidos de aves de las islas subantárticas, que se degradan y pasan a ser fragmentos microplásticos. (Imagen: British Antarctic Survey)

Figura 4. Desechos microplásticos secundarios hallados en las capas superficiales del océano Austral (Imagen: British Antarctic Survey)

Cabe señalar que en la actualidad no existen reglamentaciones mundiales para la descarga de aguas residuales —incluidas el agua de ducha y el agua gris de lavandería— y que el tema no recibe una atención activa de la Organización Marítima Internacional. En 1998, entró en vigor el Protocolo al Tratado Antártico sobre Protección del Medio Ambiente, que incluía anexos específicos sobre Eliminación y tratamiento de residuos (Anexo III) y Prevención de la contaminación marina (Anexo IV); sin embargo, las Partes no están obligadas a tratar las aguas residuales liberadas desde sus bases de investigación científica. En la actualidad, no existen rutinas de monitoreo de los microplásticos en aguas antárticas.

Waller et al. (7) estimaron un ingreso máximo posible de entre 44 kg y 500 kg de partículas microplásticas provenientes de artículos de aseo personal y de entre 500 000 000 y 25 500 000 000 fibras plásticas de lavandería al océano Austral por década. Sin embargo, a la fecha, existen pocos informes relativos a la presencia de microplásticos en el océano Austral, y los métodos de muestreo y presentación de informes todavía no son coherentes o comparables. Se encontraron partículas microplásticas en sedimentos intercotidales de una isla subantártica (1), en sedimentos de alta mar en el mar de Weddell (16), en las aguas superficiales del sector del Pacífico del océano Austral (17,18) y en sedimentos de aguas poco profundas y macroalgas de sitios de la isla Rey Jorge (isla 25 de Mayo), cerca de bases de investigación científica (7).

A partir de un proyecto de ciencia ciudadana medioambiental reciente, se observó la presencia de microplásticos en aguas superficiales del océano Austral en niveles congruentes con los registrados en zonas más pobladas en el resto del mundo (19), aunque ese proyecto no está registrado en literatura revisada por expertos. La organización de ciencia ciudadana Adventure Science informó valores muy por encima de las 22 partículas L-1 contenidas en muestras de agua de mar extraídas de la península Antártica occidental, con una concentración máxima de 117 partículas L-1. La fundación Tara Expeditions halló microplásticos en cada una de las cuatro muestras recolectadas en el océano Austral, con una concentración de entre 0,55 g km-2 y 56,58 g km-2 de partículas microplásticas (20). Cózar et al. hallaron concentraciones de entre 0,100 g km-2 y 0,514 g km-2 en todas las bases de muestreo del frente polar (21), e Isobe et al. (18) hallaron valores que van desde las 46 000 hasta las 99 000 partículas km-2 en ubicaciones de muestreo al sur de la latitud 60S. En un estudio de Cincinelli et al., se hallaron concentraciones superiores de microplásticos en regiones costeras del mar de Ross —hasta 1,8 partículas m-3— en comparación con las muestras obtenidas fuera de la costa, la mayoría de las cuales eran fragmentos (17). Munari et al. informaron sobre la presencia de plásticos en las muestras de sedimentos de la bahía de Terra Nova, con un total de 1661 elementos de desecho (3,14 g) registrados, de los cuales las fibras resultaron ser el tipo más recurrente detectado (22).

Si bien tanto los microplásticos generados dentro de la región a partir de la degradación de macroplásticos, como los que se transfieren al océano Austral a lo largo de todo el frente polar todavía, deben cuantificarse en forma adecuada, ambos factores representan un aporte importante, tal como se determinó en el resto del mundo. Dado que las unidades y los métodos de los estudios existentes no son comparables, en la actualidad, es imposible realizar una estimación cuantitativa y sólida de la concentración macro- y microplástica en el océano Austral. A fin de comprender las fuentes y la magnitud de esta contaminación, es necesario un esfuerzo coordinado a nivel internacional, con métodos de muestreo normalizados o comparables, técnicas de extracción e identificación para microplásticos y metodologías de observación y registro para los macroplásticos a fin de trazar mapas y evaluar la distribución circumpolar de estos materiales plásticos.

Other information:

  1. D.K.A.Barnes, F. Galgani, R.C. Thompson, M. Barlaz. Accumulation and fragmentation of plastic debris in global environments. Philosophical Transactions of the Royal Society B364, 1985-1998 (2009). doi: 10.1098/rstb.2008.0205
  2. C.M. Waluda, I.J. Staniland. Entanglement of Antarctic fur seals at Bird Island, South Georgia. Marine Pollution Bulletin74, 244-252 (2013). doi.org/10.1016/j.marpolbul.2013.06.050
  3. P.G. Ryan, P.N.J. de Bruyn, M.N. Bester. Regional differences in plastic ingestion among Southern Ocean fur seals and albatrosses. Marine Pollution Bulletin104, 207-210 (2016). doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.01.032
  4. J.A.I. do Sul, D.K.A. Barnes, M.F. Costa, P. Convey, E.S. Costa, and L.S. Campos. Plastics in the Antarctic environment: are we looking only at the tip of the iceberg? Oecologia Australis, 15, 150-170 (2011). doi.org/10.4257/oeco.2011.1501.11
  5. C. Eriksson, H. Burton, S. Fitch, M. Schulz, J. van den Hoff. Daily accumulation rates of marine debris on sub-Antarctic island beaches. Marine Pollution Bulletin66, 199-208 (2009). doi.org/10.1016/j.marpolbul.2012.08.026
  6. C. Arthur, J. Baker, H. Bamford.  Proceedings of the International Research Workshop on the Occurrence, Effects and Fate of Microplastic Marine Debris, 9–11 September 2008. NOAA Technical Memorandum NOS-OR&R30 (2008). PDF
  7. C.L.Waller, H.J. Griffiths, C.M. Waluda, S.E. Thorpe, I. Loaiza, B. Moreno, C. O Pacherres, K.A. Hughes. Microplastics in the Antarctic marine system: an emerging area of research. Science of the Total Environment598, 220-227 (2017). doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.03.283
  8. P.G. Ryan, A.D. Connell, B.D. Gardner. Plastic ingestion and PCBs in seabirds: is there a relationship? Marine Pollution Bulletin19, 174-176 (1988). doi.org/10.1016/0025-326X(88)90674-1
  9. K-W. Lee, W.J. Shim, O.Y. Kwon, J-H. Kang. Size-dependent effects of micro polystyrene particles in the marine copepod Tigriopus japonicus. Environmental Science and Technology, 4, 11278-11283 (2013). doi: 10.1021/es401932b
  10. J.P.W. Desforges, M. Galbraith, P.S. Ross. Ingestion of microplastics by zooplankton in the Northeast Pacific Ocean. Archives of Environmental Contamination and Toxicology69, 320-330 (2015).  doi: 10.1007/s00244-015-0172-5
  11. M. Cole, P. Lindeque, E. Fileman, C. Halsband, R. Goodhead, J. Moger, T.S. Galloway. Microplastic ingestion by zooplankton. Environmental Science and Technology47, 6646-6655 (2013).     doi:10.1021/es400663f
  12. E. Besseling, A. Wegner, E.M. Foekema, M.J. Van Den Heuvel-Greve, A.A. Koelmans. Effects of microplastic on fitness and PCB bioaccumulation by the lugworm Arenicola marina (L.). Environmental Science & Technology47, 593-600 (2012).     doi:10.1021/es302763x
  13. E.L. Teuten, J.M. Saquing, D.R.U. Knappe, M.A. Barlaz, et al . Transport and release of chemicals from plastics to the environment and to wildlife. Philosophical Transactions of the Royal Society B364, 2027-2045 (2009).  doi: 10.1098/rstb.2008.0284
  14. J.E. Ward, J. Kach. Marine aggregates facilitate ingestion of nanoparticles by suspension-feeding bivalves. Marine Environmental Research68, 137-142 (2009).  doi.org/10.1016/j.marenvres.2009.05.002
  15. W.C. Li, H.F. Tse, L. Fok. Plastic waste in the marine environment: A review of sources, occurrence and effects. Science of The Total Environment566, 333-349 (2016).  doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.05.084
  16. L. Van Cauwenberghe, A. Vanreusel, J. Mees, C.R. Janssen. Microplastic pollution in deep-sea sediments. Environmental Pollution182, 495-499 (2013). doi.org/10.1016/j.envpol.2013.08.013
  17. A. Cincinelli, C. Scopetani, D. Chelazzi, E. Lombardini, T. Martellini, A. Katsoyiannis, et al. Microplastic in the surface waters of the Ross Sea (Antarctica): Occurrence, distribution and characterization by FTIR. Chemosphere175, 391-400 (2017). doi: 10.1016/j.chemosphere.2017.02.024
  18. A. Isobe, K. Uchiyama-Matsumoto, K. Uchida, T. Tokai. Microplastics in the Southern Ocean. Marine Pollution Bulletin114, 623-626 (2017). doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.09.037
  19. Adventure Science.org. Global Microplastics Initiative. http://www.adventurescience.org/microplastics.html Retrieved: Sep 1, 2016.
  20. M. Eriksen, L.C. Lebreton, H.S. Carson, M. Thiel, C.J. Moore, J.C. Borerro, F.Galgani, P.G. Ryan, J. Reisser. Plastic pollution in the world’s oceans: more than 5 trillion plastic pieces weighing over 250,000 tons afloat at sea. PLoS one9(12), e111913 (2014).      doi.org/10.1371/journal.pone.0111913
  21. A. Cózar, F. Echevarría, J.I. González-Gordillo, X. Irigoien, B. Úbeda, S. Hernández-León, A.T. Palma, S. Navarro, J. García-de-Lomas, A. Ruiz, M.L. Fernández-de-Puelles. Plastic debris in the open ocean. Proceedings of the National Academy of Sciences USA111, 10239-10244 (2014). doi.org/10.1073/pnas.1314705111 
  22.  C. Munari, V. Infantini, M. Scoponi, E. Rastelli, C. Corinaldesi, M. Mistri. Microplastics in the sediments of Terra Nova Bay (Ross Sea, Antarctica). Marine Pollution Bulletin, 122, 161-165(2017). doi: 10.1016/j.marpolbul.2017.06.039