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Contaminantes orgánicos persistentes en la Antártida

Contaminantes orgánicos persistentes en la Antártida

Resumen informativo

Versión: 1.0

Publicado: 19/08/2019 GMT

Revisado: 19/08/2019 GMT

Autores

Simonetta Corsolini (1)*, Cristóbal Galbán-Malagón (2,3) & Rosalinda Carmela Montone (4)

(1) Department of Physical, Earth and Environmental Sciences, University of Siena, via P.A. Mattioli, 4, I-53100 Siena, Italy. simonetta.corsolini@unisi.it

(2) Departamento de Ecología y Biodiversidad, Facultad de Ciencias de la Vida, Universidad Andres Bello. Santiago de Chile, Chile. cristobal.galban@unab.cl

(3) GEMA Center for Genomics, Ecology & Environment, Universidad Mayor,
Camino La Pirámide 5750, Huechuraba, Santiago, Chile.

(4) Departamento de Oceanografia Física, Química e Geológica, Instituto
Oceanográfico da Universidade de São Paulo, Praça do Oceanográfico, 191,
São Paulo (SP), Brasil.
rmontone@usp.br

Revisado por expertos tick


Sinopsis

Los contaminantes orgánicos persistentes (COP) son sustancias químicas basadas en carbono de origen antropogénico que provocan efectos tóxicos en los organismos. Por este motivo, y con el fin de proteger la salud humana y del medioambiente, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente implementó en 2004 el Convenio de Estocolmo. Debido a sus propiedades físico-químicas, los COP se transportan con facilidad, fundamentalmente a través de la atmósfera o las corrientes oceánicas a lo largo de grandes distancias que incluyen las regiones polares, en donde dichas sustancias químicas quedan atrapadas a causa del clima extremadamente frío. Una vez en la región antártica, se bioacumulan en los organismos y pueden producir efectos tóxicos. Debido a su fragilidad y reducida capacidad de adaptación, las consecuencias de la contaminación de los ecosistemas antárticos y del océano Austral pueden ser imprevisibles. Además, el cambio climático global puede influir en los impulsores abióticos de su distribución química y transporte al interior de los ecosistemas antárticos. Es por esto que se necesita conocer las concentraciones y distribución de los contaminantes con objeto de comprender los riesgos que estos suponen para la Antártida y para evaluar la salud medioambiental en general y otras posibles consecuencias a escala mundial.


Resumen

Los contaminantes orgánicos persistentes (COP) son sustancias químicas basadas en carbono de origen antropogénico [1]. Debido a sus propiedades físico-químicas (Cuadro 1), estos compuestos se han utilizado de manera amplia, en todo el mundo, para fines agrícolas, industriales y domésticos (como control de plagas en animales, vegetales y en seres humanos). Estas propiedades únicas hacen que estas sustancias químicas sean nocivas para los organismos y para el medioambiente, lo que llevó a que el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente implementara en 2004 el Convenio de Estocolmo con el fin de proteger la salud humana y del medioambiente [1]. Estos compuestos se caracterizan mediante cuatro criterios (Cuadro 1), entre los que se incluyen la persistencia, la capacidad de transporte ambiental a larga distancia (LRET), la capacidad de bioacumulación y la de provocar efectos tóxicos en los organismos, incluidos los de los seres humanos [1,2]. El Convenio de Estocolmo exige una rigurosa evaluación de las propiedades de las sustancias químicas antes de su inclusión en su lista de COP (Cuadro 1).

Cuadro 1: Propiedades de los COP, su definición y los criterios para la inclusión de sustancias químicas en la lista de COP del Convenio de Estocolmo (modificado a partir de [1]).

POPs Table SPA

Las variables medioambientales, tales como la temperatura, la velocidad del viento, la radiación solar y las precipitaciones, entre otras, afectan directamente los ciclos biogeoquímicos de los COP. De hecho, la mayor parte de los COP logran su LRET gracias a su semivolatilidad, lo que permite su dispersión mundial a través del transporte atmosférico transfronterizo de larga distancia. Estos compuestos se volatilizan desde los suelos y cuerpos de agua y, por consiguiente, son susceptibles de transportarse a grandes distancias desde sus zonas de origen y uso. La volatilidad depende de la temperatura, por lo que los COP atraviesan una serie de ciclos de volatilización y sedimentación antes de depositarse en las zonas frías [3] (Figura 1). Se considera que la Antártida y el océano Austral son una trampa de frío para estos [4]. Pese a la lejanía y aislamiento geográfico de la Antártida y el océano Austral, se han encontrado COP (tanto compuestos heredados como sustancias químicas de uso y consumo reciente) en la región. Sin embargo, aún es escasa la información publicada sobre los niveles de COP en el medioambiente y sobre su futuro y efectos en los organismos que habitan la región antártica.

POPs Fig 1 SPA

Figura 1: Transporte atmosférico a larga distancia (LRAT) de los COP y relaciones entre el LRAT (véase el texto) y los ciclos en los compartimientos abióticos y bióticos de los ecosistemas (la Figura se modificó a partir de [4]).

Se ha estudiado los COP presentes en los compartimientos bióticos y abióticos de los ecosistemas antárticos, y sus concentraciones varían en función de la zona, el compartimiento y el momento en que se tomó la muestra [5]. La mayor parte de los COP detectados y sometidos a estudio en los medioambientes antárticos son policlorobifenilos (PCB), hexaclorociclohexanos (HCH), hexaclorobenceno (HCB), diclorodifeniltricloroetano (DDT) y otros plaguicidas clorados [5]. Las concentraciones de COP en la atmósfera antártica fueron de al menos un orden de magnitud inferiores que en otras regiones [6-7], lo cual se comprobó también con respecto a su presencia en la nieve, el hielo marino y el agua de mar [8]. En cuanto a la variación estacional, se observaron niveles más altos durante el verano que en el invierno [6].

El foco de contaminación por COP más estudiado en la Antártida fue el entramado trófico [9-13]. Los ecosistemas antárticos se caracterizan por sus redes tróficas más cortas, donde la mayor parte de los organismos dependen de apenas algunas especies tales como el kril (Figura 2).

POPs Fig 2 SPA

Figura 2: Un diagrama del entramado trófico antártico (la figura se modificó a partir de [4]). El entramado trófico béntico se representa en el lado derecho de la figura: el filtro de alimentación de invertebrados recibe material orgánico particulado (MOP) de la superficie y la columna de agua y estos son depredados por otros invertebrados y por los peces.

Los organismos presentes en la base del entramado trófico asimilan los COP, los que se transfieren en forma gradual a los siguientes niveles tróficos (biomagnificación [5,11-15]), en donde los COP pueden alcanzar niveles importantes. Lamentablemente, la información sobre concentraciones en los productores primarios (la base del entramado trófico) publicada hasta la fecha es escasa [5].  Se han llevado a cabo diversos estudios para comprender la bioacumulación o los efectos de los COP en los organismos antárticos [13-15]: los organismos presentes en ambientes de extremo frío cuentan con mayores contenidos lipídicos que las especies que habitan en las regiones más templadas o tropicales (ya que utilizan los lípidos como aislante térmico y reserva energética), por lo que pueden bioacumular contaminantes lipofílicos como los COP; por otro lado, estos organismos muestran por lo general pocas capacidades detoxificadoras, lo que aumenta su vulnerabilidad con respecto a la acumulación de COP [14]. El kril antártico (Euphausia superba) y el diablillo antártico (Pleuragramma antarcticum) son especies fundamentales en los entramados tróficos marinos antárticos y desempeñan un papel importante en la transferencia de COP [14-16]. Se han utilizado los pingüinos (pigoscélidos) a modo de bioindicadores de la presencia de COP en la Antártida [5, por ej., 15-16], puesto que estos animales pueden acumular concentraciones relativamente elevadas de contaminantes gracias a su posición en la cadena trófica. Es bien sabido que los HCB, DDT y PCB son los COP que predominan en la Antártida, y que sus concentraciones varían entre algunos nanogramos por gramo en el kril hasta sobre los dos órdenes de magnitud en los niveles tróficos más altos (aves y mamíferos marinos). Además, también se ha detectado en la biota la presencia de nuevos contaminantes, tales como aquellos presentes en las sustancias ignífugas (por ejemplo, los éteres difenílicos polibromados, o PBDE) [10-11,15-17].

La bibliografía publicada señala que las concentraciones presentes en los compartimientos abióticos disminuyen a razón de 2 o 3, conforme a los resultados de modelos [18]. Como consecuencia, el cambio global afectará la división y la biogeoquímica de los COP, en especial su volatilización, intercambio difusivo entre el agua y el aire, la división de las partículas de gas, y su sedimentación [19]. Además, existen evidencias con respecto a que el cambio climático aumentará la productividad en las aguas de superficie [20] junto con el derretimiento de los glaciares [8]. Las mediciones en terreno han demostrado que los cambios de temperatura aumentarán la volatilización de los PCB desde los suelos, y estos resultados están en consonancia con los modelos que indican que la volatilización de los HCB aumentará debido al cambio climático y que disminuirán las concentraciones en las aguas de superficie [19-20]. Sin embargo, este aumento en las concentraciones en la atmósfera podría potenciar el intercambio difusivo entre el aire y el agua. La toma de muestras en la Antártida reveló que la productividad primaria es el proceso clave que vincula los compartimientos abiótico y biótico en el destino de los COP [13]. En este momento no está claro si el incremento de la productividad primaria en el mar producirá un aumento en la transferencia a través de las redes tróficas que llegan a los principales depredadores, o si, por otro lado, se producirá un aumento en las concentraciones en el medioambiente en los sedimentos y en los alimentadores bénticos.

La actual deficiencia de datos y la falta de programas de seguimiento impiden una evaluación precisa de los niveles de contaminación y de las tendencias temporales, si bien los datos obtenidos en el Ártico mediante una observación más estrecha demuestran con claridad la forma en que podría llevarse a cabo, mediante instrumentos, un seguimiento constante y coordinado de los riesgos que plantean estos compuestos (por ejemplo, [6,21]). Un programa internacional de seguimiento podría ayudar a obtener respuestas a importantes interrogantes, tales como:

a) la forma en que afectará al ciclo biogeoquímico de los COP y a su transferencia por medio del entramado trófico la removilización de estos contaminantes debido al cambio global (deshielos [21], aumento de la temperatura). [4,19] (Figura 3)

b) la forma en que el aumento de las actividades humanas en la región [4,22-23] aumentará los niveles de COP en los compartimientos medioambientales. En el presente, la dispersión de COP (incluidas las sustancias ignífugas y los hidrocarburos aromáticos policíclicos) generados por las estaciones y los buques de investigación, pesca y turismo, son inevitables, y son, ciertamente, fuentes secundarias [4,23-24].

POPs Fig 3 SPA

Figura 3: Liberación de COP en el agua de mar durante el deshielo (la figura se modificó a partir de [4]).

El continente antártico y el océano Austral se consideran de crucial importancia para el clima mundial, para el equilibrio de la masa de agua dulce y para la estabilidad del ecosistema, incluida la salud humana. El cambio global podría afectar la distribución mundial de los COP y contribuir a su transporte hacia las regiones antárticas, en donde pueden quedar atrapados en el hielo y en la nieve. Con el derretimiento de los glaciares, la nieve y los bancos de hielo, y el colapso de las plataformas de hielo [25], es posible que se liberen al medioambiente aquellos COP que antes habían quedado atrapados (y que posiblemente ya no se utilicen, tal como ocurre con muchos COP heredados) y aquellos que han sido recientemente transportados hacia el sur (lo que incluye, además, a los nuevos contaminantes). La influencia del cambio climático sobre la removilización de los COP y su sedimentación en la Antártida se había informado ya [26], al igual que su consiguiente aumento en las concentraciones dentro de los organismos [27]. Es por esto que el estudio de la influencia del cambio climático sobre el ciclo biogeoquímico de los COP, su bioacumulación y sus efectos sobre los ecosistemas antárticos debería tener la mayor importancia. Un posible escenario para el futuro próximo en la Antártida podría incluir un aumento en la temperatura [28] y en la liberación de contaminantes, y los organismos deberían adaptarse rápidamente tanto al cambio en el medioambiente como al aumento de los niveles de COP: ¿serían capaces de hacerlo en una escala temporal humana?


Eventos clave

1970: Comienzo de iniciativas internacionales con el propósito de reducir o eliminar el uso de COP.

1995: El Consejo de Administración del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) solicita una evaluación internacional de doce COP en virtud de su Decisión 18/32. Se le solicita al Foro Intergubernamental sobre Seguridad Química (IFCS) la elaboración de recomendaciones relativas a medidas internacionales.

2001: Se firma el Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos Persistentes, un tratado de la Organización de Naciones Unidas, (entrada en vigor en 2004). Su propósito es eliminar o limitar la producción y el uso de COP.

2001: La Red de Funcionarios Ambientales de la Antártida (AEON), un grupo conformado por funcionarios medioambientales con el respaldo del Consejo de Administradores de Programas Antárticos Nacionales (COMNAP), publicó un resumen de las actividades de seguimiento del medioambiente (COMNAP-AEON 2001).

2002: Se publica un informe (PNUMA 2002) en el que se proporciona una primera reseña de las fuentes, el transporte y el impacto de 26 sustancias tóxicas persistentes (STP) en la Antártida (incluidos los doce COP mencionados en el Convenio de Estocolmo) entre 1979 y 1998.

2005: Se produce la primera reunión del Comité de Examen de los Contaminantes Orgánicos Persistentes (POPRC), un órgano subsidiario del Convenio de Estocolmo, en Ginebra, Suiza.

2006: El Grupo Científico Permanente de Ciencias Físicas del SCAR establece el Grupo de acción sobre “Contaminantes medioambientales en la Antártida” (ECA) durante la XXIX Reunión del SCAR celebrada en Hobart, Australia, para aumentar la comprensión con respecto a la presencia de microcomponentes en los medioambientes polares.

2009: A solicitud del Convenio de Estocolmo, se publica un informe del CPA sobre COP: “Persistent Organic Pollutants (POPs) in the Antarctic environment. A Review of Findings” [Contaminantes orgánicos persistentes (COP) en el medioambiente antártico. Un análisis de las conclusiones], disponible en: https://www.scar.org/library/scar-publications/occasional-publications/3507-persistent-organic-pollutants-pops-in-the-antarctic-environment-a-review-of-findings/

2018: Se aprueba oficialmente el Grupo de acción del SCAR sobre COP (Input Pathways of Persistent Organic Pollutants to AntarCTica - ImPACT) [Vías de ingreso de contaminantes orgánicos persistentes hacia la Antártida: su impacto] durante la XXXV Reunión de Delegados del SCAR celebrada en Davos, Suiza. Su propósito es ayudar en la investigación y seguimiento de COP en la región antártica.