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Fuentes, dispersión e impactos de las aguas residuales en la Antártida

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Resumen informativo

Versión: 1

Publicado: 30/09/2016 GMT

Revisado: 30/09/2016 GMT

Autores

Jonathan S Stark (1), Kathleen E. Conlan (2), Kevin A. Hughes (3), Stacy Kim (4), César C. Martins (5)

(1) Australian Antarctic Division, Channel Hwy, Kingston 7050, Tasmania, Australia
(2) Canadian Museum of Nature, P.O. Box 3443, Station D, Ottawa, Ontario, Canada K1P 6P4
(3) British Antarctic Survey, Natural Environment Research Council, High Cross, Madingley Road, Cambridge CB3 0ET, UK
(4) Moss Landing Marine Labs, Moss Landing, CA 95039, USA
(5) Centro de Estudos do Mar, Universidade Federal do Paraná, Caixa Postal 61, 83255-976, Pontal do Paraná, PR, Brazil

Revisado por expertos tick


Sinopsis

La descarga de aguas servidas y residuales en el medioambiente antártico representa un riesgo grave y significativo de impactos medioambientales. Dichos impactos incluyen la introducción de agentes patógenos y microorganismos no autóctonos, la contaminación genética y los contaminantes, lo que podría tener consecuencias a largo plazo sobre la salud, la biodiversidad y la estructura de las comunidades de la vida silvestre que habita en las proximidades de las estaciones antárticas. Las prácticas de tratamiento y eliminación varían ampliamente entre las distintas estaciones. Cada Parte determina sus propias normas según su interpretación de los requisitos establecidos en el Protocolo al Tratado Antártico sobre Protección. Si se realizan más actividades de investigación y seguimiento de los impactos de las aguas residuales en los ecosistemas de la Antártida, será más sencillo cuantificar los posibles riesgos e impactos. En la actualidad, no existen directrices que describan el nivel de bacterias, sustancias químicas y otros contaminantes que está permitido descargar con los vertidos de aguas residuales dentro del Área del Tratado Antártico, y elaborar dichas directrices podría ser beneficioso para contar con una referencia al momento de llevar adelante actividades de seguimiento. Una de las prioridades más altas del Comité para la Protección del Medio Ambiente (CPA) es abordar el problema de la introducción de especies no autóctonas. La descarga de aguas residuales es una gran fuente de posibles introducciones, pero un tratamiento avanzado de dichas aguas podría reducir el riesgo asociado en gran medida.


Resumen

El Protocolo al Tratado Antártico sobre Protección del Medio Ambiente permite que las estaciones antárticas descarguen aguas servidas y residuales (en adelante, “aguas residuales”) en el mar o en pozos profundos en el hielo ubicados en zonas no costeras cuando no es posible remover esas aguas de la región. Las aguas residuales también se han vertido en zonas tierra adentro en el pasado: se las enterró en la nieve, se las descargó en arroyos y lagos tierra adentro, e incluso en terreno libre de hielo [1,2], pero nada de eso cumple con los requisitos actuales del Protocolo. Según lo establecido en el Protocolo, la descarga de aguas residuales en el mar debe tomar en consideración la “capacidad de asimilación del medio marino receptor” y debe realizarse, cuando sea factible, donde existan condiciones para “su dilución inicial y su rápida dispersión”; sin embargo, actualmente, dichos términos no están definidos. El nivel mínimo de tratamiento requerido es la maceración, pero solo cuando la población de las estaciones supera unas 30 personas durante el verano. En la práctica, se utiliza una amplia gama de tecnologías de tratamiento [1,3,4], que van desde no tratar las aguas (p. ej., en varias estaciones más pequeñas o de temporada) hasta avanzados sistemas terciarios.

McMurdo wastewaterbldg

Figura 1. La planta de tratamiento de McMurdo es una instalación de dimensiones considerables. Funciona con una población que puede superar las 1000 personas y soporta una carga de sólidos por encima del promedio que requiere importantes maceradores en línea.

 

Las aguas residuales generadas en las estaciones antárticas pueden tener un origen doméstico (cocinas, duchas, retretes) o industrial a pequeña escala (laboratorios y talleres mecánicos), aunque eso no está en consonancia con el Anexo III del Protocolo del Madrid, y comparten algunas similitudes con las aguas residuales municipales convencionales, por ejemplo, una alta carga microbiológica [5]. Sin embargo, muchas propiedades pueden ser distintas: las aguas residuales pueden estar más concentradas (dado que no hay ingresos de agua de lluvia ni de escorrentía y que, en general, su uso está restringido), mientras que los niveles de nutrientes, de Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) y de sólidos sedimentables pueden ser más altos [5] y las tasas de degradación medioambiental, más bajas [3]. La cantidad de aguas residuales también puede variar en gran medida a causa de los ciclos por temporada en la población de las estaciones. Sin embargo, los volúmenes suelen ser pequeños en comparación con el vertido doméstico, que puede oscilar entre varios cientos de litros y decenas de miles de litros por día; y las estaciones más grandes (como la estación McMurdo[6]) generan volúmenes bastante mayores. La gran variabilidad en los parámetros de las aguas residuales puede causar dificultades técnicas para quienes operan plantas de tratamiento durante todo el año. Los contaminantes detectados en las aguas residuales incluyen metales, compuestos orgánicos persistentes (POP) (como polibromodifenil éteres [PBDE] [7,8]), tensoactivos, hidrocarburos e interruptores endocrinos [3].

clarity of discharge effluent at McMurdo SMALL

Figura 2. Claridad del agua descargada de la planta de tratamiento de aguas residuales de McMurdo.

 

Muchos estudios sobre las aguas residuales antárticas se han centrado en medir su distribución y alcance en el medio marino y se han realizado principalmente durante el verano. Sin embargo, durante el invierno, cuando las zonas costeras están cubiertas de hielo marino, es posible que las condiciones de dispersión sean distintas [9]. Se han identificado cuatro categorías de trazadores de dispersión de aguas residuales: bacterias entéricas humanas (p. ej., Escherichia coli, Enterococci, Clostridium perfringens y coliformes totales [3,9-11]), biomarcadores humanos (p. ej., esteroles fecales[12-14]), contaminantes y marcadores moleculares de aguas residuales (p. ej., hidrocarburos [11]), alquilbencenos lineales [13], trazas metálicas [11], polibromodifenil éteres (PBDE) [7,8,11] e isótopos estables [6]. Se han detectado trazadores de aguas residuales en aguas marinas, sedimentos marinos y biota, incluidos peces e invertebrados [14], hasta a 2 km de distancia de las estaciones. En general, las aguas residuales descargadas durante vertidos antárticos fluyen predominantemente a lo largo de la costa, y hay pocas pruebas de que se dispersen mar adentro [11,15]. Las excepciones son los sitios de eliminación mar adentro sobre plataformas de hielo o en hielo marino permanente, como los aeródromos de la estación McMurdo [16]. Sin embargo, la medición de los trazadores no indica si existirá algún impacto medioambiental a partir de la descarga.

El Protocolo señala que deberían tomarse precauciones para evitar que se introduzcan microorganismos no autóctonos en la Antártida, aunque no menciona específicamente los riesgos planteados por las aguas residuales. La descarga de aguas residuales libera grandes cantidades de virus, agentes patógenos y microorganismos no autóctonos [3] en el medioambiente, que podrían permanecer viables durante períodos extendidos [2,17] y también podrían constituir una amenaza importante para especies autóctonas de microbios y de macrofauna [18]. Las aguas residuales también podrían contener elementos genéticos móviles (como los codificados para ofrecer resistencia a los antibióticos [19,20]), detectados como establecidos en poblaciones locales de bacterias y animales [18,19], y denominados también “contaminación genética”. Sin embargo, más allá de estipular la presencia de microorganismos no autóctonos, se han realizado pocas investigaciones para determinar los posibles impactos. Existen muchos registros de agentes patógenos relacionados con enfermedades (p. ej., Salmonella) presentes en la vida silvestre antártica, incluidos pingüinos de Adelia y macaroni, skúas, focas peleteras, albatros y gaviotas [3], aunque no hay pruebas de fuentes antropogénicas ni de posteriores brotes de enfermedad. Sin embargo, se halló materia fecal humana en la vida silvestre antártica (p. ej., en almejas, peces, erizos de mar y estrellas de mar) con una incidencia mayor en zonas más cercanas al vertido de agua, lo que indica una ingestión de aguas residuales, confirmada posteriormente por isótopos estables [6]. Si bien no se han informado síntomas de enfermedad [3], se informó sobre una mayor incidencia de anomalías en los órganos internos de los peces [21].

Nuestro entendimiento de los impactos medioambientales causados por las aguas residuales descargadas en ecosistemas de la Antártida es relativamente limitado. Las comunidades bentónicas marinas se han estudiado en las estaciones McMurdo, Casey y Davis como indicadoras de la contaminación por aguas residuales. En general, los impactos en las comunidades se correlacionaban con la escala de descarga de aguas residuales, con la diversidad y abundancia reducidas de especies y con la predominancia de algunas especies oportunistas [22,23]. Los estudios ecotoxicológicos de aguas residuales son poco comunes, pero, efectivamente, indican toxicidad para los invertebrados marinos antárticos en bajas concentraciones tras estar expuestos durante varias semanas [5]. Se sabe muy poco acerca de los impactos del vertido de aguas residuales en zonas tierra adentro, como pozos de hielo, lagos de agua dulce y arroyos o zonas libres de hielo. A partir de tasas de degradación extremadamente bajas y del cambio climático reciente, podrían producirse exposiciones de desechos históricos y problemas de contaminación a largo plazo [2].

La eficacia de las plantas de tratamiento de aguas residuales depende del tipo y el nivel del tratamiento. El tratamiento de aguas residuales tradicional quita nutrientes (para prevenir la eutrofización) y reduce las concentraciones de microorganismos / agentes patógenos. Las aguas marinas antárticas no suelen tener nutrientes limitados; sin embargo, los contaminantes y los microorganismos podrían causar riesgos significativos para el medioambiente [5]. La mayoría de los sistemas de tratamiento utilizados en las estaciones quita nutrientes y reduce la DBO, y refleja, por lo tanto, procesos de tratamiento secundario descritos en el Protocolo (es decir, Interruptores Biológicos Giratorios). Sin embargo, la remoción de microorganismos de aguas residuales se vuelve más efectiva al utilizar procesos de tratamiento más sofisticados, a tal punto que un tratamiento terciario avanzado casi llega a suprimir la liberación de microorganismos / agentes patógenos y remueve todos los contaminantes [3,5].

Ceramic membrane treatment Davis Station

Figura 3. En esta vista seccional de la planta de tratamiento de aguas residuales de la estación Davis Station, se señala la complejidad de la ingeniería necesaria para el tratamiento.

 

Davis treatment plant

Figura 4. Interior de la planta de tratamiento de la estación Davis.

 

Actualmente, el Protocolo no establece directrices específicas para la eliminación de aguas residuales ni niveles específicos permisibles de bacterias en descargas de vertidos. Sin embargo, las tecnologías de tratamiento de aguas residuales han mejorado notablemente desde la firma del Protocolo (1991), y el tratamiento terciario avanzado es hoy en día el mejor procedimiento para minimizar la gama total de riesgos potenciales derivados de la descarga de aguas residuales. La liberación de aguas residuales sin tratar, con los microorganismos no autóctonos, los elementos genéticos, los nutrientes y los contaminantes químicos que eso conlleva, sigue siendo un serio motivo de preocupación. El seguimiento de sitios existentes de vertido/eliminación y una mayor investigación de sus posibles impactos —en especial los relacionados con los contaminantes perjudiciales (como los POP), los impactos microbiológicos, la contaminación genética y la salud de la vida silvestre— podrían ayudar a cuantificar el riesgo y sus posibles impactos, junto con técnicas de análisis más sensibles para detectar bajos niveles de ingreso de aguas residuales en el medioambiente antártico. Quizás no sea posible lograr un nivel suficiente de “dilución inicial y dispersión rápida” para prevenir impactos en medios marinos antárticos cercanos a la costa, pero las metodologías de tratamiento avanzado podrían ofrecer posibles soluciones para mitigar el riesgo medioambiental.

Davis outfall with seaice SMALL

Figura 5. Vertido de aguas residuales de la estación Davis con hielo marino presente.


Eventos clave

1975:  VIII RCTA. Recomendación VIII-11. Código de conducta para las actividades en la Antártida.  Incluyó el requisito de que los desechos humanos (así como los residuos y efluentes de tintorería) fueran macerados y descargados en el mar, siempre que fuera posible.

1982:   XII RCTA. Recomendación XII-4. Código de conducta para la eliminación de residuos.  Las Partes señalaron que las mejoras en logística y tecnología aumentaban la factibilidad del tratamiento in situ de desechos humanos y de otros orígenes, y recomendaron que sus respectivos Gobiernos solicitaran asesoramiento a las agencias de operaciones antárticas sobre la conveniencia y la factibilidad de revisar el Código de conducta para las actividades en la Antártida, especialmente en lo que respecta al mayor potencial del tratamiento in situ.

1991:   XI-4 RCETA. Aprobación del Protocolo y de sus cuatro Anexos. El Anexo III establece los siguientes puntos:

  • Las aguas residuales se retirarán del Área del Tratado Antártico en la mayor medida posible.
  • No se verterán desechos humanos (ni de otros orígenes) en zonas libres de hielo o en sistemas de agua dulce.
  • Las aguas residuales y los residuos líquidos domésticos podrían descargarse directamente en el mar, tomando en consideración la capacidad de asimilación del medio marino receptor y siempre que dicha descarga se diluya y se disperse rápidamente.
  • Las grandes cantidades de aguas residuales (de estaciones de 30 o más personas) se tratarán al menos por maceración.
  • El subproducto del tratamiento de aguas residuales mediante el proceso del Interruptor Biológico Giratorio podría verterse en el mar, siempre y cuando no perjudique el medio marino.

2002:   Directrices sobre Mejores Prácticas del COMNAP para evitar el vertido de aguas residuales en sitios tierra adentro

2006:   Taller de funcionarios medioambientales de la Antártida sobre gestión de residuos, realizado en Hobart

2014:   Taller del COMNAP sobre gestión de aguas residuales, realizado en Christchurch