ÁREA TEMÁTICA DE OCEANOGRAFÍA QUÍMICA Y CONTAMINACIÓN DE AGUAS

El área temática de Oceanografía Química y Contaminación de Aguas integra distintas líneas de investigación cuyo objetivo general es el estudio de ambientes marinos sujetos o no a la influencia antropogénica. Los proyectos que se desarrollan incluyen distintas disciplinas, entre las que se encuentran principalmente la oceanografía, la química, la biología y la microbiología. La información que se obtiene es aplicable al conocimiento de los ecosistemas marinos, a la conservación del ambiente y de la biodiversidad y al manejo sustentable de los recursos naturales de la región patagónica. La misma se transfiere al ámbito científico, gubernamental, no gubernamental y educativo. A continuación se describen las principales líneas de investigación de esta área temática:

 

 

FUNCIONAMIENTO DE ECOSISTEMAS OCEÁNICOS

Laboratorio de Oceanografía Química y Contaminación de Aguas, Unidad de Investigación de Oceanografía y Meteorología, CENPAT-CONICET

José Luis Esteves, Investigador Independiente CONICET

Miriam E. Solís, Mónica N. Gil, Profesionales Principales CONICET

Flavio Paparazzo, Gabriela Williams, Becarios doctorales

 

 

El Atlántico Sudoccidental constituye una de las reservas biológicas marinas más importantes del mundo. Estos ecosistemas son utilizados por aves y mamíferos marinos para su sustento. Las actividades humanas relacionadas con la pesca son intensas y aprovechan los caladeros sobre la Plataforma Continental Argentina y la zona del talud continental. Resulta entonces esencial conocer los procesos  involucrados en la generación de nutrientes minerales necesarios para el desarrollo del fitoplancton, los mecanismos de surgencia de éstos desde el agua profunda, la utilización por el fitoplancton, primer eslabón de la cadena alimenticia.

En el Proyecto ARGAU. Programa binacional Argentino  - Francés, participan por Argentina: Instituto Antártico Argentino (IAA), Servicio de Hidrografía Naval (SIHN), Universidad Nacional de La Plata (UNLP), CENPAT. Participa por Francia: La universidad Pierre et Marie Curie, de Paris. El principal objetivo de dicho proyecto es determinar la dinámica y los procesos biológicos involucrados en el balance del CO2 del Atlántico Sur y del Océano Austral. El proyecto impacta sobre el conocimiento del ambiente regional y forma parte de otros estudios relacionados con el proceso de calentamiento global del planeta. Sus objetivos serán alcanzados con el conocimiento de las diversas propiedades físicas, químicas y biológicas del mar, en esta zona del Atlántico Sudoccidental. Desde el 2000, se han realizado campañas cada año a bordo del rompehielos “Irizar” al Océano Atlántico Sudoccidental, que incluye la zona de la Plataforma Continental, la Península Antártica, el mar de Weddell, el Océano profundo. Se han identificado zonas de frentes oceánicos con surgencia de aguas profundas caracterizadas por concentraciones elevadas de nutrientes. Así se ha podido visualizar el frente del talud continental, el frente de Península Valdés, el frente de Cabo Blanco, la zona del Banco Burdwood. Estas áreas constituyen la base de la productividad en las zonas oceánicas. La cadena alimenticia se manifiesta aquí desde los eslabones primarios. Se concluye que estos frentes, así como otros no identificados en estos trabajos, constituyen áreas de interés particular y deberían estar bajo protección especial.

Esta línea de investigación cuenta actualmente con la financiación de los siguientes subsidios:

 

 

SISTEMAS COSTEROS PATAGÓNICOS SUJETOS A CONTAMINACIÓN URBANA E INDUSTRIAL: MONITOREO, DIAGNÓSTICO AMBIENTAL Y ALTERNATIVAS DE SANEAMIENTO.

Laboratorio de Oceanografía Química y Contaminación de Aguas, Unidad de Investigación de Oceanografía y Meteorología, CENPAT-CONICET

José Luis Esteves, Investigador Independiente CONICET

Mónica N. Gil, Miriam E. Solís, Marta Commendatore, Horacio A. Ocariz, Profesionales Principales CONICET

Américo I. Torres, Mauricio Faleschini, Flavio Paparazzo, Becarios doctorales

 

La contaminación urbana e industrial de un ecosistema costero deriva fundamentalmente de las aguas residuales urbanas e industriales. Estos líquidos se caracterizan en general, por su demanda de oxígeno, por su alto contenido de nutrientes inorgánicos, altas concentraciones de materia orgánica, microorganismos patógenos y compuestos tóxicos como hidrocarburos y metales. Estas sustancias son capaces de cambiar la dinámica de la materia orgánica de un ecosistema al producir un crecimiento biológico irrestricto (eutroficación). Este fenómeno altera la calidad y composición del agua, del sedimento y de la estructura de las comunidades, disminuyendo su biodiversidad. Indirectamente además, puede contribuir a retener compuestos tóxicos (como hidrocarburos y metales pesados), que  en general ingresan al sistema desde diversas fuentes (industriales, urbanas, transporte global), facilitando su acumulación en los sedimentos. Estos tóxicos, una vez incorporados al medio, pueden sufrir procesos de transformación, especiación, removilización y la consecuente incorporación a cadenas tróficas al cambiar su biodisponibilidad. El manejo de las aguas residuales en las ciudades costeras patagónicas no es homogéneo. En la mayoría de los casos éstas aún son vertidas al mar, después de recibir o no algún grado de tratamiento. Ello, sumado a  las diferentes características morfológicas e hidrodinámicas de cada ambiente receptor, pone en evidencia distintos grados de perturbación, en perjuicio de la salud pública, de las actividades turísticas y recreativas, de la pesca artesanal, de los cultivos marinos.

En el Laboratorio de Oceanografía Química y Contaminación de Aguas se realiza el diagnóstico ambiental de sistemas costeros sujetos a contaminación urbana, mediante la caracterización de la masa de agua, de los sedimentos y de las fuentes externas (aguas naturales y residuales)  e internas (reciclado en el sedimento) que la producen. Se caracterizan los aportes externos (naturales y antrópicos) mediante la determinación de la DBO5, nutrientes inorgánicos, oxígeno disuelto, contenido de sólidos, detergentes, grasas y aceites, bacterias (coliformes totales y fecales), temperatura y conductividad. En el caso de efluentes industriales, pueden incluirse hidrocarburos totales y metales pesados. Se estudia la distribución espacial y tendencia temporal de  parámetros ambientales que hacen a la calidad del agua de mar, tales como temperatura, salinidad, nutrientes, transparencia, oxígeno disuelto, materia orgánica particulada, clorofila “a”, feofitina “a” y fitoplancton. La evaluación ambiental de los sedimentos se realiza mediante el análisis de parámetros físicos y químicos (textura, humedad, porosidad, densidad, potencial de óxido reducción, materia orgánica, nutrientes adsorbidos y en agua intersticial) y la cuantificación de los flujos bentónicos de nutrientes y de oxígeno  y se complementan con el análisis de hidrocarburos  y  metales.  A las investigaciones de campo se suman ensayos de laboratorio, tales como el estudio de la cinética de incorporación de nutrientes por productores primarios. Paralelamente, y como alternativa válida para el saneamiento y disposición de las aguas residuales generadas en zonas costeras, se realizan estudios sobre el funcionamiento de lagunas de estabilización con fines de reuso.

Los resultados obtenidos permiten evaluar el funcionamiento del sistema, estimar el grado de perturbación y sugerir alternativas de manejo.

La información se transfiere a la comunidad científica nacional e internacional así como a las autoridades municipales y provinciales. Puede ser utilizada para generar cambios tendientes a conservar el ambiente, la biodiversidad y a proteger los recursos naturales de la región.

Esta línea de investigación cuenta actualmente con la financiación de los siguientes subsidios: 

 

 

CALIDAD DE SEDIMENTOS Y ESTUDIOS SOBRE PROCESOS BIOGEOQUÍMICOS QUE OCURREN EN LA INTERFASE SEDIMENTO-AGUA

Laboratorio de Oceanografía Química y Contaminación de Aguas, Unidad de Investigación de Oceanografía y Meteorología, CENPAT-CONICET

Mónica N. Gil, Profesional Principal CONICET

José Luis Esteves, Investigador Independiente CONICET

Américo I. Torres, Becario doctoral

 

Debido a la gran capacidad para almacenar materia orgánica, nutrientes y contaminantes tóxicos, los sedimentos tienen un rol fundamental en la regulación de la calidad de los ambientes costeros, por modelar los ciclos biogeoquímicos de muchos elementos. Constituyen un factor importante que controla el desarrollo y la diversidad de especies en las comunidades bentónicas y planctónicas de flora y fauna. En áreas sujetas a contaminación urbana, la calidad del sedimento es afectada por el ingreso de grandes cantidades de materia orgánica, parte de la cual es remineralizada y retorna a la columna de agua bajo formas disponibles para los productores primarios. De esta manera, el sedimento se transforma en una fuente interna de nutrientes, favoreciendo la eutroficación. Indirectamente además, la sedimentación de materia orgánica contribuye a retener los compuestos tóxicos como hidrocarburos  y metales,  que simultáneamente  pueden ingresar al sistema desde diversas fuentes, facilitando su acumulación en los sedimentos. Allí podrán sufrir procesos de transformación y removilización y la consecuente incorporación a las cadenas tróficas al cambiar su biodisponibilidad. En aguas poco profundas, la interfase agua-sedimento tiene una importancia esencial en los procesos de remineralización y flujos de nutrientes a través de la misma. La degradación de materia orgánica en los primeros centímetros del sedimento marino, es un proceso principalmente microbiológico que involucra la mineralización propiamente dicha y la  producción de biomasa bacteriana. Requiere de oxígeno disuelto (o de otros oxidantes cuando este ya ha sido consumido),  que es  aportado por la columna de agua; se produce  una importante carga de nutrientes que enriquece el agua intersticial y difunde hacia la columna de agua por gradientes de concentración. Dichos intercambios en la interfase sedimento-agua se denominan “flujos bentónicos”, y su magnitud es influenciada por el tipo de sedimento, la turbulencia del agua, la bioturbación (movimiento del sedimento realizado por invertebrados bentónicos) y el aporte externo desde aguas subterráneas. Bajo determinadas condiciones (coexistencia de micrositios aeróbicos y anóxicos en el sedimento), la eutroficación puede regularse a sí misma por exportación hacia la atmósfera  de formas gaseosas de nitrógeno (N2 y N2O), principal regulador del ciclo de la materia orgánica en la mayoría de los sistemas marinos costeros (denitrificación). Los procesos microbianos en el sedimento tienen además un impacto sobre la atmósfera (efecto invernadero o impacto sobre la capa de ozono), debido a que en la degradación de la materia orgánica, se  producen gases como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) y otros.

En el laboratorio de Oceanografía y Contaminación de Aguas, se estudia la calidad de los sedimentos mediante la determinación de parámetros físicos (textura, humedad, porosidad, densidad) y ambientales (potencial de óxido reducción, materia orgánica, nutrientes adsorbidos y en agua intersticial), y se cuantifican los flujos bentónicos netos de nutrientes y de oxígeno disuelto utilizando campanas bentónicas, metodología que permite estimar el flujo neto, resultante de todo el proceso. Los resultados ayudan a comprender el efecto de las alteraciones de los ciclos biogeoquímicos de nutrientes y de la materia orgánica en el funcionamiento del sistema y sugerir herramientas de manejo.

La información generada se transfiere a la comunidad científica nacional e internacional así como a las autoridades municipales y provinciales y puede utilizarse para generar cambios tendientes a conservar el ambiente, la biodiversidad y a proteger los recursos naturales de la región.

Esta línea de investigación cuenta actualmente con la financiación de los siguientes subsidios:

 

 

FLORECIMIENTOS ALGALES NOCIVOS Y CALIDAD DE AGUA

Laboratorio de Oceanografía Química y Contaminación de Aguas, Unidad de Investigación de Oceanografía y Meteorología, CENPAT-CONICET

Miriam E. Solís, Profesional Principal CONICET

Mónica N. Gil, Profesional Principal CONICET

José Luis Esteves Investigador Independiente CONICET

 

Las floraciones algales nocivas (FANs) se producen por el florecimiento de algas fitoplanctónicas tóxicas o no tóxicas que ocasionan discoloración del agua. También pueden ocurrir florecimientos que resultan peligrosos por las toxinas que producen las algas, aún cuando no lleguen a ser lo suficientemente densos como para producir cambios en la coloración. Produzcan o no discoloración, se las suele llamar comúnmente “mareas rojas”.

Cuando los florecimientos son ocasionados por algas productoras de toxinas, éstas son acumuladas en las glándulas y tejidos de sus principales consumidores, los moluscos bivalvos, que son extremadamente resistentes a ellas y afectan a los niveles tróficos superiores, incluyendo al hombre, al que le pueden ocasionar enfermedad o muerte. Los moluscos afectados por toxicidad no sufren ningún tipo de alteración de sus características organolépticas, de manera que no es posible detectar el problema a “simple vista”. Otras veces, las manifestaciones se observan por problemas físicos en la biota, como por ejemplo la obstrucción de las branquias en los peces. 

La aparición de las FANs está relacionada a la existencia de condiciones ambientales favorables (temperatura, luz, disponibilidad de nutrientes) que pueden presentarse por causas naturales (Ej.: fenómenos de surgencia) o producidas por influencia antrópica (ej.: procesos de eutroficación en zonas costeras, por el aporte de nutrientes desde asentamientos urbanos e industriales)   A nivel mundial se viene observando un incremento de nuevos episodios de toxicidad. En lugares donde éstos no habían sido registrados anteriormente, también se han observado nuevas causas probables de la aparición del fenómeno, como por ejemplo el transporte de esporas y quistes de reposo en las sentinas de los barcos que descargan agua de lastre y colonizan áreas no contaminadas, el transporte de mariscos portadores de células de resistencia de una región a otra en las actividades de acuicultura, etc.

En la zona norte de la provincia del Chubut existen registros de toxicidad por veneno paralizante de moluscos (VPM) desde los años ’80. Desde el año 2000, el Laboratorio de Oceanografía Química y Contaminación de Aguas, participa en el Monitoreo de FANs realizado por la Secretaría Provincial de Pesca de la Provincia del Chubut, analizando los parámetros oceanográficos y su influencia asociada a la dinámica espacio-temporal de las FANs, con la finalidad de interpretar los factores asociados a la producción de las FANs en costas del Chubut.

Hasta el presente, este trabajo ha sido financiado por el Acuerdo de trabajo celebrado entre la Secretaría de Pesca de la Provincia del Chubut y la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad  Nacional de la Patagonia San Juan Bosco. A partir del corriente año también recibirá el aporte del Proyecto G.E.F.: “Fortalecimiento del Programa de Monitoreo de Floraciones Algales Nocivas (FANs), Calidad de Agua y Biotoxinas en aguas costeras de la provincia de Chubut (Patagonia) ", dirigido por la Lic. Norma Santinelli (UNPSJB).

La divulgación de las tareas que se realizan y de los resultados del monitoreo, se dirige tanto a la comunidad científica como a la opinión pública, al sector pesquero u otro sector que le sea competente; de manera de desarrollar una difusión lo mas amplia posible para proteger y hacer sustentable el recurso.

Esta línea de investigación cuenta actualmente con la financiación de los siguientes subsidios:

 

 

ESTUDIO DE NIVELES DE HIDROCARBUROS EN LA ZONA COSTERA PATAGÓNICA Y EVALUACIÓN DEL ORIGEN PROBABLE

Laboratorio de Oceanografía Química y Contaminación de Aguas, Unidad de Investigación de Oceanografía y Meteorología, CENPAT-CONICET

Marta Commendatore, Profesional Principal CONICET

Marina Nievas, Becaria Post-doctoral

José Luis Esteves, Investigador Independiente CONICET

 

La contaminación por hidrocarburos de origen antrópico es un problema vigente en la zona costera patagónica. La explotación de petróleo, el transporte del mismo vía marítima, la actividad portuaria y de buques son las principales fuentes de contaminación por hidrocarburos en los ambientes costeros y marinos.

Los hidrocarburos son analizados en distintos sustratos (agua, sedimentos, organismos) de acuerdo a los objetivos propuestos en cada caso en particular. Se determinan n-alcanos, isoprenoides, Mezcla Compleja No Resuelta (MCNR), alifáticos totales, y PAHs. Para la medición se utiliza la Cromatografía de Gases de Alta Resolución (CGAR) con detección FID. A fin de evaluar la relación de estos compuestos con características del sustrato, se analizan parámetros asociados  tales como materia orgánica, granulometría y  potencial de óxido-reducción en sedimentos; y contenido de lípidos totales, índice de condición y cenizas en organismos.

Los hidrocarburos pueden tener tanto carácter antrópico como biogénico por lo cual es importante discriminar el origen de los mismos para estimar la contaminación. Las fuentes biogénicas en los ambientes costeros pueden ser marinas (fitoplancton y algas) y/o terrestres (plantas vasculares). Las diferentes fuentes son evaluadas  a través de la aplicación de varios parámetros composicionales que implican el análisis del perfil cromatográfico y de los valores de índices específicos.  La cuantificación de los hidrocarburos y la determinación del origen permitieron establecer en la zona costera patagónica áreas con contaminación antrópica de tipo crónica.

Los estudios que se realizan abarcan zonas costeras sin asentamientos poblacionales y áreas urbanas (Sistemas costeros patagónicos sujetos a contaminación urbana e industrial: monitoreo, diagnóstico ambiental y alternativas de saneamiento) en donde los aportes de hidrocarburos antrópicos al ecosistema son generados por efluentes de tipo industrial y doméstico así como por las actividades de los puertos y buques (petroleros, pesqueros y de carga en general). La determinación de niveles de hidrocarburos en distintos ecosistemas sirve de punto de partida para seguir la evolución de estos compuestos en el tiempo y sugerir la necesidad de planificar estrategias adecuadas de manejo.

Los resultados obtenidos son transferidos a la comunidad científica, a empresas interesadas, y a autoridades provinciales, municipales y de puertos. Esta información puede ser utilizada para generar cambios tendientes a conservar el ambiente, la biodiversidad, y a proteger los recursos naturales de la región.

Los estudios de esta línea de investigación están asociados con el Área Temática Microbiología Ambiental y Biotecnología a través de los proyectos de Tratamiento biológico de residuos de sentina-biorreactores.

Esta línea de investigación cuenta actualmente con la financiación de los siguientes subsidios:

 

 

EVALUACIÓN DE LOS NIVELES DE METALES PESADOS EN  LA ZONA COSTERA PATAGÓNICA

Laboratorio de Oceanografía Química y Contaminación de Aguas, Unidad de Investigación de Oceanografía y Meteorología, CENPAT-CONICET.

Mónica N. Gil, Profesional Principal CONICET

José Luis Esteves Investigador Independiente CONICET

 

El ciclo biogeoquímico de algunos elementos naturales como los metales pesados, están fuertemente influenciados por la actividad antrópica. Se caracterizan por su persistencia en el ambiente y alta toxicidad. Algunos de ellos, (Fe, Zn, Cu, Co entre otros) son esenciales para los organismos vivos a muy bajas concentraciones, e incluso pueden limitar la producción primaria de un ecosistema. Se los encuentra distribuidos entre los diferentes sustratos (agua, sedimentos, organismos) y bajo diferentes formas químicas (no solo inorgánicas sino también orgánicas, como es el caso del TBT o tri-butil estaño) y de ellas depende en gran medida su toxicidad.

Los metales encontrados en ambientes costeros provienen de una variedad de fuentes antropogénicas y naturales. Las principales fuentes antropogénicas en la zona costera patagónica están relacionadas con las actividades portuarias y con el desarrollo urbano e industrial. Existe una única fuente importante asociada a los residuos de una antigua mina. Actualmente el desarrollo minero se está reactivando en varios sectores costeros, transformándose en una futura fuente potencial.

En el Laboratorio de Oceanografía Química y Contaminación de Aguas, y con el apoyo del Servicio Centralizado de Química del CENPAT, se realiza la evaluación de la contaminación por estos elementos a través del análisis en diferentes sustratos. Los sedimentos son en general utilizados para determinar la extensión y fuentes de contaminación ya que, en cualquier parte del ciclo hidrológico, más del 99% de los metales se encuentran en este sustrato. A través de diferentes tratamientos químicos, se distingue qué porcentaje de la concentración total de un dado metal es de origen natural (litogénico) y qué porcentaje es antropogénico. La  fracción litogénica corresponde a los metales incorporados en la estructura cristalina de los minerales que lo forman, mientras que la no litogénica se caracteriza por ser más lábil y en consecuencia  con mayores  posibilidades de ser incorporada por la biota (biodisponibilidad).

Se analizan además otros parámetros que afectan la retención de los metales en el sedimento, como son sus propiedades físicas, el  contenido de materia orgánica y el potencial de óxido reducción, y parámetros ambientales de la masa de agua, (temperatura, salinidad, oxígeno disuelto, pH y turbidez) que puedan influir en la distribución de estos elementos en el sistema.

Este tipo de estudios ha permitido detectar un importante foco de contaminación relacionado a los residuos de una antigua mina. Hasta el momento, el grado de contaminación en el resto de la zona costera patagónica es prácticamente nulo o muy bajo, aunque existen áreas con impacto moderado, en particular las portuarias y frente a las ciudades con mayor actividad industrial.

Los estudios en la biota se basan en la determinación de la concentración y distribución en tejidos blandos de organismos indicadores, seleccionados en base a sus propios atributos (especie, talla, peso, ciclo de vida, etc.) y a los parámetros ambientales del área de estudio. La cuantificación en la biota reviste importancia tanto para la salud del ecosistema como para la salud pública, cuando se trata de especies comestibles. Los resultados de las investigaciones en campo, son complementados mediante ensayos en el laboratorio. Esta información permite estimar el grado de perturbación antrópica y sugerir alternativas de manejo. La información se transfiere a la comunidad científica nacional e internacional, a las autoridades municipales y provinciales y empresas interesadas. Puede ser utilizada para generar cambios tendientes a conservar el ambiente, la biodiversidad y a proteger los recursos naturales de la región.

Esta línea de investigación cuenta actualmente con la financiación de los siguientes subsidios:

 

 

Última Actualización: Enero de 2006

 

 

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