Calidad de los sedimentos en el mar interior de Chiloé

Calidad de los sedimentos en el mar interior de Chiloé

7.1 CALIDAD DE LOS SEDIMENTOS EN EL MAR INTERIOR DE CHILOÉ (41,5º
A 43º LATITUD SUR) EN FUNCIÓN DE PRUEBAS DE TOXICIDAD
(CONA-C10F 04-15)
Anny Rudolph*, Julio Moscoso, Gabriela Aguirre & Ramón Ahumada
Universidad Católica de la Santísima Concepción.
Concepción.
[email protected]*
RESUMEN
Se analiza a través de ensayos de toxicidad, estandarizado y de alta sensibilidad
i.e., pruebas de fertilización con gametos del erizo Arbacia spatuligera (Valenciennes,1846),
la calidad de los sedimentos en las cuencas del seno Reloncaví y golfo de Ancud, desde
41,5º a 43º Latitud Sur. El submareal costero de ésta región posee una alta densidad de
centros de cultivos, con una fuerte presión ambiental de espacio sobre el borde costero.
La hipótesis de trabajo planteada es que la acuicultura a través de la introducción de sus
desechos ricos en materia orgánica estaría modificando las condiciones ambientales y
estructura de los sedimentos en los espacios profundos. De acuerdo al criterio de evaluación de calidad de los sedimentos (Aguirre et al., 2005), el área estudiada posee cuencas
con sedimentos “no contaminados respecto de los controles” (i.e, 100–95% de fertilización) y sólo las estaciones 26 (transecta 2) y 4 (transecta 5) presentarían sedimentos
“levemente contaminados” (i.e., 90–95% de fertilización).
En este estudio, el sector de las cuencas muestreado en la X Región, se encuentra
alejado de los centros de cultivo. Respecto de la hipótesis de trabajo, la introducción de
desechos ricos en materia orgánica propia de la actividad de cultivos de peces, no ha
cambiado las condiciones ambientales en las cuencas. Por tanto sería necesario dimensionar
el impacto, realizando un muestreo más cercano a la costa y a los sectores de actividad
acuícola, que permita evaluar los impactos en el Mar Interior de Chiloé.
INTRODUCCIÓN
Los sedimentos marinos constituyen una matriz ambiental en que su composición depende principalmente de la constitución mineralógica de las rocas madres, de
la producción primaria, de los procesos advectivos del lugar y de la acción antrópica
(Libes, 1992). La disposición secuencial en estratos de los sedimentos, constituye un
registro de los procesos y equilibrios que ocurren en las capas superficiales (Stumm &
Morgan, 1981; Colombo et al., 1996; Ahumada, 1998).
Si la fracción de material antropogénico que ingresa en un área es significativa,
ya sea en cantidad o calidad, puede alterar y/o cambiar localmente la composición de
los sedimentos. Para que un evento quede registrado se requiere que la modificación
presente cierta magnitud y persistencia en el tiempo (Ahumada, 1992). El análisis de
parámetros críticos como contenido de materia orgánica o marcadores moleculares
por estratos en los sedimentos, permite conocer la historia de los cambios recientes
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Crucero CIMAR 10
(Ahumada, 1999; Ponce-Velez & Botello, 1991), dando cuenta de la producción media de un lugar (Ahumada et al., 1996) y/o de entradas adicionales generadas por el
uso y usufructo de la zona costera.
El estudio de la calidad de los sedimentos se realiza a través de ensayos de
toxicidad “no especifica”. En estas pruebas experimentales y en condiciones controladas se utilizan como blanco (“target”) tejido vivos, organismos o grupo de organismos con el objeto de determinar el potencial riesgo de una o más sustancias activas
fisiológicamente y cuya actividad es desconocida (FAO, 1977).
Dado las ventajas que presenta por su estabilidad el análisis de los sedimentos,
se ha desarrollado para el trabajo con esta matriz, un amplio espectro de pruebas, que
han incluido desde la medición de respuestas letales y subletales, hasta la estimación
de alteraciones en la estructura y funcionamiento en las comunidades bentónicas
(Duffus, 1983).
En la última década, se ha dado mayor énfasis a las pruebas de toxicidad con
los estados de vida más sensibles, incluyendo procedimientos con ciclos parciales de
vida de anfípodos, erizos de mar y ciclos de vida de poliquetos (Zúñiga, 1995). La USEPA (1988) estandarizó como una prueba de toxicidad “no específica” el ensayo de
fertilización con gametos de Arbacia punctulata (EPA/600/4-91/003); en Chile ha
dado excelentes resultados el trabajo con la especie Arbacia spatuligera (Valenciennes, 1846), por su fácil manipulación y tiempo requerido para el análisis (Zúñiga et al.,
1995; Riveros et al., 1996; Zúñiga, 1999; Arévalo et al., 2001). Además sobre esta
especie Silva et al., (2004) han realizado estudios respecto de su disponibilidad, régimen de alimentación y aclimatación para su utilización en bioensayos.
En este estudio se analiza a través de ensayos de toxicidad, estandarizado y de
alta sensibilidad i.e., pruebas de fertilización con gametos de Arbacia spatuligera, la
calidad de los sedimentos de cuencas de la X Región, ubicadas entre los 41,5º a 43º
Latitud Sur), en relación a posibles modificaciones generadas por el creciente aumento de la actividad antropogénica, en este caso cultivos de peces, algas y moluscos.
En el submareal costero de ésta área se localiza la mayor parte de las actividades
industriales y de centros de cultivo del país, con una fuerte demanda por espacio en el
borde costero. Por ejemplo, en el año 1995 se informaba en el área 74 centros de cultivo
(SERNAPESCA, 1996) alcanzando a 794 en el año 2003, de los cuales 267 correspondían a centros de cultivo de peces, 254 a centros de cultivo de moluscos y 273 a centros
de cultivo de algas (SERNAPESCA, 2004). La hipótesis de trabajo planteada es que la
acuicultura a través de la introducción de sus desechos ricos en materia orgánica, estaría
modificando las condiciones y estructura ambiental de los sedimentos.
MATERIALES Y MÉTODOS
El muestreo se realizó en el marco del Crucero CIMAR 10 Fiordos, entre el 17 de
agosto y 6 de septiembre del 2004, a bordo del buque oceanográfico AGOR “Vidal
Gormaz”. El área de estudio se muestreó en siete transectos con tres estaciones cada
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una: Transecto 1 (Ests. 27, 28, 29), Transecto 2 (Ests. 24, 26, 28); Transecto 3 (11,
12, 15); Transecto 4 (Ests. 1, 2, 8), Transecto 5 (Ests. 7, 6, 4); Transecto 6 (17, 18,
23) y Transecto 7 (Ests. 20, 21 y 31), Fig. 1.
La extracción de las muestras de sedimento se realizó con un box corer. La
muestra y sus réplicas fueron extraídas cuidadosamente desde los primeros 5 cm del
sedimento (con tres réplicas) y guardadas en bolsas plásticas contenidas en envases
de polietileno, rotulados y congeladas a –20 ºC para su posterior análisis.
La prueba de fertilización se realizó según las especificaciones del método 1008,
US EPA/600/4-87/028 (1998). Los ejemplares de Arbacia spatuligera se recolectaron
mediante buceo autónomo en un área de bajo impacto antrópico i.e., caleta Lenga
(bahía Coliumo). Fueron mantenidos en acuarios de vidrio de 120 L con recambio de
agua diario, aireación continua y alimentación. Los erizos fueron aclimatados durante
una semana a 13 ± 2 ºC.
El control negativo fue realizado con agua de mar proveniente de la zona de
extracción de los erizos. Paralelamente se realizó el control positivo utilizando para
ello concentraciones crecientes de CuSO4 (p.a) de 0; 3,1; 6,5; 12,5; 50 y 100 mg/L
en 8 réplicas. La obtención de los gametos de A. Spatuligera se obtuvo inyectando
solución de KCl 0,5 M en la región perivisceral de cada uno de los erizos. Se trabajó
con una solución espermática de 7,107 espermios/ml y de 2000 óvulos/ml.
El ensayo de toxicidad del sedimento se realizó utilizando el elutriado, el cual
fue obtenido según la metodología de Dinnel & Strober (1985). Para ello 50 g de
sedimento se agitó con 50 ml de agua de mar filtrada durante 10 minutos, dejando
que se separen las fases por 12 horas.
El procedimiento experimental consiste básicamente en que a un set de tubos que
contienen: 5 ml de: elutriado, control negativo (i.e., agua de mar) y controles positivos
(i.e., concentraciones crecientes de sulfato de cobre) se adiciona 100 ml de la suspensión
de espermios y se incuba por una hora a 13 ± 2 ºC. Posteriormente se agrega 1 ml de
solución de óvulos y se incuba nuevamente por 15 minutos. El ensayo finaliza adicionando 1 ml de formalina al 10%. Luego se cuenta bajo microscopio con un aumente de 100x,
el porcentaje de óvulos fecundados de un total de 100 óvulos. Los huevos fecundados se
identifican por la presencia de la membrana de fecundación.
Para evaluar la sensibilidad de la prueba de toxicidad se aplicó un paquete estadístico TOXSTAT (Gulley, 1988). El EC50 del control positivo fue calculado mediante
análisis Probit (US EPA/600/4-87/028 (1998).
RESULTADOS
La ubicación y características generales de las estaciones muestreadas se resume por transecta en la Tabla I. La estación más somera muestreada tuvo 18 metros
(Est. 41), le sigue en profundidad la Est. 28 con 60 m y la Est. 26 con 72 m, las
restantes 16 estaciones presentaron más de 100 m de profundidad y hasta 496
metros. La columna de agua en toda el área estudiada presentó una buena oxigena-
— 163 —
Crucero CIMAR 10
ción con pequeñas variaciones entre la superficie y el fondo. La excepción fue la Est.
1 en que la concentración de oxígeno disuelto fluctuó desde 1,96 (ml/L) en superficie
a 3,34 (ml/L) en profundidad. La mayores variaciones en el contenido de oxígeno
entre la superficie y el fondo se observaron en las estaciones de las transectas 5 y 6.
El contenido de materia orgánica en los sedimentos fue bajo, si se compara con
el sedimento de las bahía de las costas chilenas (Rudolph et al., 1984). Fluctuó desde
1,56% a 7,85%. Varió en un mismo sector, por Ej. en la transecta 4 de 8,96% en
cabeza del fiordo hasta 2,95% en la zona externa.
En los ensayos de toxicidad el control negativo del ensayo de fertilización, con
gametos de A. spatuligera, presentó un promedio de fertilización de 98,50 ± 2,98%
(n = 8). El análisis de sensibilidad de la prueba de fertilización realizada con concentraciones crecientes de sulfato de cobre entre 0 y 100 mg/L mostró un valor de EC50
de 4,69 mg/L en un rango de concentraciones entre 3,1 y 6,5 mg/L.
Las muestras analizadas en general presentaron porcentajes de fertilización semejantes al control negativo i.e., > 98%. La estación 26 presentó el menor porcentaje de
fertilización i.e., 90% y levemente inferior al control las estaciones 26 4 (Tabla II).
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Los ensayos realizados con los sedimentos del área en general presentaron
porcentajes de fertilización semejantes a los controles (ca., 98%). El menor porcentajes de fertilización, con un 90% de huevos fertilizados, fue observado con los sedimentos de la estación 26 (transecta 2).
Entre los sedimentos que presentaron leves diferencias en porcentajes de fertilización a los controles, se encontraron las Ests. 1, 2 y 8. La Est. 1 presentó en toda
su columna de agua de 285 m de profundidad, la menor oxigenación desde 1,92 a
3,34 (ml/L) de oxígeno disuelto y uno de los más altos % de materia orgánica en los
sedimentos (8,64% de materia orgánica). Las estaciones 2 y 8 con sobre 200 m de
profundidad, sus concentraciones de oxígeno fueron altas con variaciones desde 5,51
a 3,6 (ml/L) y 6,64 a 3,46 (ml/L) en el fondo, respectivamente y diferentes contenidos
de materia orgánica en sus sedimento 6,16 y 2,95%.
La Est. 26 con 72 m de profundidad fue la que presentó el menor % de fertilización (90%) y a diferencia de las anteriores, presentó uno de los menores contenidos
de materia orgánica en el sedimento del área (1,56 %). No presentó variaciones en el
contenido de oxígeno disuelto en su columna de agua de 5,06 a 5,04 (ml/L), condiciones que no explicarían los menores % de fertilización observados.
De acuerdo al criterio de evaluación de los sedimento, en función del porcentaje
de fertilización con gametos de A. Spatuligera, propuesto por Aguirre et al. (2005),
los sedimentos del área estudiada corresponderían a “no contaminados con comportamiento semejante al control” (i.e. 95 - 100% de fertilización) y sólo en las estaciones 4 (transecta 5) y 26 (transecta 2) a sedimentos “levemente contaminados” (i.e.,
90-95% de fertilización), Tabla III.
— 164 —
Con el objeto de comparar la información obtenida sobre la calidad del sedimento en el área estudiada (Mar Interior de Chiloé), con otros estudios, se incluye en la
Fig. 2 información presentada por Aguirre et al., (2005) respecto de la calidad de
sedimentos en los puertos Iquique, Patache (I Región), San Vicente y sector Coliumo
(VIII Región). La información fue obtenida utilizando la misma metodología de trabajo,
con valores semejantes de sensibilidad de los gametos de A. spatuligera frente al
tóxico (control positivo) sulfato de cobre.
La comparación de los resultados permite inferir que la calidad de los sedimentos en el área estudiada X Región es semejante a la existente en el sector Coliumo
(VIII Región) donde la actividad en el área se limita a cultivos marinos. Además, concuerda con estudios de la calidad de la columna de agua en el sector Coliumo realizada por Riveros et al., (1996). Las comparaciones permiten concluir que la prueba de
toxicidad utilizada es una metodología sensible y reproducible.
En este estudio el sector de las cuencas muestreado se encuentra alejado de los
centros de cultivo. Respecto de la hipótesis de trabajo, la introducción de desechos
ricos en materia orgánica propia de la actividad de cultivos de peces, no ha cambiado
las condiciones ambientales en las cuencas. Sería necesario realizar un muestreo cercano a la costa y a los sectores de actividad acuícola que permita verificar la hipótesis
en toda el área del Mar Interior de Chiloé.
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— 167 —
Crucero CIMAR 10
Tabla I.
Características de profundidad, oxígeno disuelto en la columna de agua y
materia orgánica en los sedimentos. Datos generales Crucero CIMAR 10
Fiordos, 2004.
Transecta 1
Latitud (S)
Longitud (W)
Prof (m)
Materia orgánica (%)
Rango Oxíg dis (ml/L)
Est. 41
42º 24,92’
73º 44,54’
18
5,87
4,87 - 4,67
Est. 28
42º 34,92’
73º 44,64’
60
3,32
4,96 - 4,94
Est. 29
42º 43,02’
73º 35,52’
145
5,39
4,96 – 4,94
Transecta 2
Latitud (S)
Longitud (W)
Prof (m)
Materia orgánica (%)
Rango Oxíg dis (ml/L)
Est. 24
42º 21,42’
73º 29,58’
108
5,22
4,95 - 4,96
Est. 26
42º 30,06’
73º 33,42’
72
1,56
5,06 - 5,04
Est. 28
42º 34,92’
73º 44,64’
60
3,32
4,96 - 4,94
Transecta 3
Latitud (S)
Longitud (W)
Prof (m)
Materia orgánica (%)
Rango Oxíg dis (ml/L)
Est. 11
—
—
—
—
Est. 12
41º 59,04’
73º 28,14’
138
2,19
4,78 - 4,49
Est. 15
42º 06,24’
73º 14,94’
192
7,05
5,31 - 4,30
Transecta 4
Latitud (S)
Longitud (W)
Prof (m)
Materia orgánica (%)
Rango Oxíg dis (ml/L)
Est. 1
41º 31,44’
72º 55,55’
285
8,64
1,96 - 3,34
Est. 2
41º 37,26’
72º 50,52’
298
6,16
5,51 - 3,6
Est. 8
41º 45,12’
72º 50,28’
207
2,95
6,64 - 3,46
Transecta 5
Latitud (S)
Longitud (W)
Prof (m)
Materia orgánica (%)
Rango Oxíg dis (ml/L)
Est. 7
41º 33,00’
72º 20,04’
496
6,04
8,26 - 2,85
Est. 6
41º 35,52’
72º 20,46’
155
6,49
7,84 - 2,74
Est. 4
41º 43,02’
72º 36,96’
452
5,2
6,71 - 3,86
Transecta 6
Latitud (S)
Longitud (W)
Prof (m)
Materia orgánica (%)
Rango Oxíg dis (ml/L)
Est. 17
42º 08,45’
72º 45,08’
363
6,37
6,92 – 3,60
Est. 18
42º 13,87’
72º 29,80’
475
7,49
7,10 - 3,26
Est. 19
42º 26,64’
72º 26,10’
80
7,28
6,75 - 3,63
Transecta 7
Latitud (S)
Longitud (W)
Prof (m)
Materia orgánica (%)
Rango Oxíg dis (ml/L)
Est. 20
42º 26,64’
72º 26,10’
238
7,28
6,75 - 3,63
Est. 22
42º 27,00’
72º 45,30’
257
7,85
5,8 - 4,80
Est. 23
42º 32,70’
72º 34,98’
254,00
3,89
6,2 - 4,37
— 168 —
Tabla II. Porcentajes de fertilización (± D.S) del elutriado del sedimento en los ensayos con gametos de A. spatuligera, evaluados por sectores (trancestas) en
el área de estudio, (n = 8).
Transecta 1
Promedio de fertilizaciones
± D.S.
Est. 41
98,75
1,83
Est. 28
98,75
1,28
Est. 29
99
1,81
Transecta 2
Promedio de fertilizaciones
± D.S.
Est. 24
99,5
0,93
Est. 26
90
14,14
Est. 28
98,75
1,28
Transecta 3
Promedio de fertilizaciones
± D.S.
Est. 11
-
Est. 12
99
2,14
Est. 15
98,25
2,43
Transecta 4
Promedio de fertilizaciones
± D.S.
Est. 1
96,75
1,03
Est. 2
97,38
3,54
Est. 8
99
0,98
Transecta 5
Promedio de fertilizaciones
± D.S.
Est. 7
99
1,77
Est. 6
97,88
2,03
Est. 4
94,75
2,38
Transecta 6
Promedio de fertilizaciones
± D.S.
Est. 17
-
Est. 18
98,75
1,83
Est. 19
99,125
1,46
Transecta 7
Promedio de fertilizaciones
± D.S.
Est. 20
100
0
Est. 22
98,25
2,92
Est. 23
99,88
0,35
(—) Est 11 y 17 sin información.
— 169 —
Crucero CIMAR 10
Tabla III. Criterio de calidad del sedimento en función del porcentaje de fertilización
obtenido a través del ensayo con gametos de Arbacia spatuligera. Tomado
de Aguirre et al., (2005).
Escala
Criterio de evaluación
(% fertilización)
Característica
1
100 - 95
2
3
4
5
94 - 85
84 - 75
74 - 55
54 - 0
No contaminado, comportamiento
de los controles.
Levemente contaminado
Contaminado
Muy contaminado
Poluído
Est. 7
Est. 1
TRANSECTA 4
CIMAR 10 Fiordos
Est. 2
Est. 4
Est. 6
Seno Reloncaví
TRANSECTA 5
42º
S
TRANSECTA 3
Golfo de Ancud
Est. 18
TRANSECTA 2
Est. 20
Est. 24
ISLA CHILOÉ
Est. 41
43º
Est. 22
Est. 19
TRANSECTA 7
Est. 26
Est. 28
Est. 23
Est. 29
TRANSECTA 1
TRANSECTA 6
G. Corcovado
B. Tic-Toc
Boca del Guafo
44º
75,0º W
74,0º
73,0º
Figura 1: Esquema de área de estudio. Se indica la ubicación de las transectas y
estaciones de muestreo, Crucero CIMAR 10 Fiordos, agosto-septiembre 2004.
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100
% FERTILIZACIÓN
80
60
40
20
0
CON
SV
IQ
PAT
COL
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
ÁREAS DE ESTUDIO
Figura 2:
Cuadro comparativo que incluye porcentaje promedio de huevos fertilizados
(± d.e.) en el elutriado de sedimento control (CON), de los puertos San Vicente (SV), Iquique (IO), Patache (PAT), y Coliumo (COL) información de Aguirre
et al., (2005) e información de las transectas en este estudio (T1 a T7).
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