Cianobacterias en aguas continentales

Transcripción

1 Cianobacterias en aguas continentales Caso de estudio local Lab. Ecología Acuática Depto. Biología, Bioquímica y Farmacia Universidad Nacional del Sur Elisa R. Parodi Lab. GIBEA Instituto Argentino de Oceanografía UNS - CONICET

2 Información existente sobre proliferaciones masivas de cianobacterias Dra. Alvarez, S. Echenique, R. et al. FCNM-UNLP. Ministerio de Salud

3 Información existente sobre proliferaciones masivas de cianobacterias Ocurrencia Géneros Cianotoxinas Métodos de análisis Efectos adversos Estudios epidemiológicos Manejo Acciones educacionales Ríos Embalses Lagos Lagunas costeras Microcystis Anabaena Microcystinas Neurotoxinas (no identificadas) Ensayo ratón, HPLC, LC-MS, ELISA Mal sabor y olor Muerte de peces y pájaros Irritación dérmica Desórdenes digestivos y respiratorios Programa de monitoreos Plantas de tratamiento de aguas residuals Guías de calidad para agua potable (en revisión) Distribución de folletos Talleres Cursos de entrenamiento http// http//

4 Evolución de cuerpos de agua en la Región Sanitaria I

5 Ambientes Acuáticos en la Región Sanitaria I

6 Ambientes Acuáticos en la Región Sanitaria I Microcystis sp. Gomphosphaeria sp. Coelosphaerium sp. Cianobacterias Algas verdes Otras algas no identificadas Laguna Unamuno Synechocystis sp. Andrade, N Fotos algas: Keweenaw Algae,

7 Embalse Paso de las Piedras Fue consteruido para abastecer de agua potable a más de habitantes de las ciudades de Bahía Blanca y Punta Alta y para proveer de agua cruda al Polo Industrial de Ingeniero White.

8 Embalse Paso de las Piedras Construido en 1978 sobre el río Sauce Grande, en su confluencia con el arroyo El Divisorio Área de la cuenca de drenaje (km 2 ) 1620 Perímetro (km) 60 Superficie del embalse (km 2 ) 36 Profundidad máxima (m) 28 Profundidad media (m) 8,2 Volumen (hm 3 ) 328 Tiempo de retención (años) 4 Nivel máximo (m.s.n.m.) 165 (Schefer, 2004)

9 Embalse Paso de las Piedras La cuenca alta del río Sauce Grande constituye su principal aporte de agua. Características de la región: Clima semiárido templado, - temperatura promedio de julio: 7 C, heladas tardías - temperatura promedio de enero: 23,5 C Precipitaciones anuales: mm Vientos fuertes predominantes del N-NO.

10 Embalse Paso de las Piedras Desde la década del Se vienen produciendo fenómenos de proliferaciones masivas de fitoplancton, que han provocado dificultades en los procesos de potabilización del agua en la planta de tratamiento en Bahía Blanca: taponamiento de sus mantos filtrantes mal olor, color y sabor en el agua ya potabilizada

11 Embalse Paso de las Piedras Se han registrado proliferaciones masivas: Cianobacterias desde 1982 Dinoflagelados en 1997 Fue caracterizado por primera vez como eutrófico en 1989 (Intartaglia y Sala) Con estudios posteriores se ha concluido y reafirmado que: el embalse continúa eutrofizado las proliferaciones estacionales (verano-otoño) de cianobacterias responden a variaciones en la concentración de nutrientes (Parodi et al., Fernández et al. y Estrada et al. ( )

12 A partir del 2000 se inició a nivel local el: Estudio integral del embalse y su cuenca Biología, Bioquímica y Farmacia Agronomía Ingeniería Con colaboración, en un principio de: ADA ABSA ORAB

13 Características limnológicas y biológicas del embalse Paso de las Piedras Se evaluó el estado trófico del embalse. Se determinaron la estructura y la dinámica de las poblaciones fitoplanctónicas, con especial referencia a las causantes de proliferaciones masivas.

14 Muestreos 4 estaciones de monitoreo Distintas profundidades S2 Red de plancton de 30 µm S4 Botella tipo Van Dorn S1 S3

15 Variables climáticas e hidrológicas Temperatura ambiente ( C), precipitaciones (mm), velocidad y dirección del viento (km.h -1 ), nivel del embalse (msnm), volumen del embalse (hm 3 ) y caudal de los principales tributarios (m 3.seg -1 ) (datos suministrados por el Laboratorio de Hidráulica Dpto. de Ingeniería, UNS).

16 Variables fisicoquímicas Mediciones in situ Conductividad, temperatura y ph (sensor multiparamétrico) Transparencia (disco de Secchi, en S1 y S3) Determinaciones en el laboratorio Nutrientes en agua, según APHA (1992) (Lab. de ADA): Sólidos suspendidos según APHA (1992) (PROFERTIL S.A.) amonio, nitratos (NO 3- ), nitritos (NO 2- ), fósforo total (TP), fósforo reactivo soluble (SRP) sílice Carbono total y nutrientes en sedimentos (LANAIS N-15): nitrógeno total (NT), nitrógeno de nitratos (N-NO3-), nitrógeno de amonio (N-NH4+) fósforo total (TP)

17 El agua del embalse proviene principalmente de las cuencas del río Sauce Grande

18 y del arroyo El Divisorio que hoy es un afluente directo del embalse

19 Debido a que la cuenca posee un reducido tamaño y está muy poco poblada La calidad del agua que llega al embalse debería no estar en discusión

20 mg/l Pero, si bien, la cuenca del arroyo El Divisorio es sólo el 20 % de la superficie que ocupa la del río Sauce Grande y en tiempos normales tiene un caudal de 0,43 m 3 /seg, Concentración de nutrientes PRS NO 3 este arroyo es el curso de agua que aporta más del 50 % de nutrientes nitrogenados y fosforados al embalse.

21 Esto ha causado que el embalse Paso de las Piedras se encuentre eutrofizado

22 Eutrofización Proliferaciones masivas de microalgas Caracterizadas por: Densidad celular alta y fluctuante Dominancia de pocas especies

23 Si en el agua del embalse analizamos la dinámica de las cianobacterias y microalgas a lo largo de un año

24 Se distinguen 3 períodos bien característicos: E ne Feb M ar A br M ay Jun Jul A gos Sept Oct Nov Di c ene-05 Chlorophyt a Diat omeas Ot ras algas Cyanophyt a Verde (mayo - junio y noviembre - diciembre): con un predominio de algas verdes (Chlorophyta) (5.000 a cél. ml -1 )

25 Algas verdes presentes en el embalse

26 Se distinguen 3 períodos bien característicos: E ne Feb M ar A br M ay Jun Jul A gos Sept Oct Nov Di c ene-05 Chlorophyt a Diat omeas Ot ras algas Cyanophyt a Alternando con éste se desarrolla el Amarillo (julio - septiembre) con desarrollo explosivo de algas diatomeas ( a cél. ml -1 ) con relación estrecha al aumento de SiO 2 en el agua.

27 Diatomeas presentes en el embalse

28 Se distinguen 3 períodos bien característicos: E ne Feb M ar A br M ay Jun Jul A gos Sept Oct Nov Di c ene-05 Chlorophyt a Diat omeas Ot ras algas Cyanophyt a Azul (diciembre abril) con proliferaciones masivas de algas verde-azules o cianobacterias ( cél. ml -1 ).

29 Cianobacterias presentes en el embalse

30 Variación temporal de algas Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Agos Sept Oct Nov Dic Ene- 05 Cyanophyt a Chlorophyt a Diat omeas Ot ras algas Ene Feb mar sept 0ct nov dic Jan- 05 Pt P reac sol NO2 NO3

31 Repasando los factores que normalmente favorecen la formación de proliferaciones masivas Temperaturas elevadas Ausencia de turbulencia Largos tiempos de retención Presencia de cianobacterias ph elevado Altas concentraciones de P y N

32 Factores que normalmente favorecen la formación de proliferaciones masivas Temperaturas elevadas Ausencia de turbulencia Largos tiempos de retención Presencia de cianobacterias ph elevado Altas concentraciones de P y N

33 Situación actual Ecosistema acuático desequilibrado Proliferaciones masivas Verano-otoño: cianobacterias potencialmente toxicogénicas.

34 N y P superaron los límites para cuerpos eutrofizados La relación N:P fue baja Hubo un descenso de N, pero éste no se hizo limitante El P se mantuvo alto al no haber termoclina que limite su circulación Enero Febrero Marzo Abril Mayo Pt P reac sol NO3

35 Cianobacterias potencialmente toxicogénicas encontradas en el embalse Microcystis aeruginosa Microcystis flos-aquae Anabaena circinalis Snowella lacustris Synechocystis sp.

36 Variaciones temporales ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO Potencialmente toxicogénicas Temperatura C

37 La sucesión en un ambiente impactado nunca es un reemplazo predeterminado de una especie por otra; las relaciones interespecíficas dentro de una comunidad pueden cambiar a numerosos estados alternativos (Newell et al. 1998)

38 Características bio-ecológicas que definen las proliferaciones en el embalse Las proliferaciones se mantienen por: capacidad de fijar N y almacenar P Las proliferaciones se terminan por: agotamiento de nutrientes

39 Características bio-ecológicas Las proliferaciones se mantienen por: capacidad de fijar N y almacenar P heterotrofia funcional Las proliferaciones se terminan por: agotamiento de nutrientes competencia interespecífica

40 Pero, si analizamos la densidad celular discriminada por estaciones de muestreo, vemos que: Céls.ml -1 E1 Céls.ml -1 E DICIEMBRE ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO 0 DICIEMBRE ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO Céls/ml E3 Céls/ml E DICIEMBRE ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO 0 DICIEMBRE ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO

41 Por lo tanto, El análisis de la situación particular de cada lugar de muestreo no representa la situación real del embalse Paso de las Piedras

42 Diseños de muestreo incorrectos brindan resultados no válidos, ni tienen un significado representativo El recuentos de células. ml -1 de cianobacterias en una muestra cualquiera es un dato confiable y permite tomar las medidas adecuadas.

43 Los niveles de alerta frente a la ocurrencia de proliferaciones masivas de cianobacterias potencialmente toxicogénicas se establecen en base al número de células. ml -1 ( Alert Levels Framework, Batram et al. 1999)

44 Registros de células por mililitro (diciembre) (enero) Registros Probabilidad de efectos adversos para la salud Nivel 1 Cianobacterias < cél /ml Clorofila <10 µg/l (con dominancia cianobacterias) Baja Todo el año Nivel 2 Cianobacterias < cél /ml Clorofila <50 µg/l (con dominancia cianobacterias) Media Nivel 3 Cianobacterias > cél /ml Clorofila >50 µg/l (con dominancia cianobacterias) Alta Ocasionalmente Modelo Alert Levels Framework para el monitoreo y manejo de cianobacterias en aguas crudas destinadas al consumo humano (Bartram et al. 1999)

45 Microcystinas en el agua del embalse (Tomado de Guerrero, J.M.) Muestra Fecha Cianobacterias (células/ml) Microcistinas Técnica Laboratorio Microcystis Anabaena aeruginosa circinalis (µg/l) Torre Toma - Agua cruda 1-Dic < 0,400 GC - MS Aguas Cordobesas Torre Toma - Agua cruda 6-Dic ,020 NPPN - UFRJ (Brasil) Torre Toma - Agua cruda 6-Jun < 0,050 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Torre Toma - Agua cruda 13-Jun ,059 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Torre Toma - Agua cruda 27-Jun < 0,050 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Torre Toma - Agua cruda 23-Jul < 0,050 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Torre Toma - Superficie 23-Jul ,063 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Torre Toma - Agua cruda 21-Ago < 0,050 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Torre Toma - Superficie 21-Ago ,162 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Torre Toma - Agua cruda 18-Sep < 0,050 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Torre Toma - Superficie 19-Sep < 0,050 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Torre Toma - Agua cruda 30-Oct ,170 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Torre Toma - Agua cruda 11-Dic ,108 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Torre Toma - Superficie 11-Dic ,091 ELISA Univ. Kyoto (Japón) Valores siempre inferiores al nivel guía sugerido por la OMS para agua tratada (1 µg/l).

46 Recuentos y Toxinas cél.ml -1 Dr. Falconer de Australia (HPLC, bioensayos, estudios moleculares) ausencia de cianotoxinas cél.ml -1 Aguas Argentinas, Córdoba Test ELISA < límite de detección < 1 μgr.l -1 Altísimas densidades de células. ml -1 de cianobacterias en una muestra implicarían declarar un alerta 3

47 Olores no deseados

48 Olores no deseados: geosmina Streptomyces Anabaena El agua tiene gamexane

49 Cuando se detecte la presencia de cianobacterias potencialmente toxicogénicas en el Embalse No aplicar ningún método químico (SO 4 Cu), ni físico para su eliminación. Sí, iniciar de inmediato estudios tendientes a: Determinar el grado de toxigenicidad de las cianobacterias durante cada proliferación.

50 Para actuar con responsabilidad frente a la situación, sin arriesgar la salud de la población...

51 Por ello y dado que, el Embalse Paso de las Piedras es la fuente de abastecimiento de agua para consumo humano en la región... Se debe ser sumamente cuidadoso en un momento determinado de toma de decisiones y contar previamente con: datos bio-ecológicos integrados y estudios de toxicidad que reflejen la realidad general del cuerpo de agua y no sólo de la muestra!!!

52 Además, El sistema de potabilización debe ajustarse a la calidad del agua resultante de una situación bio-ecológica determinada en el embalse

53 Ministerio de Salud de la Nación Muchas gracias por la invitación a participar en este Curso-Taller!

54 Muchas gracias al equipo de trabajo DPP !!! Integrantes de proyectos Lic. Gimena Argañaraz Bonini Lic. Natalia Trobbiani Ing. Juan Carlos Schefer Ing. Roberto Alioto Ing. Fernando Belleggia Tesistas Dra. Vanina Estrada Dra. Carolina Fernández Mg. Ing. Natalia C. López Lic. Amira Siniscalchi 2 años 2 años 5 años 3 años 4 años 8 años 7 años 5 años 7 años Directoras de Tesis y Proyectos Dra. María Soledad Díaz (1) (4) 6 años 15 años

55 Muchas gracias por vuestra atención!!! y a los autores de las imágenes que generosamente ofrecen en Internet que me permitieron ilustrar esta presentación