CIANOBACTERIAS EN LOS EMBALSES ESPAÑOLES. Caridad de Hoyos Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX

Transcripción

1 CIANOBACTERIAS EN LOS EMBALSES ESPAÑOLES Caridad de Hoyos Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX

2 Líneas de trabajo del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX en relación con las Cianobacterias: 1. Desde 1972 se ha estudiado el fitoplancton dentro de proyectos sobre eutrofización de embalses. Esta información está recogida en una base de datos a partir de la que se han realizado trabajos que reflejan la abundancia y distribución de cianobacterias. 2. Hace 3 años se ha empezado un proyecto sobre eutrofización y la toxicidad debida a cianobacterias en embalses utilizados para usos recreativos o destinados a la producción de agua de consumo 3. Desde 1999 se viene desarrollando un proyecto con la ESA para el desarrollo de cartografía temática del fitoplancton (particularmente cianobacterias) en los embalses españoles utilizando imágenes de satélite

3 Cianobacterias, Cianotoxinas y Toxicidad J. Avilés (1) C. De Hoyos (1) A. Alonso (1) A.I. Negro (2) A. Quesada (3) F. Fernandez del Campo (3) D. Carrasco (3) L. Wormer (3) D. Martín del Pozo (3) S. Cirés (3) Y. Ouahid. (3) A. Barón (3) Teledetección R. Peña (1) J.A.Domínguez (1) A. Ruiz-Verdú (1) A. Alonso (1) C. De Hoyos (1) Abundancia y Distribución de Cianobacterias J. Avilés (1) M.E. González (1) M. Toro (1) A. Alonso (1) C. De Hoyos (1) A.I. Negro (2) Muestreos Ramiro Barreales (1) Javier Burguillo (1) Guillermo Cobo (1) Francisco García (1) Manuel Pérez (1) Ángel Rasines (1) (1) Centro de Estudios Hidrográficos. CEDEX. (2) Área Ecología. Universidad de Salamanca. (3) Departamento de Biología. Universidad Autónoma de Madrid.

4 1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles Metodología 171 embalses estudiados Sobre rocas silíceas Sobre rocas sedimentarias

5 1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles Metodología Periodo de estudio: 30 años ( ) Muestreos: de 2 a 4 veces/año Punto de muestreo: Zona eufótica Análisis del fitoplancton: Método de Utermöhl Datos semicuantitativos (4 clases de abundancia) Datos cuantitativos: 47 embalses, Clases de abundancia Nº células/ml Sin cianobacterias 0 Escasas < 2000 Abundantes Dominantes >30000

6 1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles Metodología Clases de abundancia Nº células/ml Sin cianobacterias 0 Escasas < 2000 Abundantes Dominantes >30000 Valores Guía de la OMS para agua destinada a la producción de agua de consumo humano Valores Guía de la OMS para aguas de baño Células/ml Biovolumen (mm 3 /l) Nivel de Vigilancia ,02 Nivel de Alerta I ,2 Nivel guía 1 (Bajas probabilidades de efectos adversos para la salud) Nivel de Alerta II Nivel guía 2 (Moderadas probabilidades de efectos adversos para la salud)

7 1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles Resultados Zona W Zona E España Nº embalses estudiados % embalses sin cianobacterias 4 16,7 11,1 % embalses con escasas cianobacterias 22, ,4 % embalses con cianobacterias abundantes 36 19,8 26,9 % embalses con cianobacterias dominantes 37,3 14,6 24,6 En la mitad de los embalses las cianobacterias son abundantes o dominantes Mayor porcentaje de embalses con cianobacterias abundantes o dominantes en la zona oeste

8 1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles Resultados Diagramas de cajas del biovolumen de cianabacterias (mm 3 /m 3 ) transformado logarítmicamente: ln (x+1) en los embalses situados sobre rocas silíceas poco solubles (LS) del W y en los situados sobre rocas sedimentarias de alta solubilidad (HS) del E. Los datos cuantitativos apoyan los resultados anteriores Mediana HS (E): 0,02 mm 3 /l (Nivel de vigilancia) Mediana LS (W): 0,2 mm 3 /l (Nivel de alerta I)

9 1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles ln Cyanobacteria Biovolume Resultados Total Inorganic Nitrogen / Total Phosphorus (atomic ratio) High solubility Low solubility Relación entre el biovolumen de cianabacterias (mm 3 /m 3 ) transformado logarítmicamente: ln (x+1) y la relación atómica entre el nitrógeno inorgánico total y el fósforo total (NIT/PT). Los puntos blancos son embalses situados sobre las rocas silíceas del W de baja solubilidad y los puntos negros los embalses sobre rocas sedimentarias del E con alta solubilidad. Margalef et al (1976): Media zona silícea: N/P = 20 Media zona caliza: N/P = 100 Hipótesis: La mayor cantidad de cianobacterias de la zona oeste podría estar relacionada con la baja relación N/P de estas aguas

10 1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles Conclusiones Las cianobacterias son abundantes o dominantes en aproximadamente la mitad de los embalses. En los embalses de la zona silícea del W las cianobacterias son más abundantes que en los situados sobre rocas sedimentarias de la zona E.

11 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Metodología 25 embalses estudiados 2004: : 23

12 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Metodología Muestreos De junio a octubre 1-7 muestreos/año A 100 m de la presa en los embalses de abastecimiento y en la zona de baño en los dedicados a este uso. En la profundidad con mayor concentración de clorofila (medida con fluorómetro)

13 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Metodología Análisis Fitoplancton: - Clorofila a (Parson & Strickland, 1965) - Determinación de taxones - Recuento de células ( Método de Utermöhl) CEN/TC 230/WG 2/TG 3/N89 - Cálculo de biovolúmenes CEN TC 230/WG 2/TG 3 (draft proposal) Toxinas: -Microcistinas: ELISA y HPLC (cuando Eq MCLR > 0,75 µg/l) -Anatoxina a: HPLC Toxicidad: Bioensayos - Test estandarizado en Artemia salina Fisico-químicos: Parámetro Método Campo Transparencia Disco de Secchi Temperatura Sonda YSI 6920 PH Sonda Hydrolab H20 Conductividad Sonda Hydrolab H20 Alcalinidad Volumétrico Oxígeno disuelto Sonda YSI 6920 Nitrato Fotómetro LASA 100 Nitrito Fotómetro LASA 100 Amonio Fotómetro LASA 100 Laboratorio Fósforo total Fotómetro LASA 100

14 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Resultados: Clasificación de los embalses La cantidad y el porcentaje de cianobacterias aumenta con la eutrofización número de embalses Oligotrófico Mesotrófico Eutrófico I Eutrófico II Hipertrófico Cianobacterias (mm 3 /l) < 0,2 2-0, > 10 Valores Guía de la OMS para agua destinada a la producción de agua de consumo Valores Guía de la OMS para aguas de baño Células/ml Biovolumen (mm 3 /l) Nivel de Vigilancia ,02 Nivel de Alerta I ,2 Nivel guía1 (bajas probabilidades de efectos adversos para la salud) Nivel de Alerta II Nivel guía 2 (Moderadas probabilidades de efectos adversos para la salud)

15 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Resultados: Distribución de las cianobacterias en los 2 años de estudio El año 2004 hubo más cianobacterias que en el 2005 CAZALEGAS. Biovolumen de fitoplancton mm 3 /m jun-04 jul-04 ago-04 sep-04 oct-04 nov-04 dic-04 ene-05 feb-05 mar-05 abr-05 may-05 jun-05 Otras Diatomeas Cianobacterias jul-05 ago-05 sep % Embalses estudiados ARCOS. Biovolumen de fitoplancton Otras Dinoflagelados Cianobacterias 80% 60% > 2 mm3/l Cianobacterias mm 3 /m % 20% < 2 mm3/l Cianobacterias % may-04 jun-04 jul-04 ago-04 sep-04 oct-04 nov-04 dic-04 ene-05 feb-05 mar-05 abr-05 may-05 jun-05 jul-05 ago-05 sep-05 oct-05

16 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas Cianobacterias mm 3 /l > ,2 Cianobacterias mm 3 /L < 0, embalses estudiados 2 5 6!!!! Rosarito Trasona!! Las Cogotas Picada Cazalegas s Vega de Jabalón Arcos!! Cianotoxinas: 1 Toxicidad: 7 Cianotoxinas: en 6 Toxicidad: en 7!! Embalses con biovolumen de cianobacterias menor de 2 mm 3 /l pero con más de 2 géneros potencialmente tóxicos. Todos los embalses con más de 2 mm 3 /l de cianobacterias presentaron toxicidad, sólo en un caso no se encontró la toxina causante de la misma.

17 Zona W Zona E España Nº embalses estudiados % embalses sin cianobacterias 4 16,7 11,1 % embalses con escasas cianobacterias 22, ,4 % embalses con cianobacterias abundantes 36 19,8 26,9 % embalses con cianobacterias dominantes 37,3 14,6 24,6 Valores Guía de la OMS para agua destinada a la producción de agua de consumo Valores Guía de la OMS para aguas de baño Células/ml Biovolumen (mm 3 /l) Nivel de Vigilancia ,02 Nivel de Alerta I ,2 Nivel guía1 (bajas probabilidades de efectos adversos para la salud) Nivel de Alerta II Nivel guía 2 (Moderadas probabilidades de efectos adversos para la salud) Combinando los resultados de los dos proyectos, el 25 % de los embalses españoles tendrían problemas de toxicidad

18 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas Anabaena crassa Anabaena flos-aquae Anabaena sigmoidea Aphanizomenon aphanizomenoides Aphanizomenon flos-aquae Aphanizomenon gracile Aphanizomenon issatschenkoi Aphanizomenon ovalisporum Aphanocapsa incerta Aphanothece clathrata Coelosphaerium cf. kuetzingianum Cylindrospermopsis raciborskii Jaaginema cf. lancaeforme Limnothrix cf. planctonica Limnothrix redekei Merismopedia cf. punctata Merismopedia trolleri Planktolygbya limnetica Microcystis aeruginosa Microcystis novacekii Microcystis cf. smithii Microcystis wesenbergii Pseudanabaena cf. catenata Planktothrix cf. agardhdii Planktothrix prolifica Planktothrix isothrix Raphidiopsis mediterranea Romeria cf. gracilis Romeria elegans Snowella sp Synechococcus sp. Synechocystis aquatilis Woronichinia naegeliana En rojo se señalan las especies potencialmente tóxicas. Cianobacterias encontradas en los embalses estudiados durante 2004 y 2005.

19 Algunas especies de cianobacterias relacionadas con la toxicidad y toxinas encontradas Aphanizomenon ovalisporum Microcystis wesenbergii Microcystis novacekii Microcystis aeruginosa Aphanizomenon aphanizomenoides Planktothrix cf. agardhii y Anabaena sp. Woronichinia naegeliana Cylindrospermopsis raciborskii

20 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas Embalses con más de 2 mm 3 /l de cianobacterias Cuenca Embalse Toxicidad 1/VL50 (L -1 Toxina (tipo) * Toxina Especies asociadas ) (ug/l) Guadalquivir Arcos 4,5 Cilindrospermopsina? Aphanizomenon ovalisporum Guadiana Vega del Jabalón 12,3?? Cylindrospermopsis raciborskii Cazalegas 20,0 Microcistina LR 12,6 Microcystis aeruginosa, Microcystis wesenbergii Tajo Microcystis aeruginosa y 69,4 1,5 Picadas Microcistina LR Microcystis novacekii Rosarito 33,3 Anatoxina a 0,31 Anabaena flos-aquae Duero Cogotas 5,0 Microcistina LR 8,7 Planktothrix cf. agardhii Norte Trasona 3,0 Microcistina LR 0,7 Woronichinia naegeliana VL50 el volumen de agua que es letal para el 50 % de la población de Artemia salina (*) Concentración de toxina en la fracción particulada

21 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas Microcystis Eq MCLR 14 EMBALSE DE CAZALEGAS mm 3 /m 3 jun-04 jul-04 jul-04 ago-04 ago-04 sep-04 oct-04 nov-04 jul-05 ago-05 sep-05 ug/l Cianobacterias 1/VL jun-04 jul-04 jul-04 ago-04 ago-04 sep-04 oct-04 nov-04 jul-05 ago-05 sep-05 mm 3 /m 3 L -1

22 mm 3 /m 3 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas may-04 jun-04 jul-04 ago-04 Aphanizomenon ovalisporum ago-04 sep-04 oct-04 may-05 jul-05 ago-05 1/VL50 sep-05 oct ,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 L Arcos EMBALSE DE ARCOS Otras cianobacterias Planktothrix isothrix Aphanizomenon ovalisporum Aphanizomenon gracile 4000 mm3/m A. Quesada; E. Moreno, D. Carrasco, T. Paniagua, L.Wormwe, C.De Hoyos & A. Sukenik Toxicity of Aphanizomenon ovalisporum (Cyanobacteria) in a Spanish water reservoir. Eur. J. Phycol.: 41: may-04 jun-04 jul-04 ago-04 sep-04 oct-04 nov-04 dic-04 ene-05 feb-05 mar-05 abr-05 may-05 jun-05 jul-05 ago-05 sep-05 oct-05

23 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas Anabaena (mm 3 /l). Anatoxina a (ug/l) 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 ROSARITO Anabaena flos-aquae anatoxina a 1/VL jun-04 jul-04 jul-04 ago-04 ago-04 sep-04 oct Otras Cianobacterias jun-04 jun-04 jul-04 jul-04 ago-04 ago-04 sep-04 sep-04 oct-04 oct-04 Toxicidad (l -1 ) EMBALSE DE ROSARITO mm 3 /m 3

24 2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño. Conclusiones Más de la mitad de las especies de cianobacterias encontradas son potencialmente tóxicas. En los muestreos realizados hasta ahora, todos los embalses con altas cantidades de cianobacterias (biovolumen mayor de 2 mm 3 /l) presentaron toxicidad debida a microcistinas, anatoxinas o cilindrospermopsina. Generalizando estos resultados a los embalses del proyecto anterior, el 25 % de los embalses españoles podrían tener problemas de toxicidad debida a las cianobacterias en algún momento

25 3. Aplicación de la teledetección al estudio de cianobacterias en los embalses españoles. Metodología 40 embalses muestreados Datos de radiometría Análisis de clorofilas y otros pigmentos (ficobilinas) Fluorometría Espectrofotometría HPLC Cálculo de biovolúmenes: CEN TC 230/WG 2/TG 3 (draft proposal) Espectros de reflectancia normalizados en puntos en los que las cianobacterias son dominantes

26 3. Aplicación de la teledetección al estudio de cianobacterias en los embalses españoles. Metodología MERIS /Envisat/ Envisat-1 Sensores: Rosarito MERIS del satélite Envisat-1 (300 m de resolución espacial) CHRIS del satélite Proba (17 m de resolución espacial) Navalcán CHRIS / Proba Santa Teresa

27 3. Aplicación de la teledetección al estudio de cianobacterias en los embalses españoles. Resultados Se han desarrollado algoritmos que relacionan las concentraciones de los pigmentos obtenidas a partir de los muestreos (realizados de forma simultánea a la obtención de la imagen) con la reflectancia medida por distintas regiones espectrales (bandas) del sensor

28 3. Aplicación de la teledetección al estudio de cianobacterias en los embalses españoles. Resultados Mapas temáticos ticos de concentración n de ficocianina >250 mg m -3

29 3. Aplicación de la teledetección al estudio de cianobacterias en los embalses españoles. Conclusiones La teledetección se presenta como un instrumento muy útil para la evaluación de la distribución espacial de los desarrollos masivos de cianobacterias.