Informe Sintético 2ª Campaña de Muestreo Estuario Reloncaví 29 de Mayo 2015 Post-erupción Volcán Calbuco

Transcripción

1 Informe Sintético 2ª Campaña de Muestreo Estuario Reloncaví 29 de Mayo 2015 Post-erupción Volcán Calbuco Participantes: Srta. Paulina CONTRERAS Centro para el Estudio de Forzantes Múltiples sobre Sistemas Socio-Ecológicos Marinos (MUSELS) & Facultad de Ciencias Ambientales, Universidad de Concepción Sr. Jorge HENRÍQUEZ Centro para el Estudio de Forzantes Múltiples sobre Sistemas Socio-Ecológicos Marinos (MUSELS) Universidad de Concepción Sr. Gerardo GARCÍA Centro de Ciencia de Clima y la Resilencia (CR2) & Departamento de Oceanografía, Universidad de Concepción Colaboración análisis: Dra. Laura FARÍAS Centro de Ciencia de Clima y la Resilencia (CR2) & Departamento de Oceanografía, Universidad de Concepción Antecedentes. Los volcanes emiten cenizas y gases durante las emisiones. Los gases volcánicos más comunes son el bióxido de carbono (CO 2 ), bióxido de azufre (SO 2 ), metano (CH 4 ) y varios otros compuestos de cloro (Cl), flúor (F), y nitrógeno (N). El SO 2 puede reaccionar con el vapor de agua de la atmósfera y producir lluvia ácida, lo cual ocasiona corrosión y daños a la vegetación y ríos aledaños. Además, las cenizas (partículas de roca y minerales de un diámetro menor a 2 mm) y/o material piroclástico expulsadas con alto contenido de sílice y metales pueden alterar a los suelos y llegar a las cuencas hidrográficos, experimentando una lenta transformación. Esto podría traducirse en acidificación, incremento de metales traza, silicatos, cambios de alcalinidad, entre otros, teniendo consecuencias sobre los ciclos biogeoquimicos y organismos vivos. Tras cerca de cuarenta y tres años de inactividad, el Volcán Calbuco entró en erupción el pasado 22 de abril de 2015 poniendo a la región en alerta roja y pudiendo generar importantes cambios en la biogeoquímica de ecosistemas terrestres y acuáticos, con consecuencias tanto ecológicas, como socio- económicas. Con el objeto de poder evaluar algún efecto evidente de la actividad eruptiva del Volcán Calbuco sobre las propiedades físico- química de las aguas del Estuario Reloncaví, ubicado a tan sólo 40 km del macizo, el grupo de investigación del Centro para el Estudio de Forzantes- Múltiples sobre Sistemas Socio- Ecológicos Marinos (MUSELS), organizó una campaña de terreno, que contó con la participación de investigadores del Instituto Milenio de Oceanografía (IMO), y la colaboración del Centro de Ciencias del Clima y la Resiliencia (CR2). 1

2 2 1ER INFORME MONITOREO BIOGEOQUIMICO ESTUARIO RELONCAVÍ A la fecha hemos realizado dos campañas de monitoreo en el fiordo durante abril y mayo 2015, la segunda campaña se realizó el día 29 de Mayo. El presente reporta los resultados del análisis de variables consideradas de relevancia ambiental en el área de erupción del Volcan Calbuco, a cerca de un mes y medio de acontecido el proceso eruptivo. Se estudiarán y compararán los potenciales efectos producidos en dos periodos consecutivos y diferidos a la erupción mencionada Mediciones realizadas. Como se mencionó en el informe N 1, se seleccionaron tres estaciones de muestreo, las que son señaladas en la Figura 1, y cuyas coordenadas se entregan a continuación: Estación 1: -41º 43' 57' S -72º 32' 50.8''W' Profundidad 447 m Estación 2: -41º 41' 40.4' S -72º 26' 24.6''W' Profundidad 284 m Estación 3: -41º 37' 50.3' S -72º 20' 55.6''W' Profundidad 183 m Fig. 1. Estaciones de muestreo consideradas en este estudio (tomado de Google Earth). Estudios realizados en otras partes del mundo han demostrado que los principales cambios en las propiedades físico- químicos de ecosistemas acuáticos cercanos a zonas donde han ocurrido eventos eruptivos, son; incremento en la turbidez del agua, concentración de sulfatos (SO42- ), concentración de sílice disuelta (Si[OH]4), grado de acidez o, niveles de pco2. Los niveles de pco2 a su vez determinan el estado de saturación del carbonato de calcio (CaCO3), el cual es un elemento importante para organismos calcificadores, como mitílidos (choritos) u otros invertebrados marinos. En cada una de estas estaciones y en virtud de los antecedentes anteriormente señalados, durante este estudio se realizaron perfiles verticales para las siguientes variables:! Temperatura, Salinidad, Densidad y Oxígeno Disuelto: Perfilador Seabird SeCat 19 2

3 Además, utilizando una botella GO- FLO de 5 L, se tomaron muestras de agua a cinco profundidades de:! Nutrientes inorgánicos (Nitrato, Nitritos y Fosfato).! Silicatos.! Clorofila! y Alcalinidad, y estimaciones de (presión parcial de CO 2 ) y Ω aragonita (estado de saturación del carbonato de calcio).! Sulfatos.! Gases: Metano (CH 4 ) y Óxido Nitroso (NO 2 ) Resultados preliminares y discusión. Los perfiles verticales de CTDO muestran una columna de agua fuertemente estratificada, como es característico para este sistema estuarino, el agua superficial estaba relativamente fría ( C) y con baja salinidad (< 30 PSU) en los primeros metros de profundidad. Al igual que en el muestreo anterior, el agua superficial de menor temperatura se observa asociada a la Stn. 1, cerca de la boca del Río Puelo. La columna de agua superficial se muestra bien oxigenada, con valores superiores a los 4 ml L - 1 de oxígeno disuelto. Los perfiles registrados por el sensor de fluorescencia del CTDO, registran un máximo de fluorencencia sub- superficial en todas las estaciones, el que alcanza valores máximos en la Stn. 1 entre los 6 y 10 metros de profundidad. Algo similar se observa en las Stn 2 pero con un máximo más superficial de menor magnitud. En relación al muestreo anterior, los máximos de fluorescencia son considerablemente inferiores (< 2 µg L - 1 ), y durante este muestreo no se observa el florecimiento fitoplanctónico registrado en abril. Cabe hacer notar que esta campaña se realizó durante una condición meteorológica de alta nubosidad y pluviosidad moderada, durante los días previos y durante la campaña de terreno. 3

4 4 1ER INFORME MONITOREO BIOGEOQUIMICO ESTUARIO RELONCAVÍ Fig. 2. Perfiles verticales de temperatura, salinidad, oxígeno disuelto y fluorescencia. En esta ocasión no contamos con los datos registrados por el perfilador FluoroProbe, debido a que en esta campaña el equipo presentó problemas, no pudiendo generar los datos. Sin embargo, al realizar una correlación entre Fluorescencia registrada por el CTD y Clorofila Total registrada por el Fluoroprobe durante la campaña de abril, y ajustándonos a la mejor correlación (Stn. 3 ~ R 2 =0.76), podemos observar un máximo de clorofila superficial, considerablemente menor que en el muestreo anterior < 1 µg L - 1 (Fig. 3) 4

5 STN 3 Clorofila (µg L -1 ) Depth (m) Fig. 3. Perfil vertical de clorofila total en la estación 3, basado en una correlación entre Fluorescencia del CTD y la Clorofila Total del Fluoroprobe medida en abril y proyectada a mayo. Las concentraciones de nitrato (NO 3 - ) y fosfato (PO 4 2- ) son muy bajas en los primeros 5 mts de la columna de agua, con valores menores a 5 y 1 µm, respectivamente (Fig. 4); por el contrario máximas de concentración de ácido silícico (Si[OH] 4 ) son observados en esta capa superficial (> 50 µm) (Fig. 4), sugiriendo su origen continental. Esta condición es característica en los sistemas de fiordos, incluyendo el Estuario del Reloncaví, debido al efecto de dilución que generan las descargas de agua dulce de los ríos, con aguas pobres en nutrientes y muy ricas en silicatos (e.g. Silva et al. 1997). Producto quizás del mayor caudal de los ríos, y menor consumo por parte de la comunidad fitoplanctónica (menor productividad), las concentraciones de ácido silícico en la capa superficial (54 a 85 µm), fueron mayores que las observadas durante la campaña 1 (28 a 36 µm). El resto de los nutrientes mostró valores y patrones de distribución vertical similares a los observados en la campaña 1 (Fig. 4). 5

6 6 1ER INFORME MONITOREO BIOGEOQUIMICO ESTUARIO RELONCAVÍ Stn 1 NO 3 - Si(OH) Stn 2 NO 3 - Si(OH) Stn 3 NO 3 - Si(OH) Profundidad (m) NO 3 40 Si(OH) 4 PO PO PO PO 4 Fig. 4. Distribución vertical de nutrientes (NO 3 y PO 4 ) y silicatos a cinco diferentes profundidades en la columna de agua. Los valores de alcalinidad son los típicos observados para un ecosistema estuarino, con aguas de baja alcalinidad (< 1000 µm kg - 1 ) asociado al aporte de agua dulce en los primeros 4-5 mts de profundidad, el cual incrementa y se mantiene bajo esta capa salobre (Fig. 5). Durante esta segunda campaña la alcalinidad total fue aún menor en esta capa superficial. Los valores de son variables dependiendo de la estación, la Stn. 3 presenta el más bajo en superficie ~ 7.433, esto podría indicar la presencia de aguas corrosivas en superficie, probablemente asociado a las intensas lluvias del periodo muestreado, lo cual coincide con la salinidad registrada por el CTD en este sector (6.07 PSU), el cual corresponde al de mayor influencia por aporte de las aguas del Río Puelo. En esta segunda campaña de muestreo, observamos valores más bajos de en las aguas superficiales, especialmente de la estación 1. Durante la campaña del 29 y 30 de abril se observaron valores de de 8 a 8.1, en esta campaña observamos valores cercanos a 7.7. En las estaciones 1 y 2 los niveles de superficial están sobre 7.7, pero rápidamente disminuyen aún más bajo los 5 mts de profundidad (Fig. 5), alcanzando valores entre 7.6 a 7.65 bajo los 10 mts de profundidad. Lo anterior, estaría asociado a una disminución en la concentración del oxígeno disuelto, lo cual sugiere procesos de consumo de oxígeno, asociado a la remineralización de materia orgánica que incrementan los niveles de y reducen el en el agua de mar, bajo esta capa salobre (Fig. 5 y 6). La capa superficial del estuario presenta valores bajos de, que en promedio son menores a 500 µatm, pero son mayores a los observados durante la campaña de fines de abril (200 a 300 µatm) (Fig. 6). La baja salinidad y alcalinidad de las aguas superficiales, junto con los valores más bajos de observados durante esta campaña, determina la presencia de aguas corrosivas, 6

7 con valores bajos en el estado de saturación de CaCO 3 (Ω aragonita ) entre 0.2 a 0.9 que cubren casi toda la columna de agua superficial de los primeros 50 mts. muestreados durante este estudio. Stn 1 Alcalinidad (µm kg -1 ) Stn 2 Alcalinidad (µm kg -1 ) Stn 3 Alcalinidad (µm kg -1 ) Profundidad Alcalinidad Alcalinidad Alcalinidad Fig. 5. Distribución vertical de y alcalinidad a cinco diferentes profundidades en la columna de agua.. Stn 1 (µatm) Stn 2 (µatm) Stn 3 (µatm) Profundidad Ω Ω Ω Ω aragonita Ω aragonita Ω aragonita Fig. 6. Distribución vertical de y estado de saturación de CaCO 3 (Ω aragonita ) a cinco diferentes profundidades en la columna de agua.. 7

8 8 1ER INFORME MONITOREO BIOGEOQUIMICO ESTUARIO RELONCAVÍ Estas características del sistema ha sido reportada, como señalado en el informe anterior, por Alarcón et al. (2015) para el Estuario Reloncaví, cuando aguas de baja salinidad (< 28 PSU) y alcalinidad total (< 1800 µm kg- 1), son advectadas al interior y determinan bajos niveles de Ωaragonita. Sin embargo, en esta oportunidad, hemos encontrado que prácticamente toda la columna de agua se encuentra subsaturada, y sólo en la Stn 2, encontramos valores de Ω sobre Fig. 7. Concentración de sulfatos (mg L ) en superficie y sub- superficie durante las campañas 1 (30 de Abril) y 2 (29 de Mayo) en el Estuario Reloncaví. Las muestras subsuperficiales de la campaña 1, fueron tomadas a 5 metros, mientras que las de la campaña 2 a 50 metros de profundidad. Se muestran los datos en relación a la salinidad durante cada campaña a las respectivas profundidades. El análisis de las concentraciones de sulfato durante esta segunda campaña, han sido comparados con aquellos observados durante la campaña 1, y que no habían sido reportados en estos informes (Fig. 7). Las concentraciones fueron analizadas en relación a la salinidad observada a las profundidades muestreadas (1 y 5 m en la 1ra campaña y 1 y 50 m en 2a campaña). En términos generales para ambas campañas, las concentraciones de sulfatos son relativamente altas, siendo en promedio mayores a los 150 mg L- 1. La información reveló que durante la campaña 1, se observaron valores muy altos de sulfatos en la capa superficial (> 1500 mg L- 1), que pudieran estar asociados al efecto de la ceniza volcánica en la zona, o material arrastrado por los ríos, en fechas cercanas al proceso eruptivo inicial. A pesar de la mayor influencia de agua dulce durante la segunda campaña (salinidad superficial= Campaña 1: 12 y 18 psu; Campaña 2: 6 a 13 psu) se observan concentraciones < 500 mg L- 1, versus concentraciones que fluctuaron entre 1500 a 2300 mg L- 1 durante la campaña de abril. 8

9 Resumen A diferencia de la campaña realizada durante fines de abril, durante le mes de mayo, hemos observado aguas de menor alcalinidad en superficie, producto de los aportes de agua dulce o escorrentía, que llevan al fiordo aguas de baja alcalinidad. Sin embargo, en esta oportunidad hemos observado valores más bajos de clorofila (i.e. menor productividad), un menor, y altos niveles de en prácticamente toda la columna de agua. Lo anterior se traduce en que gran parte de la columna de agua superficial estudiada (primeros 50 metros), se encuentre caracterizada por aguas corrosivas, insaturadas en términos de carbonato de calcio, que pueden representar una condición poco favorable para los procesos de calcificación de los mitílidos que se cultivan en esta área geográfica. Lo anterior, pudiera estar dado de forma natural por el mayor aporte de agua dulce durante esta época. Los resultados del análisis de sulfatos, revelan muy altas concentraciones en aguas superficiales durante la primera campaña, lo cual sugiere un aporte atmosférico o a través de escorrentía o descarga de agua dulce que arrastrí munerales ricos en sulfato hacia el estuario. Lo anterior también coincide con los altos valores de silicatos observados durante esta primera campaña. El análisis de la información sugiere que no se observaron procesos de acidificación (bajo ) en esta capa superficial, a pesar de la baja alcalinidad (< 1500 µmoles kg - 1 ), producto del consumo de CO 2 acoplado a un bloom fitoplanctónico que ocurrió en dicha oportunidad. Durante esta segunda campaña, los valores de sulfatos disminuyeron, pero la columna de agua se caracterizó por aguas más corrosivas (alto, bajo Ω), producto del mayor aporte de agua dulce con aguas de bajo y alcalinidad a la zona, proceso natural que ocurre en esta zona durante los meses de mayor pluviosidad. Referencias Alarcon, E.; Valdés, N.; Torres, R. (2015) Saturación de carbonato de calcio en un área de cultivo de mitílidos en el Seno Reloncaví, Patagonia norte, Chile. Lat. Am. J. Aquat. Res. 43(2): González, H.E.; Calderón, M.J.; Castro, L.; Clement, A.; Cuevas, L.A.; Daneri, G.; Iriarte, J.L.; Lizárraga, L.; Martínez, R.; Menschel, E.; Silva, N.; Carrasco, C.; Valenzuela, C.; Vargas C.A.; Molinet, C. (2010) Primary production and plankton dynamics in the Reloncaví Fjord and the Interior Sea of Chiloé, Northern Patagonia, ChileMar Ecol Prog Ser 402: Silva N, Calvete C, Sievers H (1997) Características oceanográficas físicas y químicas de canales australes chilenos entre Puerto Montt y Laguna San Rafael (Crucero Cimar Fiordo 1). Cien Tecnol Mar 20: Agradecimientos Agradecemos las gestiones de difusión de estos resultados realizadas por el Instituto Tecnológico para la Mitilicultura (INTEMIT) y muy especialmente a la Compañía ORIZON por brindarnos las facilidades para el trabajo de terreno en el Estuario de Reloncavi. 9