Impacto por hidrocarburos en el sedimento, el suelo y el agua de un embalse patagónico: empleo de microalgas como bioindicadoras de contaminación y remediación

Abstract

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) son compuestos hidrófobicos que forman parte de la compleja mezcla del petróleo. Poseen un alto factor de bioconcentración, y propiedades tóxicas, cancerígenas y mutagénicas en organismos acuáticos. El estudio de los sedimentos de los cuerpos de agua, así como de los suelos circundantes, puede aportar información relevante referida a la identificación de áreas afectadas por estos compuestos. Por otro lado, el fitoplancton es utilizado como bioindicador de contaminación, siendo una de las técnicas utilizadas, en este sentido, los bioensayos en microcosmos con sedimentos. Asimismo, el manejo de sitios contaminados con HAPs, requiere del uso de estrategias de remediación siendo la oxidación química in situ (ISCO) una de las técnicas más estudiadas. Entre los oxidantes más utilizados se pueden mencionar el reactivo de Fenton (FN), el ión persulfato (PS) y el ión permanganato (PM). Luego de la aplicación estos procesos de remediación, el fitoplancton puede resultar útil también como indicador biológico de la eficiencia del tratamiento de degradación de un contaminante. La presente tesis se desarrolló en el embalse Los Barreales, situado en el área de Vaca Muerta, Provincia del Neuquén, una de las principales cuencas hidrocarburíferas del país. El desarrollo de esta industria incrementa, considerablemente, los riesgos ambientales de la región. El objetivo del presente trabajo fue estudiar el efecto que los HAPs sobre sedimentos y suelos del embalse, así como sobre las poblaciones de microalgas autóctonas. Además, analizar el potencial uso de las microalgas tanto como indicadores biológicos de contaminación como de eficiencia de remediación con ISCO. Se realizó una caracterización fisicoquímica del ambiente, así como el análisis de la composición del fitoplancton y su variación estacional (Capítulo I). El embalse se clasificó como monomíctico templado, mesotrófico, de pH alcalino, y conductividad elevada en comparación a la mayoría de los ambientes acuáticos de Patagonia Norte. La influencia de la sedimentación de los sólidos aportados por el río Neuquén se reflejó en la baja transparencia de la columna de agua y en las elevadas concentraciones de fósforo. La composición estacional de grupos algales mostró una predominancia de diatomeas en verano, y de criptofitas y clorofitas el resto del año. Los sedimentos y suelos del ambiente, presentaron una textura arenosa, con fracciones de fósforo asociadas principalmente al calcio. Se realizaron, en primer término, ensayos de contaminación (Capítulo II) utilizando agua del embalse, sedimentos/suelos con agregado de diferentes HAPs: antraceno (Ant), pireno (Pir), fenantreno (Fen) ó benzo(a)antraceno (BaA); ó con petróleo crudo, y algas autóctonas aisladas del ambiente. Los resultados indicaron que: 1) La contaminación con HAPs condujo a una menor concentración de nutrientes en solución; 2) La abundancia algal y la clorofila “a” disminuyeron en los tratamientos con Fen. La especie Scenedesmus quadricauda resultó sensible a la contaminación con Fen, por lo que se seleccionó y aisló para los bioensayos posteriores; 3) El crecimiento de S. quadricauda se vió afectado para aquellos tratamientos con sedimentos contaminados con Pir, Fen ó BaA, y suelos con Fen; 4) En el bioensayo sin sedimentos/suelos, se observó una disminución en la abundancia de S. quadricauda para todos los HAPs; y 5) La abundancia de S. quadricauda luego de las incubaciones con sedimentos con agregado de petróleo crudo mostró efectos negativos para todas las concentraciones ensayadas. Dentro de las especies que componen la comunidad fitoplanctónica del embalse, la clorofita S. quadricauda fue sensible, en ensayos de laboratorio, a la contaminación por HAPs y petróleo crudo en sedimentos y suelos del ambiente. En segundo término se llevaron a cabo ensayos de remediación de los sedimentos y suelos previamente contaminados (Capítulo III), utilizando tres tratamientos oxidantes (reactivo de fenton, ión persulfato, ión permanganato), y realizando incubaciones con agua del embalse y S. quadricauda. La aplicación de técnicas de oxidación química in situ sobre los sedimentos y suelos del embalse resultó en diferente efectividad de degradación de los HAPs contaminantes de acuerdo con el oxidante aplicado: para FN, sólo fue > 50% cuando se realizó sobre sedimentos; en el caso de PS la eficiencia fue intermedia; y el PM resultó el oxidante más eficaz. Asimismo, este último oxidante permitió mantener las condiciones de pH alcalinas propias del cuerpo de agua en estudio. La aplicación de PS produjo los menores crecimientos de S. quadricauda, FN tuvo variaciones dependientes del HAP contaminante, y la oxidación con PM resultó en el mejor desarrollo del indicador. En este sentido, este último oxidante representó la mejor opción para la remediación de sedimentos y suelos del embalse Los Barreales contaminados con Fen y BaA, permitiendo la utilización de S. quadricauda como bioindicador de efectividad de remediación. La caracterización del embalse Los Barreales descripta en el Capítulo I permitió establecer una línea base de calidad, su estado trófico y el aporte de nutrientes de la cuenca y la composición de la comunidad fitoplanctónica a lo largo de las estaciones del año. Los resultados obtenidos en el Capítulo II indicaron que los bioensayos con especies de algas autóctonas son útiles para detectar el efecto de la contaminación por HAPs en los sedimentos/suelos del embalse, y constituyeron el primer enfoque para crear una herramienta de monitoreo rápido para evaluar el efecto de los derrames de petróleo en la cuenca de Vaca Muerta. En el Capítulo III, S. quadricauda demostró también ser útil como indicadora de efectividad de remediación química de sedimentos/suelos del embalse, obteniéndose los resultados más promisorios para el caso de la aplicación de PM como oxidante, tanto para el desarrollo del indicador algal como para la degradación del contaminante.