“PROGRAMA DE MONITOREO ECOTOXICOLOGICO DE LOS EFLUENTES INDUSTRIALES EN EL RIO CRUCES, PROVINCIA DE VALDIVIA CHILE”

Centro EULA-Chile Laboratorio Bioensayos Universidad de Concepción

Noviembre de 2005

OBJETIVO GENERAL El presente proyecto estará orientado a determinar los factores de peligro que presenta la actividad industrial con las descargas de Riles en el río Cruces y el santuario de la Naturaleza Carlos Anwandter, a través de la evaluación ecotoxicológica, de los aportes de sustancias que potencialmente pueden producir un efecto no deseado sobre la estructura y dinámica del ecosistema. Por otra parte desarrollar un sistema de gestión ambiental que permita una mejor evaluación y control de las cargas tóxicas en el sistema del río Cruces.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.

Definir un perfil de carga tóxica aportada al sistema por cada una de las fuentes puntuales de emisión.

2.

Establecer un valor de dilución máxima permitido para cada efluente en relación al caudal del río en ese sitio.

3.

Determinar las fuentes que presenten mayor carga al sistema, por toxicidad y cantidad descargada de elementos químicos. Se realizaran monitoreos de parámetros relevantes en los distintos tipos de industrias presentes en el sistema del río Cruces.

4.

Evaluar la toxicidad aguda y la toxicidad crónica a través de bioensayos, preferentemente realizado con especies nativas de flora y fauna acuática.

5.

Determinar el estrés ecotoxicológico a través del uso de biomarcadores.

6.

Determinar las sustancias potencialmente bioacumulables en los efluentes mediante membranas semipermeables (SPMDs).

7.

Elaborar un programa de evaluación ecotoxicológica en el control de la contaminación de origen industrial y de aguas servidas.

8.

Establecer la información base para la formulación de una futura norma de emisión específica para el río Cruces.

1. Perfil de carga tóxica. 1.1 Identificación de las emisiones: • Análisis de las actividades productivas y la ubicación de los efluentes urbanos e industriales que se encuentran presente en el área de estudio. • Georreferenciarán la infraestructura productiva instalada

1.2 Caracterización de la carga tóxica: Tipo de empresa (código CIIU), materias primas y tecnología utilizada (proceso productivo y sistemas tratamientos de residuos líquidos), proyección teórica de la carga másica de las posibles emisiones líquidas. Características físicas, químicas y microbiológicas de los efluentes seleccionados.

Cuenca río Valdivia

Actividades productivas de acuerdo al Código CIIU (CODIGO INDUSTRIAL INTERNACIONAL UNIFORME)

Actividades productivas de acuerdo al Código CIIU (CODIGO INDUSTRIAL INTERNACIONAL UNIFORME)

2. Cálculo de dilución máxima: Para el cálculo de la tasa dilución se utilizará la metodología contenida en el Decreto Supremo 90/2000, de acuerdo a la siguiente formula:

La Tasa de Dilución d =

Caudal Disponible del Cuerpo Receptor * Caudal Medio Mensual del Efluente vertido **

* = El caudal disponible del cuerpo receptor es la cantidad de agua disponible expresada en volumen por unidad de tiempo para determinar la capacidad de dilución en un cuerpo receptor. ** = El caudal medio mensual del efluente es la suma de los volúmenes de residuos líquidos, descargados diariamente durante el mes, dividido por el número de días del mes en que hubo descargas.

Métodos para la determinación del Caudal de Dilución -La estimación del Qd de un cuerpo de agua superficial le compete a la DGA. - El interesado en conocer la capacidad de dilución de algún cauce deberá solicitar formalmente dicha información a la respectiva Dirección Regional de Aguas, señalando mediante coordenadas UTM el punto específico del cauce en donde se efectuará la descarga, emitiendo esta última una resolución indicando el caudal de dilución disponible.

Métodos para la determinación del Qd CASO 1: Cálculo de Qd en zonas con caudal ecológico (Qe) establecido (DGA), se procederá a a la verificación de éste mediante un balance hidrológico en la sección, considerando derechos permanentes constituidos, si el caudal ecológico se verifica en el punto y no existe déficit para ninguna época del año, Qd=0.7*Qe CASO 2: Determinación del Qd en zonas sin Qe establecido, Para zonas donde no se haya establecido un Qe previamente, se realizara la determinación de este. Existen numerosas metodologías hidrológicas, en que las más utilizadas son las siguientes: Q E = 10 % del caudal medio anual Q E = 50 % del caudal mínimo del estiaje del año 95 % Q E = Caudal que es excedido al menos 330 día al año. Q E = Caudal que es excedido al menos 347 días al año. Cabe destacar que en este aspecto, resulta fundamental la experiencia y el conocimiento que cada profesional tiene respecto de la zona en estudio, con el objeto de determinar cual de los criterios antes indicados, representa en mejor forma el problema a resolver, considerando la información disponible y las características del régimen del cauce y la relevancia ambiental de éste.

3. Definición de las fuentes de mayor carga tóxica A las empresas o unidades productivas seleccionadas, de acuerdo a los criterios señalados en el punto 1, se procederá a analizar sus efluentes considerando los parámetros establecidos en el D.S. Nº 90 y además se incluirán otros parámetros, según el tipo de industria PARAMETROS DECRETO 90 PARÁMETROS Aceites y grasas

Mercurio (µg/L)

Aluminio (mg/L)

Molibdeno (mg/L)

Arsénico (mg/L)

Níquel (mg/L)

Boro (mg/L)

Nitrógeno Total Kjendhal (mg/L)

Cadmio (mg/L)

Pentaclorofenol (µg/L)

Cianuro (µg/L)

pH

Cobre (mg/L)

Poder Espumógeno. (mm)

Cloruros (mg/L)

Selenio (µg/L)

Coliformes fecales (NMP

Sólidos suspend. (mg/l)

Cromo (mg/L)

Sulfatos (mg/L)

DBO5 (mg/l)

Sulfuros (mg/L)

Fierro (mg/L)

Temperatura (ºC)

Fósforo Total (mg/L)

Tetracloroeteno (mg/L)

Fluor (mg/L)

Tolueno (mg/L)

Hidrocarburos fijos

Triclorometano (mg/L)

Índice de fenol

Xileno

Manganeso (mg/L)

Zinc (mg/L)

PARAMETROS ADICIONALES Cloro residual libre Cloritos Cloratos Ácidos resínicos Sustancias genotóxicas Disrruptores hormonales Bioacumulables Nitrógeno amoniacal Fósforo soluble Dióxido de cloro Hierro

PARAMETROS ADICIONALES

Parámetros Cloro residual libre Cloritos Cloratos Ácidos resínicos Sustancias genotóxicas Disrruptores hormonales Bioacumulables Nitrógeno amoniacal Fósforo soluble Dióxido de cloro Hierro

Papelera

Áridos

Láctea

Agroindustria

X -

Tratamiento aguas servidas X X

X X X X

-

X

-

-

X

X

X X X X X

X

X X X -

X X X -

X X X -

X X X

3. Definición de las fuentes de mayor carga tóxica De acuerdo a los Términos de Referencia y en virtud de los resultados de los puntos anteriores, se seleccionarán 3 de las principales fuentes que presenten la mayor carga tóxica potencial, y se les realizarán a sus efluentes estudios específicos de: • Toxicidad (columna de agua y sedimentos), • Biomarcadores • Bioacumulación de contaminantes

Bioensayos • Evalúan los efectos tóxicos de la contaminación en los organismos vivos. • En la práctica cuantifican la relación concentraciónefecto de compuestos químicos o mezclas complejas, por medio de respuestas biológicas medidas bajo condiciones controladas y estandarizadas. • Bioensayo aguda ⇒Toxicidad aguda (mortalidad) • Bioensayo crónico ⇒ Toxicidad crónica (crecimiento, reproducción)

Tipos de Bioensayos • Toxicidad Aguda:

Esta ha sido definida como los efectos adversos que se producen dentro de un corto tiempo después de la exposición a una determinada concentración de un agente tóxico. Simula una situación ambiental en la cual el organismo está expuesto, durante un corto período de tiempo, a elevadas concentraciones de un determinado agente tóxico.

Algunas variables determinadas en los distintos ensayos de toxicidad

• Concentración letal 50 (LC50...hs): ha sido

definida como una expresión estadísticamente derivada de la dosis o concentración de un agente que pueda esperarse produzca la muerte del 50% de la población, después de un determinado período de exposición (Gehring, 1973).

• Concentración efectiva 50 (EC50....hs): es la expresión estadística derivada de la concentración de un agente tóxico que se espera cause un efecto agudo, distinto de la mortalidad, al 50 % de la población expuesta durante un determinado periodo de tiempo.

Tipos de Bioensayos • Toxicidad Crónica:

Estos bioensayos permiten la exposición de los organismos durante todo o parte de su ciclo de vida a los contaminantes ambientales, tienen como objetivo estimar la mayor concentración no efectiva o segura de los agentes tóxicos ensayados. Estos “niveles de efectos adversos no observados” son utilizados para establecer los límites de tolerancia para la presencia de tóxicos en agua, suelo, aire, ambiente laboral, etc.

Algunas variables determinadas en los distintos ensayos de toxicidad • Concentración no efectiva o Concentración de efecto no observado (NOEC): es la mayor concentración del agente tóxico, a la cual los organismos son expuestos durante todo o parte de su ciclo de vida, que no causa efecto, estadísticamente significativo, en la sobrevivencia, crecimiento o reproducción de la población tratada, después de un determinado período de exposición. • Menor concentración efectiva (LOEC): es la menor concentración del agente tóxico, al cual se expone los organismos durante todo o parte de su ciclo de vida, que causa un efecto adverso observable, estadísticamente significativo, sobre la sobrevivencia, crecimiento o reproducción de los organismos tratados, en un determinado tiempo de exposición.

4. ENSAYOS DE TOXICIDAD COLUMNA DE AGUA

Bioensayos agudos: • Tasa de mortalidad del anfípodo de agua dulce Hyalella gracilicornis Gonz. • Letalidad en el microcrustáceo cladócero Daphnia obtusa Kurz. • Letalidad en el pez trucha arcoiris Oncorhynchus mykiss Walbaum.

Bioensayos crónicos: • Inhibición de la tasa de crecimiento de Selenastrum capricornutum Printz. • Inhibición de la multiplicación de frondas en Lemna valdiviana Phil. • Inhibición de la fecundidad en Daphnia obtusa Kurz.

5. BIOENSAYOS EN SEDIMENTOS: ESTUDIOS DE FASE SÓLIDA • Bioensayo de sobrevivencia y crecimiento en el anfípodo Hyalella gracilicornis González. • Bioensayo de inhibición de la germinación y del crecimiento de plántulas a partir de semillas de tres especies vegetales (lechuga, rábano y trigo).

BIOENSAYOS Los bioensayos agudos Æ Norma chilena NCh 2083. Of 1999. Los bioensayos crónicos Æ Normas estandarizadas por la American Society for Testing and Materials (ASTM,1987). Crustáceo Cladócero adulto del genero Daphnia.

Agua reconstituida Ædureza de 125 mg / L de CaCO3, ÆpH 7.6 Æoxígeno disuelto > al 80 % de saturación (EPA, 1991, ASTM, 1993). Alimento Æ Alfalfa, harina de pescado y levadura. Æ Microalgas del género Selenastrum. Cultivos de D. obtusa en cámara de cultivo a temperatura y fotoperíodo controlados.

6. DIAGNÓSTICO CON BIOMARCADORES QUE SON LOS BIOMARCADORES? Son respuestas de los organismos al estrés ambiental (Contaminantes) que pueden ser medidas en un tejido o fluído, pueden indicar si un organismo acuático ha estado sometido a la presencia de un contaminante y en algunos casos sus efectos

Porqué son útiles? • Porque nos indican la presencia de problemas (Exposición o contacto del organismo con contaminantes que son dañinos) aún antes que se evidencien en el estado de salud global del organismo

Tiempo Relevancia Ecológica

Ecosistema Comunidad Población Individuo

Organo/tejido Célula Sitio de accion tóxica

Capacidad de unir el efecto a una causa Reversibilidad

Tipos de Biomarcadores que serán utilizados • Actividad MFO Hepática (Biotransformación de contaminantes lipofílicos tipo Dioxinas/Furanos, PCBs, PAHs) • Metabolitos biliares (PAHs) • AChe Cerebral (Inhibida por Insecticidas organofosforados y carbamatos) • Cometa (Daño genotóxico) • Micronúcleo (Daño citotóxico)

¿Como se hará el estudio? • Consiste en una parte de trabajo con los efluentes (ensayos de toxicidad) • Consiste en una parte de trabajo en el cuerpo receptor (Rio Cruces)

Como se miden?

Inhibición de la actividad Acetilcolinesterasa (AChE) en cerebro • Homogenizado Tampón TRIS/HCL 0,1mM (pH=8) • Centrifugado1000g por 10 min. (4ºC)

Muestras de Cerebro Conservación Nitrogeno liquido

La actividad Acetilcolinesterasa cerebral AChE es medida espectrofotometricamente mediante el método colorimétrico de Ellman et al., 1961.) espectrofotometro Perkin-Elmer LS 50B Lectura a una longitud de onda de 490nm por un periodo de 5 min. a 25ºC. La actividad de esta AChE se expresa en nmol/min./mg de proteína.

INDUCCION SISTEMA MFO

Muestras de higado Conservación Nitrogeno liquido

Homogenizado Tampón Sacarosa 0,25 M (pH 7,5)

Centrifugado 12.000 g por 20 min. (4ºC) (PMS, Post Mitocondrial Supernatant).

Data set 1 152,948

INT

150,948 148,948 146,948 144,948 142,948

0

50

100

150

200

250

300

SEC

Longitud de onda de emisión de λem= 586 nm y una longitud de onda de excitación de λex=522 nm por un periodo de 5 min. a 25ºC. La actividad de esta MFO se expresa en pmol/min./mg de proteína.

La actividad EROD es medida fluorimetricamente según el método de Lubert et al. (1985) espectrofluorímetro Perkin-Elmer LS 50B

Que preguntas podremos responder? • Son los efluentes industriales puntuales que se descargan en el río Cruces tóxicos ? • Es esa toxicidad de tipo aguda? • Es la toxicidad de tipo crónica? • Si es crónica tienen efectos subletales en los organismos que residen en el río medidos con los biomarcadores? • Están los organismos (peces) del río Cruces expuestos a contaminantes tipo PAHs, Dioxinas/Furanos?

7. DETERMINAR LAS SUSTANCIAS POTENCIALMENTE BIOACUMULABLES EN LOS EFLUENTES MEDIANTE MEMBRANAS SEMIPERMEABLES (SPMDS).

Despliegue de las SMPDs

Pros y Cons de las SPMDs • Ventajas: Dan una visión integrada en el tiempo y en el espacio (antes y después de una descarga industrial) de la presencia de Contaminantes hidrofóbicos biodisponibles en el agua, es mejor que una muestra puntual • Desventajas: Vandalismo, fouling

8. PROGRAMA DE EVALUACIÓN ECOTOXICOLÓGICA EN EL CONTROL DE CONTAMINACIÓN DE ORIGEN INDUSTRIAL Y MUNICIPAL El Programa de Evaluación de Ecotoxicológica incluirá los siguientes aspectos: • Identificación de descargas tóxicas y jerarquización entre fuentes, a lo menos 10. • Evaluación de los efectos ecotoxicológicos de efluentes industriales, a partir de los 3 principales emisores identificados. • Identificación de la toxicidad de los efluentes parciales y de sus componentes. A partir de los 3 principales emisores identificados. • Barrido de toxicidad de las sustancias químicas utilizadas en los procesos de producción de los 3 principales emisores identificados. • Recomendaciones para la eliminación de tóxicos por actividad industrial, mejoramiento en los sistemas de tratamiento, o propuesta para la disminución de niveles descargas tóxicas. Plan de monitoreo, sistema físico de control de emisiones, etc. • Creación de valores guía en relación a los efectos producidos por las descargas.

MONITOREO EFLUENTES DESCARGADOS

PARAMETROS FISICO Y QUIMICOS DBO - DQO MEJORAR SISTEMA DE TRATAMIENTO PASA

NO PASA

EVALUAR TOXICIDAD AGUDA REDUCIR CAUDAL IDENTIFICAR Y REMOVER TOXICIDAD COMPARACION CON CER PARA ESE EFLUENTE

PASA

NO PASA

REDUCIR CAUDAL IDENTIFICAR Y REMOVERTOXICIDAD

EVALUAR TOXICIDAD CRONICA

COMPARACION CON CER PARA ESE EFLUENTE

NO PASA •

PASA

• EVALUAR PRESENCIA DE SUSTANCIAS: • BIOACUMULABLES • GENOTOXICAS • DISRRUPTORES HORMONALES

• • •

NO PASA PASA

EFLUENTE RIESGO MINIMO

MONITOREAR EFECTOS SOBRE LA BIOTA TRABAJAR CON ORGANISMOS BLANCO REALIZAR BIOENSAYOS DE CAMPO DIMENSIONAR EL RIESGO DE ESTAS DESCARGAS REMOVER ESTOS COMPUESTOS