Estudio de indicadores fisicoquímicos y toxicológicos del agua superficial del bajo

Río ParanáJulieta Peluso, Carolina Aronzon, Cristina Pérez Coll

Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental, 3iA, Universidad Nacional de San Martín.

Introducción. La cuenca baja del Río Paraná alberga un reservorio vital de biodiversidad y los humedales más productivos del planeta que brindan beneficios socioeconómicos muy importantes. También allí se desarrollan actividades agropecuarias e industriales que causan severos efectos

ambientales. El Arroyo de la Cruz está impactado por una intensa actividad industrial. El Río Arrecifes que atraviesa Baradero se caracteriza por grandes extensiones de cultivos. La alta sensibilidad y ciclo de vida bifásico de los anfibios hace que sean muy utilizados como modelo biológico en

estudios de toxicidad. Asimismo, los biomarcadores de estrés oxidativo son muy útiles para detectar efectos subletales tempranos. Rhinella arenarum, un anfibio autóctono presente en el área, viene mostrando alta incidencia de malformaciones y disminución de sus tamaños poblacionales, en sitios

dominados por cultivos en Argentina. Objetivo: Evaluar la calidad del agua superficial del Arroyo de la Cruz, Arroyo El Morejón y Río Arrecifes mediante parámetros fisicoquímicos (incluyendo metales y pesticidas), bioensayos de toxicidad estandarizados (ANFITOX) y biomarcadores de estrés

oxidativo, en Rhinella arenarum (Ra).

Materiales y métodos. Muestras de agua: Recolección de muestras compuestas de agua superficial en octubre 2016. Además se tomaron muestras de sedimentos para mediciones de plaguicidas. Los sitios fueron: Sitio 1 (S1): A. de la Cruz (aguas abajo), Sitio 2 (S2): A. El Morejón, Sitio 3 (S3): A. de la

Cruz (aguas arriba, reserva natural), Pdo. de Campana y Sitio 4 (S4): R. Arrecifes, Baradero. Mediciones in situ: profundidad, oxígeno disuelto, temperatura, turbidez, conductividad, pH, sólidos totales y potencial redox (sonda multiparamétrica). Medicines en laboratorio: sólidos suspendidos (SST),

Sólidos Volátiles (SV), Sólidos Fijos (SF), DBO5, DQO, N-amoniacal, fosfatos, nitratos, nitritos y cloruros (espectrofotómetro HACH). Metales: Al, As, Ba, Be, Cd, Co, Cu, Cr, Es, Ga, Fe, Li, Mn, Ni, Hg, Pb, Ru, U, Zn (ICP-Masa). Plaguicidas: Screening mediante GC/MS. Bioensayos de toxicidad:

Obtención de embriones (E.2) y larvas (E.25) de (Ra) por fecundación in vitro. Bioensayos semiestáticos (renovación 48 h) por exposición de 10 embriones y larvas, por triplicado, a diluciones de las muestras de agua (12%; 25%; 50%, 75% y 100%) de cada sitio por 504 h; control en Solución

ANFITOX (SA). Registro de mortalidad cada 24 h. Incorporación de metales: Exposición de grupos de 50 larvas de Ra por 504 h a las muestras de agua 100%. Liofilización y digestión (EPA 3052). Medición: ICP-masa. Estrés oxidativo: 50 individuos, por triplicado, expuestos en etapas embrionaria

y larval a las muestras de agua 100%. Se homogeneizaron y llevaron a volumen con KCl 0,154 M, con inhibidores de proteasas, se centrifugaron y en el sobrenadante se determinaron: proteínas totales (Bradford,1976); Catalasa (CAT) por velocidad de desaparición de H2O2 por absorbancia a 240

nm; GST en relación a la conjugación del Glutation reducido (GSH) con 1-cloro-2,4-dinitrobenceno (CDNB); el GSH en base a la oxidación en presencia del ácido 5,5’ di-thiobis-2-nitrobenzoico (DTNB) formándose glutatión oxidado (GSSG) y ácido 5 tio-2-nitrobenzoico (TNB); peroxidación

lipídica por sustancias que reaccionan con el ácido tiobarbitúrico (TBARS).

Parámetro S1 S2 S3 S4

Temperatura (°C) 21,3 21,9 21,1 21,4

Profundidad (cm) 240 35 73 95

pH 7,59 7,74 7,82 8,13

OD (mg/L) 4,2 3,8 4 3,8

Conductividad (uS/L) 366 620 590 1727

SST (mg/L) 20 58,8 37,3 80

SV (mg/L) 4 20 11 25,6

SF(mg/L) 16 38,8 26,3 54,4

COD (mg/L) 6,969 8,627 10,150 14,240

Clorofila a (ug/L) 0 28,577 1,742 14,152

Amonio (mg/L) 0,34 0,16 <0,01 0,09

Fosfato total (mg/L) 2,3 1,2 2,6 3,9

Nitrato total (mg/L) 0,8 0,2 0,11 1,4

Fosfato disuelto (mg/L) 0,95 1,75 1,58 1,76

Nitrato disuelto (mg/L) 0,02 0,08 0,1 0,04

Nitrito (mg/L) 0,014 0,011 0,01 0,02

Cloruros(mg/L) 28 8,9 16,3 110

DBO5 (mg/L) 0,2 0,5 1,5 1,8

DQO (mg/L) 17 26 31 99

Sulfatos (mg/L) 29 1 13 118

Alcalinidad (mg/L) 53 178 173 266

Dureza (mg/L) 50,8 123,2 98 173,6

Todos los sitios

presentaron un

valor bajo de

OD, y una

concentración de

Cu alta que

superó el límite

para la

protección de la

vida acuática (2

ug/L). Lo mismo

sucedió con As

(10 ug/L) y Cr (2

ug/L) para S4.

Discusión. Los resultados obtenidos muestran una degradación en la calidad del agua de los cuatro sitios estudiados, y

del Río Arrecifes en particular. El bajo OD probablemente esté asociado a la eutrofización y los altos valores de DQO,

especialmente en S4. La alta conductividad podría reflejar la mineralización de las aguas. Se encontró permetrina en S2,

malatión en S2 y S3; además se detectó AMPA y glifosato en sedimentos de S2; esto puede estar vinculado a la cercanía

de campos agrícolas. En todos los sitios hubo niveles de Cu mayores a los límites establecidos (Dto. 831/93). En S4

además se encontraron concentraciones altas de As y Cr. Sólo S4 produjo letalidad en el estadio larval pudiendo deberse

a una sensibilidad diferencial entre las etapas del ciclo de vida a las concentraciones de metales y plaguicidas, y a los

parámetros fisicoquímicos, lo que resalta la importancia de evaluar la toxicidad en diferentes etapas del desarrollo con

fines conservativos de las especies. Se observó una bioconcentración de metales en todos los organismos, aquellos

tratados con S4 presentaron una mayor variedad. Se destaca el estrés oxidativo generado por las muestras de agua de S2,

S3 y S4. Se ve reflejado en el daño a lípidos y en la disminución en la concentración de GSH. Esto puede deberse a la

presencia de sustancias que generan un desbalance oxidativo como lo es el Cu. La suma de estos efectos en los

organismos puede tener un impacto negativo en las poblaciones a largo plazo. Este estudio alerta sobre la degradación de

estos cuerpos de agua y podría usarse como una herramienta en la toma de medidas para la protección de humedales.

Resultados

Figura 2. A: Mapa de Argentina con el área de estudio marcada. B: Imagen del

del Sitio 1 (Arroyo de la Cruz). C: Imagen del del Sitio 2 (Arroyo El Morejón).

D: Imagen del Sitio 3 (Arroyo de la Cruz). E: Imagen del Sitio 4 (Río Arrecifes).

AB

D

C

E

Figura 1. A:

Macho adulto de

Ra. B: Embriones

de Ra en E.2. C:

Larvas de Ra en

E25.

A B

C

Tabla 1. Parámetros fisicoquímicos, metales y plaguicidas en las muestras de agua de cada sitio. Concentración de plaguicidas en sedimentos.

“nd”: No detectado

Figura 3. A: Porcentajes de supervivencia de los embriones de Ra expuestos a las muestras sin diluir de los cuatro sitios (S1, S2, S3 y S4) y el control SA

en función del tiempo. B: Porcentajes de supervivencia de las larvas de Ra expuestas a las muestras sin diluir de los cuatro sitios (S1, S2, S3 y S4) y el

control SA en función del tiempo.

AB

No hubo mortalidad significativa de los embriones expuestos a las muestras de agua de los sitios.

Por el contrario, en el estadio larval se observó una mortalidad significativa de larvas expuestas a

las muestras de agua de S4 al cronificar la exposición.

Tabla 2. Factor de bioconcentración en larvas expuestas por 504 h

a las muestras de S1, S2, S3 y S4. “–”: No detectable

Hubo bioconcentración de metales en las larvas expuestas a

aguas superficiales de todos los sitios. La bioconcentración

varió entre 51,50 y 2,69. Todas las larvas bioconcentraron Ni.

Además, las larvas tratadas con las muestras de S1

bioconcentraron Cr y las expuestas a las muestras de agua de

S4 bioconcentraron una mayor variedad de metales en

comparación al resto de los sitios (Co, Cu, Cr, Mn, Ni y Pb).

E.25, 504 hFactor de bioconcentración

S1 S2 S3 S4

Cobalto (ug/L) - - - 9,65

Cobre (ug/L) - - - 14,03

Cromo (ug/L) 2,75 - - 7,59

Manganeso (ug/L) 3,56 18,18 9,4 7,97

Níquel (ug/L) 2,69 51,5 7,53 19

Plomo (ug/L) - - - 3,6

Selenio (ug/L) - 7 - -

Embriones

0,000

0,001

0,001

0,002

0,002

0,003

0,003

0,004

0,004

SA S1 S2 S3 S4

UG

ST/

ug

pro

t.

GST 96 h

168 h

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

SA S1 S2 S3 S4

nm

ole

s TB

AR

S/ u

g p

rot.

TBARS96 h

168 h

0

200

400

600

800

1000

SA S1 S2 S3 S4

UC

AT/

ug

pro

t.

Catalasa 96 h

168 h

0

5

10

15

20

25

30

SA S1 S2 S3 S4

nm

ole

sG

SH/

ug

pro

t.

GSH96 h

168 h

Larvas

0

10

20

30

40

50

SA S1 S2 S3 S4

nm

ole

sG

SH/

ug

pro

t

GSH 96 h

168 h

**

*

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

SA S1 S2 S3 S4

nm

ole

sTB

AR

S/ u

gp

ro.t

TBARS 96 h168 h

0

100

200

300

400

500

600

700

SA S1 S2 S3 S4

UC

AT/

ug

Pp

rot.

Catalasa 96 h

168 h

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

SA S1 S2 S3 S4

U G

ST/

ug

pro

t.

GST 96 h

168 h

Figura 4. Concentración en nmoles/ug prot. de TBARS (A) y GSH (B) en embriones expuestos a las muestras

ambientales S1, S2, S3, y S4 y SA (control) por 96 y 168 h. Actividad enzimática expresada en U enzimática/ug

prot. de catalasa (C) y GST (D) para embriones expuestos a las muestras ambientales de S1, S2, S3 y S4 y SA

(control) por 96 y 168 h. * Diferencias significativas con el control SA en el tiempo correspondiente.

Figura 5. Concentración en nmoles/ug prot. de TBARS (A) y GSH (B) para larvas expuestas a las muestras

ambientales de S1, S2, S3, y S4 y SA (control) por 96 y 168 h. Actividad enzimática expresada en U

enzimática/ug prot. de catalasa (C) y GST (D) para larvas expuestas a las muestras ambientales de S1, S2, S3 y S4

y SA (control) por 96 y 168 h. * Diferencias significativas con el control SA en el tiempo correspondiente.

BA

C D

BA

C D

Parámetro S1 S2 S3 S4

Arsénico (ug/L) 5 15 16 49

Cobre (ug/L) 5,3 2,8 3,6 6,3

Cromo (ug/L) 1,2 0,5 0,7 2,2

Níquel (ug/L) 2,6 1,4 1,9 1,9

Plomo (ug/L) 0,5 < 0,6 1

Zinc (ug/L) 81 71 75 102

Hierro (mg/L) 1322 451 592 674

Aluminio (mg/L) 1535 642 835 1097

Plata (ug/L) 2,2 2,2 2,2 2,2

Selenio (ug/L) 0,5 0,6 0,8 3,2

Manganeso (ug/L) 18 8,8 12 46

Berilio (ug/L) 0,1 0,1 0,1 0,1

Bario (ug/L) 236 305 320 527

Bismuto (ug/L) 0,2 0,2 0,2 0,2

Galio (ug/L) 11 13 14 22

Rubidio (ug/L) 5,2 4,2 4,7 8,4

Cobalto (ug/L) 0,6 0,5 0,6 0,8

Permetrina (ug/L) nd 7 nd nd

Malatión (ug/L) nd 85 96 nd

Sedimentos

AMPA (ug/L) nd 1 - 4 nd nd

Glifosato (ug/L) nd 1 - 4 nd nd

Efectos letales

Estrés oxidativo Bioconcentración

*

*

*

Embriones Larvas

Agradecimientos: A CONICET (PIP 112-201301-00140) y al Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental 3iA, Universidad Nacional de San Martín

**

*