Efectos ocultos de los vertidos de las depuradoras

2020/10/19 Olatz Pereda Iriondo - Biologian doktorea Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Las depuradoras tratan las aguas residuales sucias que les llegan mediante procesos complejos y, una vez limpias, las liberan al medio. Sin embargo, ¿qué influencia tienen estas presuntas aguas limpias en el entorno? Esta pregunta es de gran importancia ya que cada vez es mayor la proporción de estas aguas depuradas en nuestros ríos y costas. Lamentablemente, la información disponible sigue siendo limitada y, a menudo, las investigaciones reflejan resultados contradictorios. Además, la contaminación se va haciendo cada vez más compleja debido a la síntesis y utilización de nuevos productos químicos. Por ejemplo, en una sociedad cada vez más envejecida, el consumo de medicamentos va aumentando considerablemente, cada vez son más los medicamentos que llegan a las depuradoras y éstas no pueden eliminarlos totalmente. Es por ello que el agua liberada por las depuradoras se ha convertido en un cóctel químico muy complejo, y es preocupante su posible repercusión ecológica. Además de la composición de estas aguas depuradas, también es importante la concentración final del vertido en el cauce receptor, ya que no es lo mismo desprenderse en ríos de gran caudal que en arroyos prácticamente agotados. Por ello, el objetivo de esta tesis doctoral ha sido analizar el impacto de estos vertidos en los arroyos.

Trabajo simultáneo de varias fuerzas

En la naturaleza es habitual que muchas fuentes de estrés incidan simultáneamente en los seres vivos. En los arroyos, la escasez de agua es cada vez más importante debido tanto al cambio climático como a la extracción de agua. Además, la escasez de agua reduce la capacidad de dilución del río. En los casos más graves, el propio arroyo se agota y el agua que circula por el cauce es un vertido puramente depuradora. Por lo tanto, en un primer paso estudié los ríos naturales que recibían los vertidos para observar las consecuencias de la interacción entre la escasez de agua y la contaminación de las aguas depuradoras.

Para obtener una foto lo más exacta posible de la realidad, necesitaba amplios gradientes tanto de la concentración como de la escasez de agua, y los encontré en Cataluña en los 13 afluentes del río Ebro: unos ríos se agotaban en verano, otros no, algunos recibían mucha contaminación, otros menos. Para caracterizar la afección de los vertidos definí dos zonas en todos los arroyos, una por encima y otra por debajo del punto de vertido (figura 2) y la estudié durante todo un año. La calidad del agua y el funcionamiento del ecosistema fueron mis temas de estudio (respiración del ecosistema, reciclabilidad de nutrientes, etc.).

Los vertidos analizados redujeron notablemente la calidad del agua, reduciendo la concentración de oxígeno y aumentando las concentraciones de nutrientes y fármacos. La afección, lógicamente, era mucho mayor cuando las aguas no depuradas llegaban a los ríos agotados. Los cambios en la calidad del agua afectaron a la mayoría de las funciones analizadas. Sin embargo, la respuesta no fue uniforme: algunos procesos se aceleraron (por ejemplo, la respiración), otros se redujeron (por ejemplo, la capacidad de absorción de nutrientes) y hubo procesos que no se modificaron (por ejemplo, la descomposición de la materia orgánica).

Pero ¿qué fuentes de estrés provocaron más en el funcionamiento de los ríos: la escasez de agua o la contaminación? Para ello, todas las variables medidas en los arroyos (¡más de 100!) Las clasificé en cuatro grupos, según su naturaleza y modo de acción: características químicas “normales” del agua, compuestos farmacéuticos biocidas (antibióticos y antifúngicos), otros fármacos y variables hidrológicas. En los procesos medidos predominó la influencia del lado químico, sobre todo mediante interacciones entre biocidas y no biocidas (Figura 3). La hidrología, por su parte, dejó claras consecuencias en los ríos, pero no condicionó significativamente su funcionamiento.

Contagia por la ciencia

Debido a un clima y una mejor gestión, en Euskal Herria difícilmente podemos encontrar arroyos sucios similares a los observados en Cataluña. Aquí la mayor parte de los vertidos se depuran bien y, como el clima es menos seco, se diluyen más. Sin embargo, ¿estamos seguros de que el agua depurada no afecta al medio? Esto es difícil de medir ya que todos los arroyos que reciben las aguas depuradas están ya bastante castigados.

Para hacer frente a esta carencia, se obtuvo la autorización para contaminar un río limpio con los vertidos de una depuradora (Figura 4). ¡Fue la primera vez que en el mundo se contaminaba específicamente un río! Para ello se seleccionó la depuradora de Apraiz de Elgoibar, una de las mejores depuradoras del País Vasco que vierte las aguas depuradas al río Deba. Para la investigación desencauzamos parte del agua (¡a través de una ingente ingeniería! ) para liberar al arroyo Apraiz que discurre junto a la depuradora y contaminar sus últimos 100 metros. Para aislar los efectos del vertido, una vez más definí dos zonas en el río, por encima y por debajo de la nueva entrada del vertido, y lo estudié durante dos años, un año antes de liberar el vertido y otro año después. Durante estos dos años analizé cada dos meses las funciones clave en el río, con la asistencia de un equipo de 10 personas cada vez. La misma dilución que la de la depuradora de Apraiz en Deba, puesta en marcha expresamente para la investigación, ha puesto de manifiesto que las conclusiones de este estudio pueden reflejar la situación de otros muchos arroyos de Euskal Herria.

El agua depurada, aunque diluida hasta un 3% en el arroyo receptor, tuvo importantes repercusiones ecológicas sobre la estructura y funcionamiento del arroyo, que alteró la mayor parte de los procesos analizados. El agua depurada modificó la mayor parte de las funciones del río. Por ejemplo, se redujo significativamente la capacidad de retención de nutrientes de las algas (Figura 5). Los resultados del experimento revelan un mensaje importante que puede tener implicaciones importantes tanto en la gestión de los ecosistemas como en la sociedad: las aguas residuales bien tratadas también pueden tener efectos complejos sobre los ríos receptores.

Trayendo los arroyos al laboratorio

Los dos trabajos anteriores demostraron que las aguas depuradas pueden tener una influencia muy variable en los ríos, tanto en la calidad de los vertidos como en el grado de sequía del arroyo receptor. Esto sugiere que puede ser determinante la concentración del agua depurada en el receptor. Y la siguiente pregunta de la tesis fue ¿cómo responderían los procesos del ecosistema ante una contaminación gradiente?

Siendo imposible encontrar un gradiente de este tipo en la naturaleza, decidí simularlo en el laboratorio. Una vez más, fui a Cataluña, a los arroyos artificiales que tiene el Instituto Catalán de Investigación del Agua de Girona (Figura 6). Para acondicionar los ríos artificiales, aprovecharé los sedimentos y piedras de un arroyo incontaminado cercano a la residencia, así como las aguas depuradas en una depuradora. Así, en los 24 arroyos artificiales disponibles, fijé 8 niveles de dilución, desde el arroyo limpio al agua pura tratada en la depuradora. De esta manera pudimos analizar la respuesta de los procesos relacionados con la comunidad de algas al gradiente de contaminación. En este caso, el objetivo era analizar la forma o patrón de cada respuesta, por lo que los resultados obtenidos se ajustaron a diferentes modelos matemáticos, de los cuales se ajustaba para poder analizar mejor (Figura 7).

Una vez más, las aguas depuradas dieron lugar a complejas respuestas en el funcionamiento de la comunidad de algas. Mis hipótesis iniciales pronosticaban que en la concentración más alta se notaría toxicidad, pero para mi sorpresa la mayoría de los procesos medidos se aceleraron, no se atenuaron. Sin embargo, ante una dinámica general de este tipo, los procesos mostraron patrones muy diferentes (figura 8). Algunos procesos, como la respiración o la descomposición de la comunidad, se aceleraron sin límites (incluso en las concentraciones más altas! ), pero las respuestas de otros procesos como la producción primaria bruta o la biomasa se saturaron a partir de niveles intermedios de contaminación. Por otra parte, la retención de nutrientes se ralentizó de nuevo. Cabe destacar los resultados que sugieren que la actividad de las algas puede ser uno de los procesos más sensibles del funcionamiento de los arroyos, especialmente la capacidad de retención de nutrientes de las algas, lo que puede ser un buen indicador de los efectos de la contaminación.

Indicios de actuaciones pasadas

Los resultados de esta tesis demuestran que las aguas residuales urbanas y urbanas, incluidas las depuradas, pueden dar lugar a respuestas complejas en el funcionamiento de los ecosistemas. En la actualidad, existen cada vez más avances tecnológicos en la resolución de la contaminación, pero ¿cuándo desaparecen los daños en el entorno? La última pregunta de mi tesis fue, por tanto, ¿cómo afectará la indicios de contaminación del pasado a la recuperación del ecosistema?

Para responder a esta pregunta, añadí un nuevo apartado al experimento anterior. En esta segunda fase, una vez que las regatas se mantuvieron contaminadas durante un mes, se dejaron en agua limpia durante un mes más y se volvieron a analizar las mismas respuestas del ecosistema para ver si una vez desaparecida la contaminación se mantenían los patrones de respuesta. Los arroyos, a pesar de disponer de un mes de agua limpia en el río, mostraban todavía una notable influencia de la fase anterior. Las respuestas de todos los procesos fueron las mismas que las mostradas en la primera fase. Esto demuestra que los efectos de las aguas depuradas pueden mantenerse durante mucho tiempo.

Primavera silenciosa

En la década de los 60, Rachel Carson alertó a la sociedad de los daños que puede sufrir la contaminación química en la salud de los seres vivos. Desde entonces, los científicos se han ido sumando a esta reivindicación y, en la actualidad, la contaminación química es uno de los aspectos más importantes del cambio global. Los resultados de esta tesis van en la misma dirección, ya que las depuradoras eliminan la contaminación más grave o evidente, pero todavía pueden causar muchos daños tácitos en la salud y funcionamiento de los arroyos. Está claro que para afrontar los problemas medioambientales es necesario mejorar la gestión. Pero para ello es imprescindible que toda la población tome conciencia del problema. Y es que en los últimos años todos hemos visto grandes mejoras en la calidad de las regatas del País Vasco, pero ¡todavía tenemos que mejorar! ¡Y ahora más que nunca está en nuestras manos!

Bibliografía

Arroita M., Elosegi A. y Hall R.O. (2018). Twenty years of daily metabolism show riverine recovery following sewage abatement. Limnology y Oceanography, 64: S77-S92. justo: 10.1002/lno.11053

Carlson R. (1962). Silent Spring. Houghton Mifflin Company (Boston) y The Riverside Press (Massachusetts).

H. Pereda, Acuña V, von Schiller D., Sabater S. y Elosegi A. (2019). Immediate and legacy effects of urban pollution on river ecosystem functioning: A mesocosm experimental. Ecotoxicology and Environmental Safety, 169: Ajuste 960-970: 10.1016/j.ecoenv.2018.11.103

H. Pereda, Solagaistua L., Atristain M., de Guzmán I. Larrañaga A., von Schiller D. y Elosegi A. (2020). Impact of wastewater effluent pollution on stream functioning: A whole-ecosystem manipulation experimental. Environmental Pollution, 258: Ajuste 113719: 10.1016/j.envpol.2019.113719

Pereda O., von Schiller D., C. García-Baquero, Mor J.R. Acuña V, , Sabater S. y Elosegi A. (2021). Combined effects of urban pollution and hydrological stress on ecosystem functions of Mediterranean streams. Science of the Total Environment, 141971. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.141971

Rodriguez-Mozaz S., Chamorro S., Martí E., Huerta B., Gros M., Sànchez-Melsió A., Borrego C.M. Barceló D. y Balcázar J.L. (2015). Occurrence of antibiotics and antibiotic resistance genes in hospital and urban wastewaters and their impact on the receiving river. Water Research, 69: Ajuste 234-242: 10.1016/j.watres.21.11.2014

J.E. Rosi-Marshall, D. Snow, Bartelt-Hunt S.L. Paspalof A. y Tank J.L. (2015). A review of ecological effects and environmental fate of illicit drugs in aquatic ecosystems. Journal of Hazardous Materials, 282: Ajuste 18-25: 10.1016/j.jhazmat.2014.062

Sabater S., Elosegi A. y Ludwig R. (2018). Multiple stressors in river ecosystems. Status, impacts and prospects for the future. (Eds. Sabater S., Elosegi A y Ludwig R.), Elsevier, 404 páginas. ISBN: Ajustado nº 2: 10.1016/C2016-0-01770-9