Efectos ocultos das verteduras das depuradoras

As depuradoras tratan as augas residuais sucias que lles chegan mediante procesos complexos e, una vez limpas, libéranas ao medio. Con todo, que influencia teñen estas presuntas augas limpas na contorna? Esta pregunta é de gran importancia xa que cada vez é maior a proporción destas augas depuradas nos nosos ríos e costas. Lamentablemente, a información dispoñible segue sendo limitada e, a miúdo, as investigacións reflicten resultados contraditorios. Ademais, a contaminación vaise facendo cada vez máis complexa debido á síntese e utilización de novos produtos químicos. Por exemplo, nunha sociedade cada vez máis envellecida, o consumo de medicamentos vai aumentando considerablemente, cada vez son máis os medicamentos que chegan ás depuradoras e estas non poden eliminalos totalmente. É por iso que a auga liberada polas depuradoras converteuse nun cóctel químico moi complexo, e é preocupante a súa posible repercusión ecolóxica. Ademais da composición destas augas depuradas, tamén é importante a concentración final da vertedura na canle receptora, xa que non é o mesmo desprenderse en ríos de gran caudal que en arroios practicamente esgotados. Por iso, o obxectivo desta tese doutoral foi analizar o impacto destas verteduras nos arroios.

Traballo simultáneo de varias forzas

Na natureza é habitual que moitas fontes de tensións incidan simultaneamente nos seres vivos. Nos arroios, a escaseza de auga é cada vez máis importante debido tanto ao cambio climático como á extracción de auga. Ademais, a escaseza de auga reduce a capacidade de dilución do río. Nos casos máis graves, o propio arroio esgótase e a auga que circula pola canle é unha vertedura puramente depuradora. Por tanto, nun primeiro paso estudei os ríos naturais que recibían as verteduras paira observar as consecuencias da interacción entre a escaseza de auga e a contaminación das augas depuradoras.

Figura . Regata A Sènia (Tarragona) antes (esquerda) e despois (dereita) de recibir a vertedura. Este arroio, en realidade, esgótase e todo a auga que circula na parte inferior provén dun sumidoiro sen depurar. Atópase, por tanto, no extremo do gradiente de contaminación e seca. Ed. Arturo Elosegi

Paira obter una foto o máis exacta posible da realidade, necesitaba amplos gradientes tanto da concentración como da escaseza de auga, e atopeinos en Cataluña nos 13 afluentes do río Ebro: uns ríos esgotábanse no verán, outro non, algúns recibían moita contaminación, outros menos. Paira caracterizar a afección das verteduras definín dúas zonas en todos os arroios, una por encima e outra por baixo do punto de vertedura (figura 2) e estudeina durante todo un ano. A calidade da auga e o funcionamento do ecosistema foron os meus temas de estudo (respiración do ecosistema, reciclabilidad de nutrientes, etc.).

As verteduras analizadas reduciron notablemente a calidade da auga, reducindo a concentración de osíxeno e aumentando as concentracións de nutrientes e fármacos. A afección, loxicamente, era moito maior cando as augas non depuradas chegaban aos ríos esgotados. Os cambios na calidade da auga afectaron á maioría das funcións analizadas. Con todo, a resposta non foi uniforme: algúns procesos aceleráronse (por exemplo, a respiración), outros se reduciron (por exemplo, a capacidade de absorción de nutrientes) e houbo procesos que non se modificaron (por exemplo, a descomposición da materia orgánica).

3. Imaxe. Diagrama que reflicte os factores de variabilidade no funcionamento dos arroios. Os valores da figura representan o peso de cada axente e a súa interacción. Máis do 70% da variabilidade total observada. Ed. Olatz Pereda

Pero que fontes de tensións provocaron máis no funcionamento dos ríos: a escaseza de auga ou a contaminación? Paira iso, todas as variables medidas nos arroios (máis de 100!) As clasificé en catro grupos, segundo a súa natureza e modo de acción: características químicas “normais” da auga, compostos farmacéuticos biocidas (antibióticos e antifúngicos), outros fármacos e variables hidrológicas. Nos procesos medidos predominou a influencia ao lado químico, sobre todo mediante interaccións entre biocidas e non biocidas (Figura 3). A hidrología, pola súa banda, deixou claras consecuencias nos ríos, pero non condicionou significativamente o seu funcionamento.

Contaxia pola ciencia

Debido a un clima e una mellor xestión, en Euskal Herria dificilmente podemos atopar arroios sucios similares aos observados en Cataluña. Aquí a maior parte das verteduras depúranse ben e, como o clima é menos seco, dilúense máis. Con todo, estamos seguros de que a auga depurada non afecta o medio? Isto é difícil de medir xa que todos os arroios que reciben as augas depuradas están xa bastante castigados.

Paira facer fronte a esta carencia, obtívose a autorización paira contaminar un río limpo coas verteduras dunha depuradora (Figura 4). Foi a primeira vez que no mundo contaminábase especificamente un río! Paira iso seleccionouse a depuradora de Apraiz de Elgoibar, una das mellores depuradoras do País Vasco que verte as augas depuradas ao río Deba. Paira a investigación desencauzamos parte da auga (a través de una inxente enxeñaría! ) paira liberar ao arroio Apraiz que discorre xunto á depuradora e contaminar os seus últimos 100 metros. Paira illar os efectos da vertedura, una vez máis definín dúas zonas no río, por encima e por baixo da nova entrada da vertedura, e estudeino durante dous anos, un ano antes de liberar a vertedura e outro ano despois. Durante estes dous anos analizé cada dous meses as funcións crave no río, coa asistencia dun equipo de 10 persoas cada vez. A mesma dilución que a da depuradora de Apraiz en Deba, posta en marcha expresamente paira a investigación, puxo de manifesto que as conclusións deste estudo poden reflectir a situación doutros moitos arroios de Euskal Herria.

Figura . Esquema do estudo realizado no río Apraiz. A vertedura está dispoñible no enlace https://youtu.be/IwvEhhlq2uk. Ed. Olatz Pereda (vídeo: Arturo Elosegi)

Figura . Capacidade de retención de fósforo das algas de Apraiz. En azul indícase a parte superior da entrada das augas depuradas e en vermello a parte inferior. A liña descontinua indica o momento en que empezamos a liberar esa auga. Ed. Olatz Pereda

A auga depurada, aínda que diluída até un 3% no arroio receptor, tivo importantes repercusións ecolóxicas sobre a estrutura e funcionamento do arroio, que alterou a maior parte dos procesos analizados. A auga depurada modificou a maior parte das funcións do río. Por exemplo, reduciuse significativamente a capacidade de retención de nutrientes das algas (Figura 5). Os resultados do experimento revelan unha mensaxe importante que pode ter implicacións importantes tanto na xestión dos ecosistemas como na sociedade: as augas residuais ben tratadas tamén poden ter efectos complexos sobre os ríos receptores.

Traendo os arroios ao laboratorio

Os dous traballos anteriores demostraron que as augas depuradas poden ter una influencia moi variable nos ríos, tanto na calidade das verteduras como no grao de seca do arroio receptor. Isto suxire que pode ser determinante a concentración da auga depurada no receptor. E a seguinte pregunta da tese foi como responderían os procesos do ecosistema ante unha contaminación gradiente?

Figura . Arroios artificiais utilizados paira experimentación. Ed. Olatz Pereda

Sendo imposible atopar un gradiente deste tipo na natureza, decidín simulalo no laboratorio. Una vez máis, fun a Cataluña, aos arroios artificiais que ten o Instituto Catalán de Investigación da auga de Xirona (Figura 6). Paira acondicionar os ríos artificiais, aproveitarei os sedimentos e pedras dun arroio incontaminado próximo á residencia, así como as augas depuradas nunha depuradora. Así, nos 24 arroios artificiais dispoñibles, fixei 8 niveis de dilución, desde o arroio limpo ao auga pura tratada na depuradora. Desta maneira puidemos analizar a resposta dos procesos relacionados coa comunidade de algas ao gradiente de contaminación. Neste caso, o obxectivo era analizar a forma ou patrón de cada resposta, polo que os resultados obtidos axustáronse a diferentes modelos matemáticos, dos cales se axustaba paira poder analizar mellor (Figura 7).

Figura . Modelos matemáticos axustados aos resultados do experimento: a) Directo, b) Exponencial, c) Potencial, d) Loxístico, e) Logit, f) Monod, g) Haldane, e h) Cuadrático. Ed. Olatz Pereda

Una vez máis, as augas depuradas deron lugar a complexas respostas no funcionamento da comunidade de algas. As miñas hipóteses iniciais prognosticaban que na concentración máis alta notaríase toxicidade, pero paira a miña sorpresa a maioría dos procesos medidos aceleráronse, non se atenuaron. Con todo, ante unha dinámica xeral deste tipo, os procesos mostraron patróns moi diferentes (figura 8). Algúns procesos, como a respiración ou a descomposición da comunidade, aceleráronse sen límites (mesmo nas concentracións máis altas! ), pero as respostas doutros procesos como a produción primaria bruta ou a biomasa saturáronse a partir de niveis intermedios de contaminación. Por outra banda, a retención de nutrientes retardouse de novo. Cabe destacar os resultados que suxiren que a actividade das algas pode ser un dos procesos máis sensibles do funcionamento dos arroios, especialmente a capacidade de retención de nutrientes das algas, o que pode ser un bo indicador dos efectos da contaminación.

Figura . Exemplos de formas foron mostrados por procesos medidos con augas depuradas: (a) produción comunitaria e (b) respiración (esquerda), descomposición da materia orgánica (dereita, arriba) e biomasa de algas (dereita, abaixo). As liñas mostran a función matemática mellor axustada aos datos. Ed. Olatz Pereda

Indicios de actuacións pasadas

Os resultados desta tese demostran que as augas residuais urbanas e urbanas, incluídas as depuradas, poden dar lugar a respostas complexas no funcionamento dos ecosistemas. Na actualidade, existen cada vez máis avances tecnolóxicos na resolución da contaminación, pero cando desaparecen os danos na contorna? A última pregunta da miña tese foi, por tanto, como afectará os indicios de contaminación do pasado á recuperación do ecosistema?

Paira responder a esta pregunta, engadín un novo apartado ao experimento anterior. Nesta segunda fase, una vez que as regatas se mantiveron contaminadas durante un mes, deixáronse en auga limpa durante un mes máis e volvéronse a analizar as mesmas respostas do ecosistema paira ver se una vez desaparecida a contaminación mantíñanse os patróns de resposta. Os arroios, a pesar de dispor dun mes de auga limpa no río, mostraban aínda una notable influencia da fase anterior. As respostas de todos os procesos foron as mesmas que as mostradas na primeira fase. Isto demostra que os efectos das augas depuradas poden manterse durante moito tempo.

Primavera silenciosa

Na década dos 60, Rachel Carson alertou á sociedade dos danos que pode sufrir a contaminación química na saúde dos seres vivos. Desde entón, os científicos fóronse sumando a esta reivindicación e, na actualidade, a contaminación química é un dos aspectos máis importantes do cambio global. Os resultados desta tese van na mesma dirección, xa que as depuradoras eliminan a contaminación máis grave ou evidente, pero aínda poden causar moitos danos tácitos na saúde e funcionamento dos arroios. Está claro que paira afrontar os problemas ambientais é necesario mellorar a xestión. Pero paira iso é imprescindible que toda a poboación tome conciencia do problema. E é que nos últimos anos todos vimos grandes melloras na calidade das regatas do País Vasco, pero aínda temos que mellorar! E agora máis que nunca está nas nosas mans!

Bibliografía

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

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

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

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

Pereda Ou., von Schiller D., C. García-Baquero, Mor J.R. Acuña V, , Sabater S. e 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. e Balcázar J.L. (2015). Occurrence of antibiotics and antibiotic resistance xenes in hospital and urban wastewaters and their impact on the receiving river. Water Research, 69: Axuste 234-242: 10.1016/j.watres.21.11.2014

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

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