Flujos verticales, biodisponibilidad y acumulación de metales pesados en sedimentos costeros y sábalos del Río de la Plata

Abstract

Con el objeto de estudiar los flujos verticales, la biodisponibilidad y la acumulación de metales pesados en sedimentos costeros del Río de la Plata y su bioacumulación en el sábalo (Prochilodus lineatus) se colectaron partículas sedimentables (2004-2010; n=21), sedimentos superficiales a lo largo de 13 transectas perpendiculares a la costa a 1, 2,5 y 4 km (n=37) y sábalos en el Río de la Plata (n=50) y río Paraná (n=20). Complementariamente, con el objeto de caracterizar los aportes de los tributarios al Río de la Plata, se tomaron muestras de sedimentos superficiales en las desembocaduras de 11 tributarios al Río de la Plata entre la Ciudad Autónoma de Buenos Aires y La Plata. Las partículas sedimentables fueron colectadas a 1,5 m de la superficie con trampas de sedimento fijas desplegadas en las cercanías del difusor cloacal de Berazategui, los sedimentos superficiales fueron colectados con una draga tipo Van Veen de acero inoxidable y la captura de sábalos fue encargada a pescadores artesanales de las zonas de muestreo. Los sedimentos fueron digeridos con aqua regia y H2O2 a 100ºC y las muestras de músculo e hígado fueron digeridas en un horno microondas CEM MARS 5. La especiación de los metales en el material sedimentable fue evaluada mediante extracción secuencial. Las determinaciones se realizaron por espectrometría de absorción atómica con llama de aire-acetileno y con horno de grafito (Thermo Elemental Solaar M5). Tanto en las partículas sedimentables, como en los sedimentos de los tributarios y en los sedimentos superficiales del Río de la Plata se observó un comportamiento contrastante entre los metales redox-sensitivos como el Fe y Mn que presentan una tendencia decreciente con el aumento del carbono orgánico, reflejando su removilización hacia la fase disuelta, y el resto de los metales que mostraron una relación directa con el carbono orgánico, indicando fuentes antropogénicas comunes. Las partículas sedimentables presentaron elevados contenidos de metales en comparación con los sedimentos subyacentes, especialmente en aquellos de fuentes antropogénicas. Los promedios generales decrecen desde el Fe (23289±6655 μg g-1) > Mn (341 ±121 μg g-1) ~ Zn (328±134 μg g-1) > Cu (111±72 μg g-1) ~ Cr (109±46 μg g-1) > Pb (83±76 μg g-1) > Ni (26±9 μg g-1). Las partículas presentaron concentraciones más elevadas durante los meses cálidos y lluviosos posiblemente reflejando el lavado y transporte más eficiente de residuos de puertos y canales contaminados durante el período lluvioso estival y aguas abajo del emisario debido a la extensión de la pluma del efluente alargada en la dirección predominante a la corriente del río. Las elevadas tasas de sedimentación registradas (5 cm/año) sumada a las altas concentraciones de metales en las partículas dan como resultado flujos verticales de metales muy elevados (Ni: 9,3±8,8; Pb: 44±64; Cr: 45±28; Cu: 55±61; Zn: 133±94; Mn: 134±52; Fe: 9034±2762 mg m-2 día-1). Las concentraciones de metales de los tributarios del Río de la Plata presentaron una fuerte variabilidad, con concentraciones más bajas compatibles con aportes naturales predominantes en los arroyos que drenan zonas rurales, y valores extremos 1-2 órdenes de magnitud superiores en los que drenan zonas industrializadas. Los sedimentos costeros del Río de la Plata son básicamente limo-arenosos (57±22% limo, 35±25% arena) con bajo contenido de arcilla (7,5±4,2%) y no presentaron tendencias espaciales significativas en la textura de los sedimentos. En contraste, el contenido de carbono orgánico generalmente presenta mayores valores en el área Central (1,1±0,5%, 0,6±0,3%, 0,4±0,1% a 1, 2,5 y 4 km, respectivamente), en comparación al Sur (0,8±0,02%, 0,3±0,1%, 0,4±0,2%) y al Norte (0,3±0,02%, 0,3±0,3%, 0,5±0,2%). El promedio general de los metales en los sedimentos del Río de la Plata refleja su abundancia natural y decrece en el siguiente orden: Fe (23846±4367 μg g-1) > Mn (706±314 μg g-1) > Zn (98±69 μg g-1) > Cr (28±21μg g-1) > Cu (19±15 μg g-1) ~ Pb (18±13 μg g-1) > Ni (10±2,7 μg g-1). El área Norte del Río de la Plata presenta concentraciones de metales comparables a otros estuarios con poco impacto antrópico, mientras que el sector Central y Sur aparece como una zona moderadamente contaminada exhibiendo concentraciones de metales en el rango de otros estuarios urbanizados e industrializados del mundo. Los análisis de los sedimentos superficiales del Río de la Plata revelaron claros gradientes exponenciales de decrecimiento de los metales antropogénicos con la distancia a la costa en las áreas Central y Sur, reflejando la incidencia de las descargas costeras. A su vez, en la zona cercana al difusor cloacal de Berazategui se registraron las mayores concentraciones de metales antrópicos de la franja costera (Zn: 205; Cr: 55; Ni: 16; Cu: 70; Pb: 61 μg g-1). La evaluación de los Factores de Enriquecimiento (FEs) de los metales respecto de la corteza terrestre y a sitios de base en el Río de la Plata conjuntamente con valores guías de calidad de sedimentos (SQGs) permitió la discriminación de los sitios contaminados, localizados básicamente 1-2,5 km aguas afuera en el área Central y Sur. Con el objeto de estimar la cantidad total de metales antropogénicos enterrados en los sedimentos, se calcularon los inventarios para los 5 cm superficiales de sedimento que representan un año de acumulación en este ambiente costero. Los resultados indican una acumulación de alrededor de 2878 toneladas de Zn, 790 de Cr, 521 de Cu y 483 de Pb. Los metales mostraron una especiación contrastante en las partículas sedimentables, con elementos asociados principalmente a las fracciones potencialmente biodisponibles y otros mayormente a la fase residual, no biodisponible. El orden de movilidad (de mayor a menor biodisponibilidad) en las partículas sedimentables fue: Cr ~ Mn > Zn > Pb > Cu ~ Ni > Fe. Estos resultados difieren significativamente de los obtenidos en sedimentos no contaminados del Río de la Plata donde los metales se encontraron principalmente en la fase residual. A pesar de los fuertes aportes de metales en esta área costera y la segura exposición de los sábalos por ingesta de material sedimentable contaminado, los sábalos del Río de la Plata presentaron concentraciones moderadas-bajas de metales (Zn: 10,9±2,6 μg g-1 > Fe: 9,9±3,8 μg g-1 > Mn: 0,5±0,2 μg g-1 > Cu: 0,2±0,1 μg g-1). Estos resultados sugieren la existencia de eficaces mecanismos de regulación/excreción de metales en los sábalos adaptados a alimentarse en sectores muy contaminados. Como resultado, y en contraste con lo observado para los contaminantes orgánicos persistentes, las concentraciones de metales en los sábalos resultaron inferiores a los límites máximos de tolerancia de contaminantes inorgánicos establecidos por el Código Alimentario Argentino para consumo humano. La concentración de metales pesados en hígados de sábalos del Río de la Plata resultaron 1-3 órdenes de magnitud superiores a las detectadas en los músculos. En general, las concentraciones de metales en hígado no presentan diferencias significativas entre los sábalos de Berazategui y el norte.