Interacción Río-Valle aluvial: intercambio de nutrientes y contaminantes

Authors
Villar, Carlos Alberto
Publication Year
1997
Language
Spanish
Format
doctoral thesis
Status
Published version
Director/a de tesis
Bonetto, Carlos Alberto
Description
Se estudió la relación río-valle aluvial en los últimos 500 km del río Paraná y en la margen derecha del Río de la Plata y se evaluaron los cambios observados en los parámetros fisicos y químicos del agua y en el contenido de metales en agua, sólidos suspendidos, sedimentos de fondo, bivalvos y macrófitas. Se evaluó en ambos sistemas la toxicidad aguda del Zn, un metal con elevados registros en el área, en Cnesterodon decemmaculatus, un pez de amplia distribución geográfica. Se relacionaron los cambios observados en el agua del Bajo Paraná con las principales características fisicas y químicas del valle aluvial con la variación del agua de marea al ingresar y egresar en un juncal costero y con los resultados de ensayos en los cuales clausuras en la planicie aluvial fueron llenadas con agua del río y los cambios en el contenido de nutrientes registrados en función del tiempo. La variación estacional de la biomasa aérea de macrófitas fue evaluada en cuatro períodos de crecimiento en el Delta del Paraná, y en dos períodos en un juncal del Río de la Plata. Se estimó la tasa de acreción del valle aluvial mediante la datación de un “core” de sedimentos con la técnica de 137Cs. Los sólidos suspendidos disminuyeron a lo largo del Bajo Paraná, consistentes con la tasa de acreción estimada en el valle aluvial (1 cm añoˉ¹). El aumento de PRS a lo largo del río resultaría del intercambio con el valle aluvial de agua enriquecida en este elemento, consistente con el incremento de PRS en el agua de salida del juncal costero en cada ciclo de marea. La elevada concentración de PRS en el valle aluvial se debe a la liberación desde los sólidos suspendidos del P asociado al Ca y al Fe luego de su sedimentación, en respuesta a la acidez y anoxia del ambiente. A pesar del evidente impacto antrópico, el contenido de NO3ˉ no aumentó aguas abajo, consistente con las bajas concentraciones de NO3ˉ observadas en el valle aluvial, su rápida desaparición en los experimentos de clausura y su disminución en el agua de salida del juncal en cada ciclo de marea, sugiriendo importantes pérdidas por denitrificación. La baja relación N/P del tejido vegetal sugiere que su crecimiento estaría limitado por la disponibilidad de N. Los humedales funcionan como sumideros de C, N y P. Los resultados sugieren que la tasa de acreción actual contrarrestaría el aumento en el nivel hidrométrico registrado en las últimas décadas, y que la combinación de la retención de sólidos suspendidos y de la elevada producción primaria en el valle aluvial mantendrían las condiciones presentes si el nivel de agua continúa aumentando como en el pasado reciente. El contenido de metales en el agua en el área registró importantes variaciones temporales y espaciales, siendo mayores los valores en el Río de la Plata que en el Paraná. En el Bajo Paraná parte de la variación temporal se relacionaría con el ingreso de contaminantes desde aguas arriba del sector estudiado. En el estuario los registros más elevados ocurrieron cerca de las fuentes de descarga. Una proporción importante de los metales sería transportada en la fijacción particulada. El contenido de metales en los sedimentos de fondo se relacionó tanto con la distancia a las fuentes contaminantes como con su textura. El contenido de metales en S. californicus no se correlacionó con el contenido en sedimentos ni en agua. Los metales se acumularon en los tallos senescentes y en las inflorescencias, aun luego de liberadas las semillas, resultando en un mecanismo de detoxificación. En el estuario, debido a que los mayores valores de nutrientes coincidieron con los de metales, la vegetación presentó un mayor crecimiento en estos sitios. El valle aluvial funcionaría como un sumidero de metales al retener los sólidos suspendidos con su carga de metales adsorbidos, y mantener los metales en los sedimentos (ácidos y reductores) como compuestos asociados a sulfuros. La bioacumulación de Cd, Cu, Zn y Fe en bivalvos fue significativamente superior en el río Paraná que en el Río de la Plata, en forma inversa a la concentración de los mismos en el ambiente, relacionado con la biodisponibilidad de los metales en cada uno de los sistemas. Los valores fueron mayores en los sitios cercanos a las fuentes contaminantes. El río Paraná se presenta más vulnerable al efecto tóxico de los metales que la zona costera del estuario. En forma complementaria a estas observaciones se evaluó la toxicidad del Zn en el Bajo Paraná y en el Río de la Plata mediante la realización de bioensayos de toxicidad aguda en C. decemmaculatus. Se realizaron ensayos con agua reconstituida de composición iónica similar a los valores observados en la cuenca. Se discutió el efecto de la alcalinidad sobre la toxicidad del Zn. La concentración letal 50 a 24 horas (24-h CL50) se correlacionó positivamente con la conductividad y con las concentraciones de Ca²+, Mg²+ y HCO3ˉ, siendo mayor en el estuario (61.2 mg Lˉ¹) que en el río (35.3 mg Lˉ¹). Un ensayo con agua sintética de alcalinidad similar a la del estuario mostró una disminución simultánea de HC03ˉ y de Zn disuelto, mientras que la especiación del Zn, estudiada mediante un programa de computación, sugirió que gran parte del mismo precipitaría como carbonatos de Zn. La toxicidad del Zn fue superior en el estuario que en el agua sintética de igual composición iónica, sugiriendo el efecto sinérgico de otros contaminantes presentes en el agua natural y ausentes en la reconstituida.
The river-floodlplain interactions were studied in the last 500 km of the Paraná river and in the right margin of the Río de la Plata estuary, and observed changes of the main physico chemical parameters of water, and of the heavy metal content of water, suspended matter, bottom sediments, bivalves and macrophytes were evaluated. In order to compare metal toxicity between both environments, toxicity assays were performed to evaluate the acute toxicity of Zn, a common contaminant in both sites, on Cnesterodon decemmaculatus, a widely distributed fish. Observed chemical changes in the Lower Paraná were related with the main characteristics of the floodplain, with variations in incoming and outcoming tidal water of a coastal marsh and with results of experiments in which marsh enclosures were filled with river water and changes in nutrient concentrations followed as a function of time. Seasonal variation of macrophyte biomass was assessed in 4 growing periods at the Paraná Delta, and in 2 periods at a Río de la Plata tidal marsh. Accretion rate was estimated in the floodplain marsh by means of 137Cs datation of a sediment core. A downstream decrease in suspended matter along the Lower Paraná stretch was observed, consistent with the estimated marsh accretion rate (l cm yˉ¹). A downstream increase in SRP could be due to water exchange with the floodplain valley, with higher concentrations, consistent with the increment in SRP in the outcoming water at the tidal marsh. High marsh SRP concentrations were derived from river suspended matter release of Ca and Fe bound P upon sedimentation, in response to the acidic and reductive marsh environment. Lack of significant downstream increase in N03ˉ concentration in spite of large cultural inputs was consistent with low N03ˉ concentrations observed in the marsh waters year round, the fast N03ˉ disappearance in the enclosures experiments, and the NO; impoverishment in the outcoming water of the tidal marsh, suggesting large denitrification losses. Low N/P ratio in plant tissue suggests N limitation of macrophyte growth. It is suggested that wetlands represent sinks of C, N and P. Present results suggest that actual accretion rates counterbalance the water level increments recorded in the last decades, and that the combination of riverine sediment support and marsh primary production could sustain present condition if water level continue to rise at present speed. Metal content in water in the study area showed large temporal and spatial variations, with higher figures at the Río de la Plata than at the Paraná River. The Lower Paraná showed temporal variations possibly related with sources located in the upper basin. At the estuary, higher figures were observed near discharge points. An important fraction of the metal load is transported in the particulate fraction. Metal content in bottom sediments was related with distance to contaminant sources and with sediment texture. S. californicus metal content was not correlated with sediment or water content. Metals accumulated in dying stems and inflorescences, even after seeds were completely released, resulting in a detoxifying mechanism. At the estuary coast, as higher nutrient concentrations were coincident with higher metal figures, macrophytes showed higher growth at this sites. Floodplain marshes would function as a sink of metals due to their high suspended matter retention capacity, and to their acid and reductive environment that would maintain metals in sediments as sulfur compounds. Bioaccumulation of Cd, Cu, Zn and Fe in bivalves was higher at the Paraná than at the Río de la Plata right margin, in contrast with metal concentration in the environment, related with the availability of metals in each area. Higher figures were observed close to contaminant sources. The Paraná river appears more vulnerable to metal toxicity than the Río de la Plata coastal areas. As a complement to this observations, Zn toxicity at both places was assessed by means of acute toxicity tests with C. decemmaculatus. Assays with reconstituted water of similar characteristics of the two environments were also performed. The effect of alkalinity upon Zn toxicity was discussed. The lethal concentration 50 at 24 hours (24-hs LC50) was correlated with the concentration of Ca²+, Mg²+ and HCO3ˉ, being higher at the estuary (61.2 mg Lˉ¹) than at the river (35.3 mg Lˉ¹). An assay with synthetic water similar to the estuary water showed a simultaneous decrease of HCO3ˉ and dissolved Zn, while Zn speciation, assessed with a computer program, suggested that Zn would precipitate as Zn carbonates. Zn toxicity was higher with estuary water than with synthetic water of similar ionic composition, suggesting the synergistic effect of other pollutants present in the natural water but not in the reconstituted one.
Fil:Villar, Carlos Alberto. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Subject
DELTA DEL PARANÁ
RÍO DE LA PLATA
VALLE ALUVIAL
HUMEDAL
CONTAMINACIÓN
NUTRIENTES
METALES
BIOENSAYOS
BIOINDICADORES
MACRÓFITAS
SCIRPUS CALIFORNICUS
CYPERUS GIGANTEUS
BIVALVOS
CORBICULA FLUMINEA
LIMNOPERNA FORTUNEI
PECES
CNESTERODON DECEMMACULATUS
PARANÁ DELTA
RÍO DE LA PLATA
FLOODPLAIN
WETLAND
POLLUTION
NUTRIENTS
METALS
BIOASSAYS
BIOMONITORS
MACROPHYTES
SCIRPUS CALIFORNICUS
CYPERUS GIGANTEUS
BIVALVES
CORBICULA FLUMINEA
LIMNOPERNA FORTUNEI
FISHES
CNESTERODON DECEMMACULATUS
Access level
Open access
License
http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar
Repository
Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Institution
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
OAI Identifier
tesis:tesis_n2976_Villar