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Cultivo del alga parda Macrocystis pyrifera en la zona de Quintero y Puchuncaví: Evaluación de la productividad y potencial uso para biorremediación de metales pesados y compuestos orgánicos

Authors:

Abstract

Este proyecto contempló 3 objetivos: 1. Implementar un sistema de cultivo de la macroalga parda Macrocystis pyrifera (Huiro canutillo) y evaluar su productividad 2. Determinar la capacidad de bioconcentración de los metales pesados y compuestos orgánicos en las macroalgas cultivadas 3. Transferir conocimientos ecológicos y técnicos a pescadores artesanales y a la comunidad de Quintero y Puchuncaví sobre el cultivo de esta macroalga.
CULTIVO DEL ALGA PARDA Macrocystis pyrifera EN LA ZONA DE QUINTERO Y
PUCHUNCAVÍ: EVALUACIÓN DE LA PRODUCTIVIDAD Y POTENCIAL USO PARA
BIORREMEDIACIÓN DE METALES PESADOS Y COMPUESTOS ORGÁNICOS
“Este proyecto ha sido financiado con aportes del fondo de innovación para la competitividad (FIC-R) del
Gobierno Regional de Valparaíso 2015”
Universidad Andrés Bello
República 440
Santiago, Chile
+56227703371
www.ficalgas.unab.cl
Tabla de Contenidos
EQUIPO DE TRABAJO 1
INTRODUCCIÓN 3
La contaminación en las zonas de Quintero y Puchuncaví 3
La biorremediación como herramienta DE MITIGACIÓN 4
Biología y Ecología del alga Macrocystis pyrifera 5
Crecimiento y desarrollo 5
Reproducción 6
Factores abióticos 7
Distribución geográfica 7
Fauna asociada a M. pyrifera. 7
Capacidad de bioadsorción de metales pesados. 8
Referencias 9
CAPÍTULO 1 11
IMPLEMENTAR Y EVALUAR LA PRODUCTIVIDAD DE UN SISTEMA DE CULTIVOS DE
MACROALGA EN LA ZONA COSTERA DE QUINTERO Y PUCHUNCAVÍ. 11
Metodología de trabajo 11
Reconocimiento del área de estudio y definición de áreas de cultivo 11
Preparación de cultivos y seguimiento 13
1. Preparación e Instalación de líneas en el mar 13
2. Preparación y Sembrado de Algas 15
3. Evaluación de la productividad del cultivo 15
4. Análisis de datos 16
Resultados 17
Aspectos generales 17
Cosecha 19
Tasa de Crecimiento, biomasa y productividad 20
Conclusiones 24
Referencias 26
CAPÍTULO 2 27
DETERMINAR LA CAPACIDAD DE BIOACONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS Y
COMPUESTOS ORGÁNICOS EN MACROALGAS CULTIVADAS EN LA ZONA COSTERA DE
QUINTERO Y PUCHUNCAVÍ. 27
2.1 BIOCONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS 27
Metodología de trabajo 29
Tratamiento de material para toma de muestras de agua y tejido algal para el análisis de
metales pesados 29
Toma de muestras de agua y tejido algal para el análisis de metales pesados 29
Pretratamiento de muestras de agua de mar y tejido algal para posterior análisis 30
Metales determinados 30
Determinación de índices y cálculos matemáticos 31
Análisis de datos 32
Resultados 33
Metales disueltos: dinámica temporal de metales disueltos en la columna de agua proveniente
de las caletas de Ventanas, Horcón y Maitencillo 33
Metales disueltos: máximos niveles determinados en la columna de agua proveniente de las
caletas de Ventanas, Horcón y Maitencillo 34
Metales disueltos: comparación con trabajos previamente realizados y normas internacionales
………….......................................................................................................................................37
Metales en el tejido: dinámica temporal de metales en el tejido del Huiro Canutillo proveniente
de las Caletas Ventanas, Horcón y Maitencillo 39
Metales en el tejido: máximos niveles promedios determinados en el Huiro canutillo proveniente
de las caletas de Ventanas, Horcón y Maitencillo 41
Huiro canutillo como bioindicador de metales pesados 46
Bioconcentración de los metales pesados en el Huiro canutillo 48
Dinámica de incorporación de metales pesados en el Huiro canutillo 49
Índices ambientales obtenidos en las tres caletas bajo estudio 49
Conclusiones 51
Metales pesados disueltos en el agua de mar 51
Metales en el Huiro canutillo 52
2.2 BIOCONCENTRACIÓN DE COMPUESTOS ORGÁNICOS 54
Metodología de trabajo 54
Tratamiento de material para toma de muestras de agua y tejido algal para el análisis de
compuestos orgánicos. 54
Toma de muestras de agua de mar y algas 55
Extracción y Análisis de las muestras de agua y algas 55
Análisis químico de las muestras en algas y agua de mar 56
Control de Calidad del análisis 57
análisis estadísticos 59
Resultados 59
Conclusiones 69
Referencias 70
CAPÍTULO 3 75
TRANSFERIR CONOCIMIENTOS ECOLÓGICOS Y TÉCNICOS A PESCADORES
ARTESANALES Y A LA COMUNIDAD DE QUINTERO Y PUCHUNCAVÍ SOBRE
BIORREMEDIACIÓN COSTERA UTILIZANDO MACROALGAS. 75
Pagina Web y TICs 76
Material Promocional y de referencia 78
Medios de Comunicación 79
Actos y Eventos 80
1. Ceremonia de lanzamiento del proyecto 80
2. Seminarios de difusión de resultados 81
3. Visitas a colegios 82
4. Evento de cierre del proyecto 84
5. Otros 84
Capacitaciones 85
PERSPECTIVAS 89
Producción de biomasa mediante cultivo suspendido 93
Usos alternativos 93
Desarrollo de modelo de negocios 94
REFERENCIAS 95
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Equipo de Trabajo
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Introducción
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BIOLOGÍA Y ECOLOGÍA DEL
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Capítulo 1
IMPLEMENTAR Y EVALUAR LA PRODUCTIVIDAD DE UN
SISTEMA DE CULTIVOS DE MACROALGA EN LA ZONA
COSTERA DE QUINTERO Y PUCHUNCAVÍ.
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FIC-Algas 2015-2016
27
CAPÍTULO 2
DETERMINAR LA CAPACIDAD DE BIOCONCENTRACIÓN DE
METALES PESADOS Y COMPUESTOS ORGÁNICOS EN
MACROALGAS CULTIVADAS EN LA ZONA COSTERA DE
QUINTERO Y PUCHUNCAVÍ.
2.1 BIOCONCENTRACIÓN DE METALES PESADOS
a determinación de metales pesados disueltos en el agua de mar de las
caletas de Ventanas, Horcón y Maitencillo, indican una variación en la
concentración de estos, a lo largo de todo el tiempo de cultivo (e.g. 120 días).
Particularmente, los resultados indican una mayor concentración promedio de los
metales Cd y Cu en Ventanas, y una baja disponibilidad en Ventanas de los metales Fe
y Zn. Por otra parte, se determinó un alto contenido de Cu biodisponible en Horcón en
relación a las otras caletas al inicio del periodo experimental, alcanzando una
concentración similar a la reportada en sitos costeros contaminados por Cu en el norte
de Chile. Sin embargo, a diferencia con lo descrito en Chañaral o en otras partes del
mundo, los niveles de Cu biodisponibles en Horcón disminuyeron hacia valores
registrados en sitios sin polución antropogénica (< 1 nM). Por lo tanto, un seguimiento
de ésta dinámica en un mayor periodo de tiempo, permitiría evidenciar cambios certeros
a nivel biológico y ecológico en Horcón, asociados a la contaminación por Cu.
Los niveles de metales pesados disueltos en las tres caletas bajo estudio, fueron
similares a los reportados por MMA (2013) y por el POAL durante los años 2005-2014,
y ninguno de los metales disueltos determinados en las tres caletas, superaron los
máximos niveles de criterio de calidad descritos por USA EPA, tanto para exposición
aguda o exposición crónica. Además, a través de la determinación de los índices de
polución por metales (MPI), los resultados evidencian que las tres caletas serían áreas
con baja contaminación ambiental. Los sitios Horcón y Maitencillo muestran una mayor
similitud entre ellos en relación a Ventanas, principalmente porque este último sitio
presenta valores mayores de Cu y Cd.
El análisis de los metales en el tejido durante los 120 días de cultivo, evidencia una
fluctuación constante en el tiempo para los metales en el Huiro canutillo. Se registró una
mayor concentración para los metales As, Se y Sr. Particularmente, en Ventanas se
registró una mayor concentración de Ni, Pb y U, y de Al, Mn y Zn en Horcón. Solo se
L
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registró una mayor concentración para Cd en Maitencillo. La concentración alcanzada
para As, Cd y Pb en las plántulas de las tres caletas, superó los niveles sugeridos en el
Codex alimentarius (CDX_193-1995) (FAO & OMS) para estos metales, lo que indicaría
que este recurso no puede ser utilizado para consumo humano o animal. Por lo tanto, el
Huiro canutillo debe ser considerado para otros fines comerciales y productivos para los
pescadores de las AMERBs que requieran una utilidad económica en base al cultivo de
algas.
El análisis temporal evidencia una dinámica de incorporación particular para los
metales en el tejido. Por ejemplo, se registró una concentración continua en el tiempo
para los metales As, B, Ba, Cd, Cr, Mn, Mo, Ni, Se, U y V. Contrariamente, se registró
una disminución significativa durante todo el periodo de cultivo, en la incorporación de
los metales Al, Cu, Pb y Zn en el tejido del Huiro canutillo.
Los resultados de acumulación de metales en el tejido, evidencian que el Huiro
canutillo puede ser utilizado como indicador de metales pesados en el agua de mar en
las tres caletas, ya que a medida que aumentan ciertos metales en la columna de agua,
estos son incorporados proporcionalmente en el tejido. Por otra parte, los altos valores
de los factores de bioconcentración (BCF) para los metales determinados en este
estudio, sugieren la alta capacidad del Huiro canutillo de secuestrar el metal y, por lo
tanto, disminuir la disponibilidad de estos en la columna de agua, tal como se ha
reportado en diversos estudios utilizando otras especies de macroalgas.
Finalmente, basado en los resultados de índice de carga de contaminación y
disponibilidad de metales a los organismos costeros (PLI, < 5), el cual incorpora la
concentración de todos los metales determinados en el tejido del Huiro canutillo, indican
que las tres caletas bajo estudio, son áreas de baja contaminación por metales
pesados. En este contexto, el presente trabajo pone de manifiesto la necesidad de
incorporar estudios de monitoreo a largo plazo utilizando el Huiro canutillo como
bioindicador de metales pesados, y considerar su alta capacidad de remoción de
contaminantes como estrategia de biorremediación.
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29
METODOLOGÍA DE TRABAJO
TRATAMIENTO DE MATERIAL PARA
TOMA DE MUESTRAS DE AGUA Y
TEJIDO ALGAL PARA EL ANÁLISIS DE
METALES PESADOS
El tratamiento de todo el material
requerido para la toma de muestras y
transporte, consistió en un lavado
exhaustivo, con la finalidad de eliminar
principalmente toda presencia de metales
que pudiera intervenir en el análisis de las
muestras de agua como del tejido algal.
Utilizando guantes de vinilo sin polvo
(Friel et al. 1996) y sin portar nada de
metales, se lavó el material con agua
destilada seguido de una limpieza
profunda con Extran® diluido al 7% con
agua ultra-pura (18,3 MΩ-cm resistividad),
manteniendo el material en esta solución
durante 12 h. Posteriormente, el material
se lavó tres veces con agua destilada,
para después agregar ácido clorhídrico al
5% preparado con agua ultra-pura, e
incubar durante 12 h. Finalmente, la
remoción del ácido se realizó al enjuagar
el material 3 veces con agua de osmosis
inversa y 3 veces con agua ultra-pura,
para luego dejar secar bajo campana de
flujo laminar sin contacto con metales. Por
cada salida a los sitios de estudio, se
utilizó 1 cooler exclusivo para los
materiales de trabajo. Además, por cada
caleta se utilizó 1 cooler para colectar las
muestras de agua tanto para metales
disueltos (500 mL) y cobre (250 mL)
biodisponible. Cada botella tratada de las
3 réplicas (tanto para cobre biodisponible
como para metales disueltos) fue
almacenada dentro de dos bolsas
pequeñas y estas en una bolsa de mayor
tamaño; lugar donde se incorporó el rótulo
de la colecta (la cual indicó fecha y lugar
de procedencia). Finalmente, por cada
caleta se utilizó 1 cooler previamente
tratado para la toma de muestras del
tejido algal. Los coolers para guardar las
muestras incorporó entre 3 y 5 ice packs
de plásticos previamente tratados.
TOMA DE MUESTRAS DE AGUA Y
TEJIDO ALGAL PARA EL ANÁLISIS DE
METALES PESADOS
Se colectó tres botellas con agua de
mar para metales disueltos y tres para
cobre biodisponible a lo largo de la zona
de cultivo del Huiro canutillo, en cada
caleta bajo estudio, a una profundidad
máxima de 2-3 m. El proceso de colecta
de agua de mar fue llevado a cabo por
dos personas. Una de ellas tuvo contacto
exclusivo con la primera bolsa que
envuelve la botella de coleta de agua y la
tapa de ésta, mientras que otra persona
recibió la botella colectada. Ambas
personas utilizaron guantes de vinilo o
látex sin polvo, y además la persona que
colectó las muestras utilizó una manga
veterinaria para evitar la contaminación de
la muestra (Fig. 1 A-B). Este mismo
procedimiento se repitió para las 3
réplicas, tanto para las muestras de agua
de metales pesados disueltos como para
cobre biodisponible. Para el caso de la
colecta de tejido algal, el procedimiento
fue llevado a cabo por un buzo, quién por
muestreo cortó una línea de cultivo por
cada una de las 3 líneas madres (Fig. 1
C). Estas líneas con las algas fueron
almacenadas inmediatamente dentro del
cooler, para luego tomar peso, longitud y
observaciones (ver capítulo 1).
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30
PRETRATAMIENTO DE MUESTRAS DE
AGUA DE MAR Y TEJIDO ALGAL PARA
POSTERIOR ANÁLISIS
Dentro de las 48 h de colecta, las
muestras de agua de mar fueron filtradas
utilizando filtros Sterivex™ de 0,22 µm
con ayuda de una bomba peristáltica,
utilizando mangueras previamente
tratadas, donde el flujo de filtración no
superó los 50 mL min-1. Luego de filtrar
las muestras para el análisis de metales
disueltos, estas fueron acidificadas con 2
mL de ácido nítrico concentrado
bidestilado (pH < 2) por litro de muestra,
para finalmente ser almacenadas en
botellas de polipropileno a 4°C hasta su
posterior análisis. En el caso de las
muestras para la determinación de cobre
biodisponible, éstas fueron almacenadas
a 4ºC posterior al filtrado. Una extracción
orgánica de pre-concentración de los
metales fue aplicada, usando dos agentes
quelantes amonio-pirrolidina
ditiocarbamato / dietilamonio
dietilditiocarbamato (APPDC/DDDC), de
acuerdo a la extracción orgánica descrita
por Bruland et al. (1985). Posteriormente,
las muestras de agua fueron analizadas
por el Laboratorio de Metales del
Departamento de Ecología, de la Facultad
de Ciencias Biológicas de la Pontificia
Universidad Católica de Chile, donde por
espectrometría de masas con plasma
acoplado inductivamente (ICP-MS) se
obtuvo las concentraciones de metales
disueltos, y por voltamperometría de
redisolución anódica, se obtuvo las
concentraciones de cobre biodisponible,
tal como se detalla en Andrade et al.
(2006a). Es importante destacar que el
cobre biodisponible detectado por
voltamperometría (cobre fácilmente
electro reducible), corresponde
directamente a Cu+2 o a cobre unido
principalmente a complejos orgánicos e
inorgánicos lábiles, como CuCO3,
CuCO3OH- y CuOH+, entre otros.
En el caso del tejido algal, posterior a
la coleta, éste fue cepillado suavemente
con el fin de eliminar materia orgánica y
organismos epibiontes desde las láminas
(Fig. 1 D). Se utilizaron entre 4 a 5
individuos por caleta en cada tiempo de
colecta para la determinación de metales,
los cuales fueron individualmente
dispuestos en 4 placas Petri (réplicas) con
el fin de secar la biomasa hasta peso
constante a 40-50°C. Posteriormente, 0,2
g de tejido fue cuidadosamente
homogenizado manualmente en un
mortero de porcelana. Las muestras
fueron puestas en vasos de
politetrafluoroetileno a las cuales se les
incorporó 6 mL de HNO3 (65% v/v) y 2 mL
de H2O2 (30% v/v). Los vasos fueron
cerrados y puestos en el rotor de un
digestor de horno de microondas
(Milestone Ethos 1, Italia). Las muestras
fueron digeridas a 170°C por 10 min,
enfriadas por 20 min y diluidas a un
volumen final de 40 mL con agua
purificada. Finalmente, las muestras
fueron enviadas al Laboratorio de Metales
de la Pontificia Universidad Católica de
Chile, donde al igual que las muestras de
agua, por espectrometría de masas con
plasma acoplado inductivamente (ICP-
MS) (Thermo Scientific X Serie 2,
Alemania) se obtuvieron las
concentraciones de los metales.
METALES DETERMINADOS
Para las muestras de agua de mar, se
determinó la concentración de los 10
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31
siguientes metales: plata (Ag), cadmio
(Cd), cobalto (Co), cobre (Cu), hierro (Fe),
molibdeno (Mo), níquel (Ni), plomo (Pb),
vanadio (V) y zinc (Zn).
Para las muestras del tejido del Huiro
canutillo, se determinó la concentración
de los 23 siguientes metales: plata (Ag),
aluminio (Al), arsénico (As), boro (B),
bario (Ba), berilio (Be), bismuto (Bi),
cadmio (Cd), cobalto (Co), cromo (Cr),
cobre (Cu), hierro (Fe), litio (Li),
manganeso (Mn), molibdeno (Mo), níquel
(Ni), plomo (Pb), selenio (Se), estroncio
(Sr), talio (Tl), uranio (U), vanadio (V) y
zinc (Zn).
DETERMINACIÓN DE ÍNDICES Y
CÁLCULOS MATEMÁTICOS
Para comparar el contenido total de
metales en el tejido del Huiro canutillo
como en la columna de agua entre los
sitios, se determinó el índice de polución
de metales (metal pollution index) MPI de
acuerdo a Usero et al. (2005) y Shams El-
Din et al. (2014) con la siguiente
ecuación:
MPI= (Cf1 x Cf2….x Cfn)1/n
donde Cf1 = concentración del metal n
en la muestra.
Este índice ha sido ampliamente
usado en programas de monitoreo,
principalmente en organismos marinos
como bivalvos (Usero et al. 1996).
El factor de Bioconcentración (BCF)
para cada metal fue calculado como la
razón entre la concentración del metal en
el tejido del Huiro canutillo (µg g-1) en
relación a la concentración del metal en la
columna de agua (µg L-1) (Walker et al.
2012):
BCF= Ctejido/Cagua
donde Ctejido es la concentración del
metal en el tejido del Huiro canutillo, y
Cagua es la concentración del mismo metal
en la columna de agua. La
bioconcentración es la acumulación del
metal (en este caso) por el organismo
acuático a través de rutas no alimenticias
(Walker et al. 2012).
Para evidenciar la biodisponibilidad de
los metales en el agua de mar para los
organismos y, por lo tanto, la salud
costera con respecto a los metales bajo
estudio, se utilizó el índice PLI (pollution
load index) descrito por Tomlinson et al.
(1980), y utilizado por diversos trabajos en
contaminación (e.g. Regoli and Orlando
1994, Angulo 1996, Chaudhuri et al. 2007,
Shams El-Din et al. 2014), a través de la
siguiente formula:
PLI= (Cf1 x Cf2….x Cfn)1/n
donde Cf es el factor de contaminación
para cada metal; Cf= Cmetal / Clínea base
Este índice estandariza los datos de
metales obtenidos al dividir cada
concentración del metal obtenida, por la
concentración línea base del
contaminante; es decir la concentración
más baja del metal encontrada durante el
estudio o aquella reportada en la
literatura. Se considera que valores de
PLI 100 indican un sitio altamente
contaminado y aquellos ≥ 50 requieren un
intenso monitoreo. Un valor de PLI 50
indica baja contaminación y que no se
requieren drásticas medidas de
rectificación. Una de las ventajas de
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determinar este índice es que puede
detectar variaciones anuales en la
concentración de metales y permitir
comparación entre sitios.
ANÁLISIS DE DATOS
Se determinó los cambios en los
niveles de metales en el agua como en el
tejido durante los 15, 30, 60, 90 y 120
días de cultivo, a través de la prueba no
paramétrica de Kruskal-Wallis (Zar 2010)
con un valor de significancia p< 0,05, para
cada caleta y entre caletas. Los valores
de cobre biodisponible fueron analizados
a través de ANOVA de una vía (Zar 2010)
entre los tiempos evaluados, como entre
caletas. Los valores máximos promedio
para cada metal en la columna de agua
como en el tejido, fueron comparados
entre caletas a través de Kruskal-Wallis
con un valor de significancia p< 0,05 (Zar
2010). Se realizó un análisis de
componentes principales (PCA) entre los
máximos valores promedios registrados
entre las caletas tanto para los metales en
el agua como en el tejido del Huiro
canutillo. Esto fue realizado para
evidenciar similitudes globales entre los
sitios para todos los valores de metales
máximos obtenidos.
Se determinaron los coeficientes de
correlación para cada metal entre las
concentraciones obtenidas durante todo el
estudio en la columna de agua, como
aquellas determinadas en el tejido. Esto
fue realizado para evidenciar si el Huiro
canutillo puede ser utilizado como
bioindicador de contaminación (Walker et
al. 2012). También, se determinó la
relación entre pares de metales en el
tejido para evidenciar la dinámica de
incorporación de estos. Estos análisis
fueron realizados en Excel 2016, y una
probabilidad de 0,05 fue considerada
como significante (Zar 2010). Todos los
análisis estadísticos fueron realizados
usando el programa PAST (Hammer et al.
2001).
FIGURA 1 | EVIDENCIA FOTOGRÁFICA DEL PROCESO DE COLECTA Y LIMPIEZA DEL
TEJIDO DEL HUIRO CANUTILLO PARA LA DETERMINACIÓN DE METALES DURANTE
EL PERIODO DE ESTUDIO
A) Colecta de agua de mar
utilizando material previamente
tratado. B) Almacenaje de
muestras de agua de mar en
contenedores tratados y
exclusivos para el traslado de
agua de mar. C) Colecta de
individuos de Huiro canutillo
mediante buzo para la
determinación de metales. D)
Limpieza del tejido algal previa
determinación de metales.
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RESULTADOS
METALES DISUELTOS: DINÁMICA
TEMPORAL DE METALES DISUELTOS
EN LA COLUMNA DE AGUA
PROVENIENTE DE LAS CALETAS DE
VENTANAS, HORCÓN Y MAITENCILLO.
Los análisis de metales disueltos
indican una dinámica particular en la
columna de agua para cada metal
determinado durante todo el periodo de
cultivo (i.e. 120 días) (Fig. 2). Bajos
niveles de Ag, Co y Pb (< 0,05 0,1 µg L-
1) fueron registrados en las tres caletas
durante todo el período experimental. A
continuación, se describe la dinámica de
los metales que presentaron una variación
significativa durante los 120 días de
cultivo en las tres caletas.
Cadmio (Cd)
Durante los 120 días de cultivo, se
evidenciaron leves variaciones de Cd en
la columna de agua en todas las caletas
(Fig. 2). Sin embargo, estas variaciones
solo fueron significativa para las
concentraciones determinadas en
Ventanas (H= 12,96; p= 0,01), donde los
mayores niveles registrados fueron a los
30 y 90 días de cultivo. Los valores
registrados de Cd en las tres caletas
fueron entre 0,02 y 0,044 µg L-1. Las
variaciones en la concentración de Cd
fueron distintas entre todas las caletas
bajo estudio (H= 37,54; p< 0,001).
Cobre (Cu)
Las concentraciones de Cu durante los
120 días de cultivo, no presentaron
variaciones significativas en la caleta de
Horcón (H= 4,15; p= 0,385) y Maitencillo
(H= 4,74; p= 0,314) (Fig. 2).
Contrariamente, en Ventanas se
registraron variaciones significativas
durante todo el periodo experimental (H=
12,36; p= 0,01), registrándose los
mayores niveles a los 30 y 90 días de
cultivo. Las diferencias en la
concentración de Cu durante todo el
periodo experimental fue diferencial entre
las tres zonas de estudio (H= 27,82; p=
0,003). Las concentraciones de Cu en
Ventanas fluctuaron entre 0,1 y 0,55 µg L-
1, en Horcón entre 0,1 y 0,2 µg L-1, y en
Maitencillo entre 0,15 0,5 µg L-1. En
Maitencillo se registró la mayor variación
entre las réplicas analizadas (Fig. 2).
Con respecto a la concentración de
cobre biodisponible, los resultados
evidencian diferencias significativas entre
las caletas (F= 6,934; p= 0,00026) (Fig.
3). Particularmente, se registró una alta
concentración en el agua de mar de
Horcón de 4,34 nM a los 60 días de
cultivo, la cual disminuyó hasta alcanzar
una concentración de 0,85 nM a los 120
días (Fig. 3). La concentración de cobre
biodisponible en Ventanas varió entre
0,79 y 1,78 nM, y en Maitencillo entre 0,79
0,96 nM.
Hierro (Fe)
La dinámica de Fe en la columna de
agua fue diferencial entre las tres caletas
(H= 19,20; p= 0,136) (Fig. 2). Ventanas
presentó bajos niveles de Fe durante todo
el periodo de estudio (< 1 µg L-1).
Contrariamente, Horcón y Maitencillo
presentaron mayores niveles de Fe,
principalmente a los 30 días de cultivo
(Fig. 2). En estas caletas las
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34
concentraciones de Fe variaron entre 0,5
4,5 µg L-1.
Molibdeno (Mo)
Leves variaciones, pero significativas
(en todos los casos p< 0,05), fueron
registradas en las concentraciones de Mo
durante el periodo de estudio en cada
caleta y entre caletas (H= 36,53; p<
0,001) (Fig. 2). La tendencia en las
variaciones de Mo fue al aumento, de 9
µg L-1 a los 15 días de cultivo, a 12 µg L-1
a los 120 días de cultivo.
Níquel (Ni)
Las concentraciones de Ni entre las
caletas durante el estudio fue entre 0,18 y
0,35 µg L-1, registrándose una dinámica
diferencial entre ellas (H= 31,37; p=
0,004) (Fig. 2).
Vanadio (V)
Leves variaciones, pero significativas,
fueron registradas solo en Maitencillo (H=
10,9; p= 0,027) para las concentraciones
de V durante el periodo bajo estudio (Fig.
2). Sin embargo, a nivel comparativo, la
dinámica de V en la columna de agua fue
diferencial entre las caletas (H= 33,77; p=
0,002). La variación de V fue entre 1 y 2
µg L-1 durante los 120 días, registrándose
los mayores niveles a los 90 y 120 días de
cultivo.
Zinc (Zn)
Variaciones evidentes fueron
registradas para Zn durante los 120 días
de cultivo, principalmente en Maitencillo y
Horcón. Estas variaciones fueron entre
0,5 y 2,5 µg L-1, registrándose los
mayores niveles a los 15 y 30 día de
cultivo. En Ventanas se registraron bajos
niveles de Zn (< 1 µg L-1) durante todo el
período de estudio.
METALES DISUELTOS: MÁXIMOS
NIVELES DETERMINADOS EN LA
COLUMNA DE AGUA PROVENIENTE
DE LAS CALETAS DE VENTANAS,
HORCÓN Y MAITENCILLO.
La máxima concentración de Cd fue
registrada en Ventanas, en relación a
Horcón y Maitencillo, y esta fue de 0,044
µg L-1 (Tabla 1). De igual manera, la
máxima concentración de Cu fue
registrada en Ventanas con un valor
promedio 0,521 µg L-1. Bajo niveles de Fe
y Zn fueron registrados en Ventanas, con
valores de 0,67 µg L-1 y 0,55 µg L-1,
respectivamente (Tabla 1).
Valores similares fueron registrados
entre las tres caletas para los metales Mo,
Ni y V. Los metales Ag, Co y Pb
presentaron valores < 0,05 0,1 µg L-1 en
las tres caletas (Tabla 1).
Finalmente, a través de un análisis
gráfico de componentes principales
(PCA), para los valores promedios
máximos registrados en todos los metales
disueltos, indica que los sitios Horcón y
Maitencillo muestran una mayor similitud
entre ellos en relación a Ventanas (Fig. 4),
principalmente porque este último sitio
presenta valores mayores de Cu y Cd.
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FIGURA 2 | CINETICA TEMPORAL DE LAS CONCENTRACIONES DE METALES
DISUELTOS (expresadas en PPB, µg L-1) EN LAS TRES CALETAS BAJO ESTUDIO
(*) Mayores diferencias significativas encontradas durante los tiempos de cultivo en cada caleta; p< 0,05,
Kruskal Wallis. La información estadística comparativa entre las caletas para cada metal a lo largo de
todo el período de estudio (i.e. 120 días) fue incorporada en cada gráfica.
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FIGURA 3 | COBRE BIODISPONIBLE (EXPRESADO EN nM) EN EL AGUA DE MAR
DE LAS TRES CALETAS BAJO ESTUDIO AL INICIO DEL CULTIVO, A LOS 60 Y 120
DÍAS DE CULTIVO
(*) diferencias significativas p< 0,05, entre los tiempos de cultivo para cada caleta; ANOVA de una vía.
En azul se indica la concentración de cobre biodisponible determinada al tiempo inicial de cultivo, en
naranja a los 60 días de cultivo y en gris a los 120 días de cultivo.
(*) Diferencias significativas p< 0,05; Kruskal-Wallis para cada metal entre los sitios determinados. En
rosa los niveles más altos y en amarillo los más bajos determinados durante el estudio para Cd y Cu, y
Fe y Zn, respectivamente. En rojo se indican los metales carcinogénicos y en azul probables
carcinogénicos de acuerdo a International Agency Research on Cancer (IARC 2016).
TABLA 1 | CONCENTRACIÓN MÁXIMA PROMEDIO DE METALES DISUELTOS
(EXPRESADOS EN PPB, µg L-1), DETERMINADOS EN EL AGUA DE MAR DE
VENTANAS, HORCÓN Y MAITENCILLO
METAL
VENTANAS
HORCÓN
MAITENCILLO
Ag
<0,05
<0,05
<0,05
Cd
0,044*
0,032
0,034
Co
<0,1
<0,1
<0,1
Cu
0,521*
0,165
0,250
Fe
0,67*
2,41
2,69
Mo
13,02
12,97
12,31
Ni
0,34
0,33
0,31
Pb
<0,1
<0,1
<0,1
V
2,08
2,09
2,16
Zn
0,55*
1,15
2,02
FIC-Algas 2015-2016
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FIGURA 4 | ANÁLISIS DE COMPONENTES PRINCIPALES (PCA POR SU
SIGLA EN INGLÉS) DE LA CONCENTRACIÓN DE LOS DISTINTOS METALES
DISUELTOS EN EL AGUA EN RELACIÓN A LAS CALETAS VENTANAS
(VERDE), HORCÓN (AZUL) Y MAITENCILLO (AMARILLO).
METALES DISUELTOS:
COMPARACIÓN CON TRABAJOS
PREVIAMENTE REALIZADOS Y
NORMAS INTERNACIONALES
Se realizó una comparación entre las
concentraciones de metales disueltos
determinadas en el presente estudio (FIC
Algas), con aquellas determinadas por el
MMA (2013) y aquellas publicadas por el
POAL durante los años 2005-2014 (Tabla
2). A nivel comparativo, los máximos
valores registrados para la mayoría de los
metales en las tres caletas, se encuentran
dentro de los rangos reportados por los
trabajos previamente realizados en las
zonas de estudio (Tabla 2). Por ejemplo,
el MMM (2013) reporta valores para el Cd
< 20 µg L-1 y el POAL < 0,05 -1 µg L-1.
Este proyecto reporta máximos valores
para Cd de 0,044 µg L-1. De igual manera,
el MMA (2013) reporta concentraciones <
20 - 81 µg L-1 para Cu, y el POAL < 0,05
5,27 µg L-1. Este proyecto, reporta valores
máximos de Cu que no superan los 0,521
µg L-1. Solo fueron encontradas
diferencias para Ag, ya que el MMA
(2013) reportó una concentración entre 46
y 130 µg L-1, y el presente proyecto
reporta valores < 0,05 µg L-1. POAL no
presenta registro para este metal, al igual
que para los metales Co, Fe, Mo, Ni y V
en el periodo 2005-2014.
Se comparó las máximas
concentraciones determinadas de los
metales disueltos en el presente proyecto
en las tres caletas bajo estudio, con
aquellos máximos niveles recomendados
en los criterios de calidad de agua
generados por USA EPA (US
Environmental Protection Agency;
https://www.epa.gov/wqc/national-
recommended-water-quality-criteria-
FIC-Algas 2015-2016
38
aquatic-life-criteria-table#cmc) (Tabla 2).
Tal como se aprecia en la Tabla 2, para
ninguno de los metales determinados los
niveles encontrados en las caletas
superan los máximos niveles de criterio
de calidad, tanto para exposición aguda
(CCM, Criterion Maximum Concentration)
o exposición crónica (CCC, Criterion
Continuous Concentration) (Tabla 2). Por
ejemplo, los niveles máximos permitidos
en exposición aguda y crónica para Ag,
son 1,9 µg L-1 y < 1,9 µg L-1,
respectivamente. En este proyecto, los
máximos determinados fueron < 0,05 µg
L-1 para Ag. Para Cd, los máximos niveles
en estado agudo y crónico indicados por
US EPA son 33 µg L-1 y 7,9 µg L-1,
respectivamente. En el presente proyecto
la concentración de Cd no superó los 0,05
µg L-1. Para Cu, los máximos niveles en
estado agudo y crónico indicados por US
EPA son 4,9 µg L-1 y 3,1 µg L-1,
respectivamente. En el presente proyecto
la concentración de Cu no superó los
0,521 µg L-1. Finalmente, para Ni, el
presente proyecto registró
concentraciones ximas promedio de
0,34 µg L-1, y los criterios de calidad de
agua por US EPA en estado agudo son
de 74 µg L-1 y de 8,2 µg L-1 para una
condición crónica (Tabla 2).
Con respecto a los altos niveles de
cobre biodisponible determinados
principalmente en Horcón, estos son
cercanos a valores registrados en áreas
costeras afectadas por la minería de
cobre en Chile (Henríquez-Castillo et al.
2015). Contrariamente, los niveles
registrados en Maitencillo concuerdan con
aquellos descritos en áreas sin polución
minera (< 1 nM).
(*) CMC: Criterion Maximun Concentration es la concentración más alta a la que una comunidad acuática
puede estar expuesta brevemente sin resultar efectos inaceptables. (**) CCC: Criterion Continuous
Concentration es la más alta concentración a la que una comunidad acuática puede estar expuesta
indefinidamente sin resultar efectos inaceptables. aUS EPA (2016). bMinisterio del Medio ambiente
(2013). cPrograma de Observación de Ambiente Litoral, DIRECTEMAR. Muestras colectadas en Quintero
y Ventanas.
TABLA 2 | COMPARACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE METALES
DISUELTOS DETERMINADOS EN AGUA DE MAR DE DIVERSOS
REPORTES, CON AQUELLOS MÁXIMOS VALORES DETERMINADOS EN EL
PRESENTE ESTUDIO (FIC-ALGAS)
METALES
DISUELTOS
EPAa
FIC-ALGAS
MMA 2013b
POAL 2005-2014c
Agudo
(g L-1)*
Crónico
(g L-1)**
(g L-1)
(g L-1)