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“Xiaoxia Lu, Chaoqi Chen, Shu Zhang, Zhen Hou, Junjun Yang”2012
CONCENTRATION LEVELS AND ECOLOGICAL RISK OF PERSISTENT
ORGANIC POLLUTANTS IN THE SURFACE SEDIMENTS OF TIANJIN
COASTAL AREA, CHINA
INTRODUCCIÓN
1.- Definición de Compuestos Orgánicos Persistentes y tipos.
2. Zona de estudio y características
Contaminantes orgánicos persistentes (POPs)
Hidrocarburos policíclicos aromáticos (HAPs)
Policlorobifenilos
Pesticidas organoclorados (POCs)
Éteres bifenilos polibromados
PAHs OCPs
DDT
PCBs PBDEs
Efectos de los POPs en organismos
COPs
1.- Malformaciones, tumores, perdida de fertilidad.
Trucha arcoiris (Oncorhynchus mykiss)
2.- Entrada a la cadena trófica (biomagnificación).
Cáncer al pulmón***
(***) S.B Gewurts, R.Lazar and G.D. Haffner “ Comparasion of polycyclic aromatic hidrocarbon and polyclorinated byphenyl dynamics in benthic invertebrates”
Tianjin: ubicación y características
• Provincia ubicada al noreste de China, al centro de la bahía Bohai, a orillas del río Hai.
• 4 millones de hab en 170 km2
• 40% del territorio son cultivos.
• Pozos petroleros, industria petroquímica, metalurgia, textiles, industria automovilística
Situación ambiental en la provincia de Tianjin
• Los suelos superficiales han sido contaminados con PAHs
(ƩPAH16 = 1148.10 ng/g)
• Sedimentos del río Dagu (río de descarga de efluentes) presentan ƩPAH16 = 370 ng/g – 5607 ng/g, ƩOCP9 = 325.3 ng/g -1389.1 ng/g y ƩPBDE13= 0.1 ng/g – 15.4 ng/g)
• ¿Cuánta concentración de POPs hay en otras superficies de agua?
OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN
“Conocer la concentración de PAHs, OCPs, PCBs y PBDEs en los sedimentos superficiales de la zona costera de Tiajin para determinar el riesgo ecológico*”
(*) Probabilidad de que una sustancia / compuesto provoque efectos adversos en el ambiente (EPA, 1998).
MATERIALES Y MÉTODOS
1.- Trabajo de campo: - Puntos y equipo de muestreo.
2.- Trabajo de laboratorio: - Análisis de características físico químicas (TOC, pH, N-disponible, P-disponible)
- Análisis de POPs en sedimentos
3.- Trabajo de oficina- Evaluación del riesgo ecológico.
Puntos y equipo de muestreo
• Se muestreo en cuerpos de agua naturales (b1, b4, b7, b9), ríos de descarga (b2,b3,b5,b6, b10) y en un lago de descarga (b8).
10 puntos de muestreo
Fotografía 1: Equipo usado para toma de muestra
Análisis de sedimentos: características fisicoquímicas
Liofilización de muestras
Tamizado (70 mesh)
Muestra seca y tamizada
(MST)
Agitación (3 h)
Liquido turbio
25 ml H20 destilada5 g
Centrifugación
Sobrenadante
Filtrado (celulosa
acetato 0.45 um)
Liquido filtrado
Medición pH
• N- disponible se midió usando el método de hidrólisis alcalina.• P-disponible se midió el método de bicarbonato de sodio.• TOC se midió empleando un analizador de carbono orgánico total.
Análisis de sedimentos: POPs
Muestra seca y tamizada
(MST)
50 ng de solución estándar
5 g
Sistema de extracción usando
microondas (110°C)
Mezcla de n-hexano y acetona (20 ml)
ExtractoSistema de
Evaporación rotatoria (35 °C)
Extracto purificado
Cromatografía de columna
multicapa (30 cm x 10 mm)
Mezcla (70 ml de b-n-
hexano y diclorometano)
Eluido
Sistema de Evaporación
rotatoria (reducción volumen)Cromatografía de
gases (GC/MS- GC/ECD- GC/MSMS- GC/NCI/MS)
Evaluación del riesgo ecológico de los POPs en sedimentos
• TEC = Treshold effect concentration (concentración por debajo de la cual no es probable efectos adversos en los organismos bentónicos)
• PEC = Probable effect concentration (concentración por encima de la cual se esperan probables efectos adversos en los organismos bentónicos)
Evaluación del riesgo ecológico de los POPs en sedimentos
TEC-HQ= Concentración de cada POP (ug/kg) TEC de cada POP (ug/kg)
PEC-HQ= Concentración de cada POP (ug/kg) PEC de cada POP (ug/kg)
Los efectos ecológicos esperados son raros
TEC-HQ ˂ 1 TEC-HQ ˃1 y PEC-HQ ˂ 1Los efectos ecológicos
esperados son posibles pero menos frecuentes que los observados en el nivel PEC
PEC –HQ ˃1Los efectos ecológicos
adversos son esperados
• Para hallar el riesgo ecológico de los PBDEs se empleo el concepto de MS-NOEC (concentración a la cual muchas especies no presentan efectos)
HQ= Concentración de cada PBDEs MS-NOEC de cada PBDEs
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
1.- Caracterización fisicoquímica de los sedimentos
2.- Concentración de PAHs en sedimentos
3.- Concentración de OCPs, PCBs y PBDEs en sedimentos
4.- Riesgo ecológico de los POPs en sedimentos
Caracterización fisicoquímica de los sedimentos
• El valor de pH mas alto corresponde a b2 y el más bajo a b1.
• Las concentraciones de N-disponible en las muestras de ríos de descarga fueron mayores que en los cuerpos de agua natural.
• Los valores más altos de P-disponible se registraron en b9 , seguido de b5.
• Los valores más altos de TOC se registro en b1, seguida por b3.
Nota (pH)• ECA categoría 3 para riego 6.5-8.5• ECA categoría 3 para bebida 6.5-8.4• ECA 4 en costa 6.5-8.5
Concentración de PAHs en sedimentos
• Todos los PAHs fueron detectados en los 10 puntos.
• Las niveles de PAHs en los ríos de descarga (b10), son mayores que en los cuerpos naturales (b7), exceptuando b1.
• Los PAHs con menor peso molecular (2 anillos) poseen niveles mas altos de concentración que PAHs con mayor peso molecular (4 -6 anillos).
• La combustión de combustibles fósiles son la mayor fuente de PAHs en sedimentos (sedimentación atmósferica) . Degradación lenta por condiciones anaeróbicas.
• TOC se correlaciona con PAHs (R=1)
ƩPAH16 = 1198.51 ug/kg
Concentración de OCPs, PCBs y PBDEs en sedimentos
• Las concentraciones de OCPs, PCBs y PBDEs son generalmente bajas excepto en el rio de descarga Dagu (b2).
• En b2 hay altas concentraciones de OCPs (1994.99 ug/kg hexaclorobenceno, 557.26 ug/kg ɞ-bencenohexaclorado, etc).
• (En b2) En cuanto a los PCBs, los PCB-209, PCB-87 y PCB-70 fueron los mas altos con valores de 26.77 ug/kg, 32.30 ug/kg y 16.39 ug/kg respectivamente.
• (En b2) Para PBDE el que se encontró en mayor concentración fue BDE-209 (12.97 ug/kg).
Riesgo ecológico de los POPs en sedimentos
• Existe riesgo para PAH’s sobre todo para aquellos de menor peso molecular.• Para Naftaleno/acenaftaleno, las estaciones b1, b2 y b3 y b10 los valores de PEC-H
son mayores a 1, por lo tanto se esperan efectos adversos en organismos bentónicos (riesgo alto).
• Para las estaciones b1, b3, b4,b6 se ha determinado que los efectos esperados serian raros en cuanto para los OCP’s (riesgo bajo), en las otras estaciones los efectos serian moderados.
• Para los PCBS , la mayoría de estaciones no presentarían efectos adversos en la mayoría de locaciones, con excepción de b2.
• Para los PBDE’s, todos los valores de HQ no exceden a 1, por lo tanto el riesgo seria leve.
CONCLUSIONES
• En todas las muestras de la costa de Tainjin hay presencia de PAHs (16).
• La mayor fuente de PAHs es la combustión de combustibles fósiles.
• La concentración de OCPs, PCBS y PBDEs es baja exceptuando al rio de descarga Dagu, debido a la presencia de plantas.
• Los TOC tiene buena correlación con los PAHs.• La concentración de PAHs representa alto riesgo
(naftaleno y acenaftaleno).• Se esperan bajos efectos procedentes de los PCB (riesgo
leve)