RLA/7/019 [Finalizado]

Título: RLA/7/019 “Desarrollo de indicadores para determinar el efecto del uso de plaguicidas, metales pesados y contaminantes emergentes en ecosistemas acuáticos continentales en cuencas de uso agrícola y agroindustrial en la región de Latinoamérica”

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Contraparte Extranjera: Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA)

Código del Proyecto: Proyecto Regional RLA/7/019

Categoría: Asistencia Técnica a la Región de Latinoamérica y el Caribe

Países participantes:

  • Costa Rica

  • Chile

  • Argentina

  • CUBA

  • México

  • Nicaragua

  • Guatemala

  • Uruguay

  • Brasil

  • Ecuador

  • Panamá

Contraparte Cubana: AENTA-CITMA

Centro ejecutor: Centro de Estudios Ambientales de Cienfuegos- CITMA-Cienfuegos.

Antecedentes:

Uno de los principales problemas que enfrenta la humanidad para lograr su desarrollo es la disponibilidad de agua. La región de América Latina concentra la tercera parte de los recursos hídricos renovables del mundo; suficiente para satisfacer la demanda de su población. Sin embargo, estos recursos no están homogéneamente distribuidos. La región tiene el sistema pluvial más grande del planeta, la Amazonia, con 7,5 millones de km2 y otros significativos como el Paraná–Plata y el Orinoco; sin embargo la subregión de Centroamérica y el Caribe posee recursos hídricos limitados por sus condiciones físico-geográficas. Bajo este macro se debe tomar en cuenta las distintas fuentes de agua dulce continentales sean aguas lóticas o lénticas que son utilizadas para consumo humano, industria, actividades agropecuarias entre otras. Estas fuentes de agua se ven afectadas por las actividades antropogénicas y si no se da un monitoreo adecuado los daños pueden revertirse a mermar la calidad de vida de los habitantes y perjudicar el desarrollo económico de la región.

En cuanto al impacto a estos ambientes lóticos y lénticos es importante tomar en cuenta que a nivel latinoamericano, el uso de plaguicidas ha tenido un crecimiento sostenido a partir de los años ochenta. Entre los países que invierten mayores sumas de dinero en la adquisición de este tipo de insumos, se encuentran Brasil, Argentina, México y Colombia. Además la subregión Centroamérica es la que aplica una mayor cantidad de plaguicidas per cápita en su territorio (Soderberg, 2010).

Estudios realizados por el Programa Ambiental Regional para Centroamérica en sistemas lóticos, específicamente en cuencas de El Salvador, Nicaragua y Honduras detectaron concentraciones elevadas de plaguicidas organofosforados y organoclorados en muestras de agua y sedimentos (PROARCA, 2002). Además, en los años 90, la Universidad Autónoma de Nicaragua detectó residuos de plaguicidas organoclorados y organofosforados en la desembocadura del Río San Juan y sus afluentes (Lacayo et al, 1997). En Argentina, se detectaron concentraciones de residuos de organoclorados capaces de afectar la biota acuática en sedimentos de áreas de desagües asociadas a las cuencas de los Ríos Limay, Neuquén y Negro (Boland et al, 2005).

En el proyecto CRP D5-2035, se monitorearon los canales de riego en plantaciones arroceras de Bagatzí, al norte de Costa Rica y se detectaron residuos de plaguicidas como endosulfan, cipermetrina, deltametrina, terbutrina, triazofós en muestras de sedimentos. En el proyecto RLA/5/053, donde se monitoreó la cuenca del río Machuca- Jesús María, en la región pacífico central de Costa Rica, se detectaron residuos de clorpirifós, cipermetrina, endosulfán, cihalotrina, azoxistrobina en la misma matríz. La frecuencia con la cual se detectan residuos de plaguicidas en sedimentos es aproximadamente 2 veces mayor que en agua (Informe 2011: CICA- Costa Rica, RLA/5/053; Informe 2011: CICA- Costa Rica, CRP D5-2035).

Otro aspecto de gran importancia tanto en ambos sistemas (lóticos y lénticos) es la contaminación por metales pesados, debido al desarrollo de actividades que involucran uso de cromo (curtiembres), mercurio (extracción de oro, consultorio odontológicos, etc.). Por tanto es importante determinar si los niveles de metales pesados en cuerpos de agua representar un riesgo para la salud de la población y para el desarrollo a largo plazo de actividades agropecuarias y agroindustriales sostenibles.

En cuanto a sistemas lénticos la existencia de numerosos lagos constituyen la principal reserva de estos recursos en esta zona del planeta (México y países de Centroamérica). La creación de embalses y presas es una alternativa para la acumulación de agua en zonas con limitados recursos hídricos, obras muy frecuentes en los estados insulares del Caribe.

En la región un problema identificado, tanto para lagos naturales como para embalses artificiales es la sedimentación y su influencia en la cantidad y calidad de agua acumulada (PER, 2007). La sedimentación provoca una pérdida de la capacidad de acumulación de estos reservorios que se intensifica por los procesos erosivos. El aporte a estos cuerpos de agua de desechos agroindustriales y domésticos, sin tratamientos adecuados, producen un incremento de los niveles de contaminantes y nutrientes en las aguas y su acumulación en los sedimentos.

Los aportes elevados de nutrientes provocan la eutrofización en las aguas embalsadas, con impactos negativos en su calidad físico-química y biológica. En algunos casos estos cambios pueden provocar florecimientos de algas tóxicas con efectos nocivos en la cadena trófica y el consumo humano.

Por otra parte, la estratificación térmica de lagos y embalses, frecuente en épocas de verano, puede intensificar estos florecimientos en las aguas superficiales y provocar una disminución de los niveles de oxígeno en las aguas más profundas, creando condiciones que favorecen la liberación de los contaminantes depositados en los sedimentos y afectando negativamente la calidad de las aguas.

En ausencia de un monitoreo a largo plazo de estos ecosistemas, los sedimentos son una poderosa herramienta para la reconstrucción de los cambios bióticos y abióticos ocurridos y su origen natural o antropogénico.

Además de la contaminación por plaguicidas, otra fuente importante de contaminación tanto para ambientes acuáticos lóticos y lénticos son los contaminantes emergentes, que en muchos casos provienen de aguas residuales o derivada directamente de actividades agropecuarias y agroindustriales. La presencia de estos contaminantes emergentes no es nueva en el ambiente, pero sus efectos sobre los ambientes acuáticos y sobre la salud pública no son enteramente conocidos. La lista de nuevos contaminantes incluye productos de higiene personal, fármacos, drogas de abuso, productos industriales y domésticos. Muchos de estos compuestos son persistentes y omnipresentes en los cuerpos de agua continentales.

En la región, no existe regulación específica de contaminación emergente, que la normativa Europea sí considera. No hay evaluación del número, concentración y efecto de contaminantes emergentes en aguas continentales a nivel de la región latinoamericana, pero se cuenta con antecedentes como la identificación de contaminantes emergentes en aguas residuales del emisario sub-acuático de Punta Carretas, Montevideo. En estas determinaciones preliminares se pudo corroborar la vasta presencia de compuestos considerados emergentes, tales como acetaminofeno, ibuprofeno, diclofenac, carbamazepina, nicotina, cafeína entre otros, así como pesticidas de uso doméstico tales como atrazina y clorpirifos.

Es importante sobrepasar el desafío analítico que imponen el gran número de sustancias a monitorear y la necesidad de instrumental sofisticado para llevar a cabo esta clase de estudios. Por tanto, para iniciar un proceso sistemático de priorización y monitoreo de estas sustancias es necesaria la organización a nivel regional latinoamericano de los laboratorios.

En este marco es importante tomar en cuenta que muchos laboratorio a nivel latinoamericano aplican metodologías para determinar la toxicidad de los plaguicidas en el recurso hídrico y la calidad del agua mediante el grado de afectación de la biota acuática. Sin embargo, la aplicación de métodos que permitan evaluar el impacto en los ecosistemas acuáticos por la presencia de residuos de plaguicidas, metales pesados y otros contaminantes emergentes asociados a los sedimentos, no se ha realizado en toda su extensión.

Además, la contaminación e impacto de los plaguicidas en el sistema acuático se ha determinado tradicionalmente por medio del análisis químico de las sustancias de forma individual, siendo este enfoque limitado. Por esta razón es necesario incorporar metodologías que permitan determinar los efectos acumulativos y sinérgicos de los plaguicidas, metales pesados y contaminantes emergentes en el ambiente, así como metodologías para determinar por medio del uso de radionucleidos ambientales para la cuantificación y datación de los sedimentos que llegan a los cuerpos de agua continentales (lóticos y lénticos). Además de debe priorizar a nivel regional latinoamericano los contaminantes emergentes a estudiar y se deben implementar las tecnologías de análisis en los diferentes laboratorio de la región.

Tomando en cuenta la complejidad de las interacciones de estos xenobióticos en el ecosistema es importante determinar su biodisponibilidad (capacidad de interacción de los plaguicidas ligados a sedimentos con organismos vivos para producir efectos tóxicos o genotóxicos). Esta se puede determinar mediante la implementación de dos tipos de metodologías; los ensayos de toxicidad utilizando organismos asociados a los sedimentos como bioindicadores, y los estudios con microcosmo, que incorporan organismos de los diferentes niveles tróficos (crustáceos, peces, algas, entre otros), con los cuales es posible determinar además la bioacumulación y degradación, utilizando radiotrazadores asociados a sedimentos y como bioindicadores. Asimismo, el uso de microcosmos permitirá estudiar las interacciones entre distintos plaguicidas u otros xenobióticos ligados a sedimentos, a la materia orgánica de esta matriz y la toxicidad de estos complejos de sustancias.

Es necesario un acercamiento integral por lo que es importante la incorporación de metodologías de bio-indicación por medio del uso de biomarcadores. Los biomarcadores son, por definición, la respuesta de la fracción biológicamente activa de la carga de contaminantes acumulada de una o mas sustancias toxicas (entre ellas los pesticidas, metales pesados, productos famacológicos entre otras). Una de las funciones clave de los biomarcadores es proveer de una temprana señal de alerta frente a efectos biológicos significativos de contaminantes, siendo un elemento fundamental en toxicología ambiental. Además, los biomarcadores integran los efectos interactivos de mezclas complejas originados por productos químicos en organismos de los ecosistemas afectados. El efecto de los contaminantes químicos está relacionado con la toxicidad de cada compuesto o mezcla de compuestos y la duración de la exposición. En consecuencia, los efectos detectables en organismos pueden ser utilizados como marcadores biológicos siendo hoy, la base de la evaluación ambiental moderna, debido a su capacidad predictiva.

Las Técnicas Radiométricas se presentan como una importante alternativa para la obtención de información básica respecto a los efectos de los plaguicidas u otras sustancias en distintos compartimentos ambientales (sedimento y agua). Parámetros tales como adsorción (Kd-Koc), vida media o biodegradación, son básicos al momento de establecer los riesgos ambientales del uso de plaguicidas u otras sustancias.

Además la incorporación del uso de radiotrazadores, permite seguir de una manera más precisa y rápida el comportamiento de los plaguicidas u otras sustancias. El uso de técnicas radiométricas, como la espectrometría de centelleo líquido (Liquid Scintillation Spectrometry, LSS), hace posible cuantificar por ejemplo, la cantidad plaguicida ligado al sedimento, lo que presenta una ventaja con respecto a técnicas convencionales como la cromatografía gaseosa y líquida. Además, técnicas como la espectrometría de masas con aceleradores (Accelerated Mass Spectrometry, AMS) hace posible la cuantificación de la actividad de los isótopos como el 14C en cantidades de masa muy pequeñas, como algas u crustáceos de poco tamaño. Otras técnicas espectroscópicas, como la espectroscopía del infrarrojo medio (Mid Infra Red Spectrometry, MIRS), posibilitan el análisis de la interacción de los plaguicidas y el sedimento, minimizando el uso de ensayos químicos.

Es importante destacar que a estas nuevas metodologías que se utilizarán para el establecimiento de herramientas de análisis de riesgo se aunarán las actualmente implementadas como el uso de análisis físico químicos del agua, determinación de residuos de plaguicidas en agua y sedimentos y como indicador de calidad ecológica de los cuerpos de agua el biomonitoreo por medio de macroinvertebrados bentónicos.

Los resultados de estos estudios servirán como base para implementar el uso de indicadores, que permitan determinar el impacto que tiene el uso de los plaguicidas, metales pesados y contaminantes emergentes en aguas continentales de la región y el establecimiento de sistemas de monitoreo de alerta temprana como herramienta para las autoridades gubernamentales en el manejo integral del recurso hídrico de la región.

Análisis de objetivos

Fin del proyecto: Contribuir al manejo sostenible de los sistemas acuáticos continentales lóticos y lénticos de la región Latinoamericana mediante la evaluación de los procesos de sedimentación y de contaminación y la generación de sistemas de alerta temprana para le gestión de dichos recursos.

Propósito: Brindar un marco técnico de monitoreo de sistemas acuáticos continentales lóticos y lénticos de la región Latinoamericana y brindar a las autoridades gubernamentales una herramienta de alerta temprana para le gestión del recurso hídrico.

Objetivo General: Desarrollar sistemas de alerta temprana de contaminación por plaguicidas, metales pesados y contaminantes emergentes en ecosistemas acuáticos continentales de importancia agropecuaria y agroindustrial en la región Latinoamericana, a través del estudio de la biodisponibilidad y degradación en los sedimentos, mediante el uso de técnicas analíticas convencionales, radiométricas, bioensayos y biomarcadores.

Objetivos específicos:

  • Aumentar la capacidad analítica de los laboratorios por medio de la aplicación de técnicas nucleares y bioanalíticas, como herramienta de diagnóstico, evaluación y el monitoreo de alerta temprana del impacto ambiental de xenobióticos en ecosistemas acuáticos.

  • Determinar los efectos de los residuos de plaguicidas, metales pesados y contaminantes emergentes asociados a sedimentos sobre los ecosistemas acuáticos.

  • Mejorar las capacidades regionales para cuantificar la sedimentación reciente en cuerpos de agua continentales usando el fechado con 210Pb, con el fin de establecer archivos de información sobre procesos de contaminación (inorgánica y orgánica), procesos de eutrofia y florecimiento de algas tóxicas.

  • Definir la metodología para la implementación del monitoreo de alerta temprana sobre la integridad del recurso hídrico en ecosistemas acuáticos.

Papel de la tecnología nuclear:

Se utilizará la técnica nuclear del fechado de sedimentos con 210Pb y su comprobación con otros radionúclidos (como el 137Cs y 239,240Pu), herramienta insustituible para evaluar procesos sedimentarios recientes en sistemas acuáticos de todo el mundo. La aplicación de otras técnicas nucleares y conexas, usando los sedimentos como archivos de información, permitirán reconstruir la contaminación (inorgánica y orgánica) y otros procesos que afectan la calidad de las aguas.

La incorporación del uso de radiotrazadores, permite seguir de una manera más precisa y rápida el comportamiento de los plaguicidas y otros xenobióticos, la cantidad del mismo ligado a sedimentos y eventualmente plaguicidas ligados a biota acuática.

El OIEA brindará apoyo en los procesos de capacitación del personal en técnicas nucleares y convencionales y brindará patrones marcados de los xenobióticos priorizados para el estudio.

La infraestructura física y los recursos humanos:

En todos los países participantes se cuenta con experiencia en el monitoreo de la calidad de cuerpos de agua de importancia agrícola o agropecuaria y tienen una gran experiencia en procesos de muestreo y trabajo en campo.

Se cuenta con laboratorios capacitados para realizar pruebas convencionales de detección de plaguicidas, metales pesados en agua y la caracterización fisicoquímica de los cuerpos de agua. Además se cuenta con laboratorios que realizan ensayos utilizando bioindicadores.

Se cuenta con equipo especializado para realizar ensayos con xenobióticos marcados. Se cuenta con personal capacitado en todas las labores mencionadas, además se cuenta con la infraestructura para estas labores. Muchos de los laboratorios se caracterizan por tener ensayos acreditados bajo la norma ISO 17015:2005 o por tener implementados sistemas de calidad.

Infraestructura de reglamentación de seguridad:

Los laboratorios participantes cuentan con una amplia trayectoria tanto en la ejecución de pruebas convencionales como en análisis con técnicas nucleares, cuentan con los permisos de funcionamiento y con el entrenamiento necesario para trabajar con fuentes radiactivas, por lo que no existen limitaciones de trabajo asociadas a seguridad o regulaciones.

Requisitos para la participación:

Institución relacionada directa o indirectamente con el monitoreo o la gestión de recursos hídricos. Tener capacidades e infraestructura analítica y de muestreo mínimas para asegurar la ejecución de estudios de casos. Es deseable que los laboratorios participantes hayan implementado parcial o totalmente sistemas de aseguramiento de la calidad según la ISO 17025:2005.

Beneficios y beneficiarios/ impactos al ambiente:

Se obtendrá un conocimiento más amplio sobre la interacción de los plaguicidas en el ambiente, y su efecto en los ecosistemas acuáticos. Se obtendrá información que permitirá implementar y evaluar medidas de mitigación y prevención de la contaminación.

Los beneficiarios son hombres, mujeres y niños de la región latinoamericana, pues al determinar si los ecosistemas asociados a ambientes acuáticos se encuentran afectados, es posible evaluar si el recurso hídrico es apto para el uso en sus actividades económicas, comerciales o de consumo.

No se prevé causar efectos negativos sobre el ambiente. Los estudios se llevarán a cabo en el laboratorio. Se extraerá una cantidad mínima de muestras de agua, sedimentos y organismos acuáticos de los cuerpos de agua, por lo que se espera que no represente un perjuicio para el equilibrio de los ecosistemas.

Estrategia de Implementación:

El proyecto seguirá un plan de trabajo previamente acordado. A través de informes semestrales de las contrapartes nacionales se realizará la supervisión del desarrollo del proyecto.

  1. Como primera etapa se debe trabajar en el proceso de entrenamiento del personal de las instituciones involucradas en el proyecto, se debe incluir dentro de las actividades de capacitación el uso de biomarcadores (se puede incorporar el uso de especies nativas de cada país), la implementación de microcosmos y el uso de radiotrazadores para la determinación de la distribución de los xenobióticos en la cadena trófica. Se debe incorporar las metodologías de determinación de contaminantes emergentes (es importante mencionar que se debe hacer una priorización de cuales sustancias se detectarán en una primera instancia). Las técnicas de datación de sedimentos y otras que se consideren necesarias para fortalecer las capacidades analíticas de los países participantes. También es importante establece un proceso de formación en análisis de riesgo con el fin de establecer la herramienta de monitoreo temprano de contaminación en el recuro hídrico.

  2. Posteriormente cada país participante aplicará las mediciones y la herramienta en el sistema seleccionado (sea lótico o léntico).

  3. Finalmente se presentará de forma oficial la herramienta y los resultados de la aplicación de la misma a las autoridades gubernamentales para que pueda ser utilizada por las mismas.

  4. Para lograr este esquema de trabajo se deben realizar reuniones de coordinación planificadas por el país responsable de la coordinación del proyecto, además se deben organizar cursos, visitas científicas y otras para la transferencia de conocimiento y tecnología.

El seguimiento y los informes de progreso:

El progreso del proyecto se controlará mediante el Informe de Evaluación Periódica del Proyecto (PPAR). Tales informes se prepararán cada 6 meses por cada contraparte que refleja los progresos realizados en cada uno de los países participantes y la DTM consolidarán en un solo documento para el proyecto regional.

En el PPAR se incluirá aspectos como la capacidad analítica aumentada (implementación y validación de metodologías), la selección de los cuerpos de agua (lóticos o lénticos) y posteriormente los análisis del cuerpo de agua y la aplicación de un sistema de monitoreo de alerta temprana. Además deben presentar reportes de las reuniones o acuerdos con las entidades gubernamentales a las cuales de les presentará la herramienta de alerta temprana.

A continuación se presenta la matriz de marco lógico:

Matriz de Marco Lógico

 

Elemento de diseño

Descripción

Indicadores

Medio de Verificación

Supuestos

Resultado

Implementar sistemas de alerta temprana y estudios de riesgo de la contaminación en recursos hídricos en la región de Latinoamérica

Número de políticas mejoradas sobre el manejo de los recursos hídricos en la región

 

Nuevos documentos escritos sobre la introducción de las técnicas implementadas en el manejo de los recursos hídricos

Los gobiernos mantiene sus políticas y garantizan recursos para mejorar la gestión de los recursos acuáticos

Productos o salidas

 

  1. Implementación del proyecto según el diseño establecido

Al menos se implementa la evaluación de riesgo en un ecosistema acuatico por país

 

Reportes sistemáticos de progreso del proyecto

 

Se mantienen los recursos para los estudios en el cuerpo de agua seleccionado de cada país durante todo el ciclo del proyecto

  1. Generar y comunicar a los tomadores de decisión a partir de herramientas graficas y mapas de riesgo la información sobre la contaminación de los cuerpos de agua

Al menos se implementan las herramientas en un ecosistema acuatico por país. Cantidad de pesentaciones de los resultados a tomadores de decision e involucrados

Reportes sistemáticos de progreso del proyecto

 

Se mantienen los recursos para los estudios en el cuerpo de agua seleccionado de cada país durante todo el ciclo del proyecto

  1. Fortalecimiento de la red de laboratorios y uso de los datos rutinarios obtenidos en la evaluación de la calidad de los recursos hídricos de la región

Informes sistemáticos de los estudios y monitoreos realizados al emnos dos veces al año

 

 

Reportes sistemáticos de progreso del proyecto

 

Se mantienen los recursos para los estudios en el cuerpo de agua seleccionado de cada país durante todo el ciclo del proyecto


 

Se cuentan con los equipos y medios para el muestreo de los cuerpos de agua y se reciben los entrenamientos y capacitaciones necesarias para los miembros del proyecto

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