Estudio de microplásticos en la columna de agua, sedimento intermareal y biota residente en la costa del estuario del Río de la Plata (Franja Costera Sur)

La producción masiva y el amplio uso de los productos plásticos, acarreó la consecuencia de la generación de toneladas de desechos una vez que son descartados. Estos restos plásticos ingresan a los ecosistemas naturales y ya que no se degradan (o algunos lo hacen muy lentamente), permanecen allí. Una fracción particular de este tipo de contaminantes, son los microplásticos (MPs), partículas menores a 5 mm, los cuales son considerados contaminantes emergentes, ya que si bien su presencia en el ambiente no es nueva, si lo es aún su detección y el conocimiento de los riesgos que implican. Su presencia y efectos se han estudiado más ampliamente en los ambientes marinos, sin embargo se sabe que se hallan presentes en una gran diversidad de ecosistemas, entre los que se encuentran los estuarios. Estos brindan numerosos servicios ecosistémicos muchos de los cuales se ven comprometidos por el avance de la urbanización e industrialización en sus márgenes, lo que genera un elevado porcentaje de desechos plásticos de distinto tamaño, entre los que se encuentran los MPs. Esta fracción ha sido considerada particularmente riesgosa por su interacción con la biota. Por lo tanto, estudiar los MPs y reconocer qué factores modulan su distribución y sus consecuencias en los ecosistemas es fundamental para implementar medidas que disminuyan su impacto en el ambiente. El estuario del Río de la Plata, de importancia socioeconómica para la región, sufre la entrada de diversos contaminantes y el deterioro de su calidad biótica, por lo que resulta de interés estudiar la presencia de los MPs en sus costas. El presente trabajo de tesis doctoral tuvo como objetivo general analizar la distribución, abundancia y tipos de MPs presentes en tres compartimentos: columna de agua, sedimento intermareal y en integrantes de la biota en el sector costero de agua dulce-mixohalino del estuario del Río de la Plata (Franja Costera Sur). El área de estudio comprendió 150 km de la costa, abarcando diez sitios con diferentes usos del suelo. Para alcanzar el objetivo planteado, se propusieron objetivos específicos y se desarrollaron diferentes estrategias de muestreo y metodologías, detalladas a lo largo de los capítulos. En el capítulo 3 se analizó la cantidad, tipos de MPs en la columna de agua y su distribución espacial a lo largo del sector de agua dulce-mixohalino, y su relación con las características del plancton (tamaño y morfología). También se planteó analizar la relación de los MPs en el agua y la calidad del hábitat costero, evaluada a través del Índice de Hábitat para el Río de la Plata (IHRPlata). Se realizaron dos muestreos a lo largo de diez sitios, donde se colectaron muestras de agua para analizar tanto MPs como la comunidad planctónica. Los resultados revelaron la presencia de MPs en todas las muestras analizadas, siendo el tamaño predominante entre 500 ≤ 1000 μm; mientras que el tipo de microplástico más comúnmente hallado fueron las fibras de color azul. El poco tratamiento de las aguas residuales, la cercanía a centros urbanos, junto con otros factores como las características inherentes de la dinámica del estuario, como el Frente de Máxima Turbidez, son factores que se vincularon a las concentraciones más altas de MPs en las aguas costeras del área de estudio. Además, las mayores abundancias de MPs se relacionaron con los sitios donde la calidad del hábitat costero estuvo más deteriorada, según la evaluación mediante el IHRPlata. Por otro lado los MPs integraron una comunidad planctónica conformada principalmente por cadenas/filamentos y formas solitarias y cuyos tamaños más frecuentes están por debajo de 500 μm, lo que constituye observaciones que advierten sobre la peligrosidad de este contaminante. En el capítulo 4 se estudió la cantidad, tipos de MPs en el sedimento intermareal y su distribución espacial a lo largo del sector costero de agua dulce-mixohalino. Además, se analizó la relación entre la abundancia de MPs y la calidad del hábitat costero (IHRPlata) y posibles fuentes terrestres de desechos plásticos mediante el índice LBS (land-based sources). Se realizaron dos muestreos abarcando diez sitios y los resultados permitieron comprobar la presencia de MPs en las muestras de sedimento intermareal en todos los sitios analizados, por lo que este contaminante emergente presenta una amplia y variable distribución en el sector de agua dulce-mixohalino. El sitio que presentó la mayor abundancia fue un sitio con amplio uso recreativo de la costa y cercano a la ciudad de La Plata, sin embargo en este caso no se encontraron relaciones significativas con la calidad del hábitat y las posibles fuentes terrestres. Si bien la diversidad de tipos de MPs hallados fue mayor que en la columna de agua, evidenciando que existen variadas fuentes de este contaminante; predominaron las fibras, los fragmentos y el color azul, mientras que el tamaño más común de los MPs fue el mismo que el hallado en el agua. Habiendo analizado la distribución espacial de los MPs en la Franja Costera Sur, se procedió a estudiar cómo las variables ambientales como las precipitaciones, vientos (dirección e intensidad), altura de la marea y la granulometría influyen en los patrones de distribución temporal de los MPs en la columna de agua y en el sedimento intermareal, en el capítulo 5. También se analizó la composición química (tipo de polímero) que compone a los MPs. Se registró mensualmente durante un año la presencia de MPs en un sitio costero (Punta Lara), advirtiéndose que las principales variables que influyen en su distribución fueron la dirección e intensidad del viento proveniente del NE (favoreciendo la acumulación en el sedimento) y NO (relacionada con una menor abundancia de MPs en la columna de agua) y la composición granulométrica. Por otro lado, los resultados revelaron que los principales polímeros que componen los MPs son polietileno (PE) y polipropileno (PP), los cuales son los más ampliamente utilizados en una gran diversidad de productos. En cuanto a las interacciones que pueden ocurrir entre los MPs y la biota una vez que ingresan a los ecosistemas acuáticos, se analizó la colonización de los mismos en el capítulo 6. Se realizó un estudio cuyo objetivo fue analizar el biofilm que se desarrolla sobre MPs en condiciones de laboratorio y analizar la presencia de bacterias indicadoras de contaminación fecal (Escherichia coli y Enterococos) en MPs hallados en el sedimento intermareal en sitios costeros. Mediante la experiencia ex situ, se comprobó el notable desarrollo y diversidad de organismos del biofilm a partir de la segunda semana de colonización, recubriendo la superficie del microplástico y enmascarando así a este contaminante. Por otra parte, se confirmó la presencia de bacterias indicadoras fecales en los MPs del sedimento intermareal en todos los sitios estudiados, siendo mayor en los MPs hallados en áreas influenciadas por descargas cloacales. El otro tipo de interacción que se estudió fue la ingestión de MPs por peces costeros, analizada en el capítulo 7. El objetivo fue estudiar la presencia, abundancia y tipos de MPs en el tracto digestivo de ensambles de peces de distintos hábitos alimentarios en sitios costeros con diferentes usos del suelo del sector de agua dulce del estuario. Se comprobó la presencia de MPs en todos los ejemplares de peces analizados, siendo su abundancia significativamente mayor en los individuos capturados en el sitio cercano a la descarga cloacal. La mayor proporción de MPs correspondió a fibras de color azul. No se encontraron relaciones entre la abundancia de MPs y los hábitos alimentarios de los peces. Por otra parte, en el capítulo 8 se analizó la ingestión de MPs por organismos de otro nivel trófico: mejillones de la especie Limnoperna fortunei (Dunker, 1857). Se planteó el objetivo de explorar la presencia, abundancia y tipos de MPs en el tejido blando del mejillón dorado en sitios expuestos a diferentes usos del suelo, en la zona intermareal del sector costero de agua dulce-mixohalino. Asimismo, también se analizó si existe una relación entre el tamaño de los mejillones (largo de la valva) y la abundancia y tamaño de MPs. A pesar de que no se hallaron diferencias significativas entre los sitios, se observó la tendencia de que los MPs ind-1 fueron más abundantes en los mejillones que se encuentran cerca de las principales descargas de aguas residuales y en el Frente de Máxima Turbidez. Además, se observó una relación significativa entre el tamaño de los mejillones y el tamaño de los MPs acumulados en ellos. Como conclusiones principales que se desprenden de los resultados obtenidos en la presente tesis se puede afirmar que la Franja Costera Sur del estuario del Río de la Plata, está sufriendo el ingreso y acumulación de MPs en la columna de agua, en el sedimento intermareal y en integrantes de la biota. La distribución de este contaminante es muy amplia a lo largo de la costa del sector de agua dulce-mixohalino, y los factores que influyen y modulan la distribución y abundancia son tanto del tipo antrópicos como naturales, por lo que para su estudio es necesario contemplar ambos. Estos hallazgos, ponen en evidencia la necesidad de profundizar los estudios en esta temática para comprender además los efectos de los MPs en el ecosistema.The massive production and wide use of plastic products, brought the consequence of the generation of tons of waste once they are discarded. This plastic waste enters natural ecosystems and since it does not degrade (or some do so very slowly), it remains there. A particular fraction of these types of contaminants are microplastics (MPs), particles smaller than 5 mm, which are considered emerging contaminants, since although their presence in the environment is not new, their detection and the knowledge of the risks they imply is still new. Their presence and effects have been more widely studied in marine environments, however they are known to be present in a wide range of ecosystems, including estuaries. These provide numerous ecosystem services, many of which are threatened by the advance of urbanization and industrialization on their margins, which generates a high percentage of plastic waste of different sizes, including MPs. This fraction is considered particularly risky because of its interaction with biota. Therefore, studying MPs and recognizing which factors modulate their distribution and their consequences on ecosystems is fundamental to implement measures that reduce their impact on the environment. The Río de la Plata estuary, of socioeconomic importance for the region, suffers from the entry of various pollutants and the deterioration of its biotic quality, which is why it is of interest to study the presence of the MPs on its coasts. The general objective of this doctoral thesis was to analyze the distribution, abundance and types of MPs present in three compartments: water column, intertidal sediment and in members of the biota in the freshwater-mixohaline coastal sector of the Rio de la Plata estuary (Southern Coastal Fringe). The study area comprised 150 km of the coast, covering ten sites with different land uses. In order to achieve this objective, specific objectives were proposed and different sampling strategies and methodologies were developed, which are detailed throughout the chapters. In chapter 3, the quantity, types of MPs in the water column and their spatial distribution along the freshwater-mixohaline sector, and their relationship with the characteristics of the plankton (size and morphology) were analyzed. It was also planned to analyze the relationship of the MPs in the water and the quality of the coastal habitat, evaluated through the Habitat Index for the Río de la Plata (IHRPlata). Two samplings were carried out at ten sites, where water samples were collected to analyze both MPs and the planktonic community. The results revealed the presence of MPs in all samples analyzed, with the predominant size being between 500 ≤ 1000 μm; while the most commonly found type of microplastic was blue fibers. The poor treatment of wastewater, the proximity to urban centers, along with other factors such as the inherent characteristics of the dynamics of the estuary, such as the Maximum Turbidity Front, are factors that were linked to the highest concentrations of MPs in the coastal waters of the study area. In addition, the highest abundances of MPs were related to the sites where the quality of coastal habitat was most deteriorated, according to the IHRPlata assessment. On the other hand, the MPs integrated a planktonic community formed mainly by chains/filaments and solitary forms and whose most frequent sizes are below 500 μm, which constitute observations that warn about the dangerousness of this pollutant. Chapter 4 studied the amount, types of MPs in intertidal sediment and their spatial distribution along the freshwater-mixohaline coastal sector. In addition, the relationship between the abundance of MPs and the quality of coastal habitat (IHRPlata) and possible land-based sources of plastic debris was analyzed using the LBS (land-based sources) index. Two samplings were carried out covering ten sites and the results allowed verifying the presence of MPs in intertidal sediment samples in all analyzed sites, so this emerging pollutant presents a wide and variable distribution in the freshwater-mixohaline sector. The site that presented the highest abundance was a site with recreational use of the coast and near the city of La Plata, however in this case no significant relationships were found with habitat quality and possible land sources. Although the diversity of types of MPs found was greater than in the water column, showing that there are various sources of this pollutant; fibers, fragments and blue color predominated, while the most common size of MPs was the same as that found in the water. After analyzing the spatial distribution of the MPs in the Southern Coastal Fringe, it was proceeded to study how environmental variables such as precipitation, winds (direction and intensity), tide height and granulometry influence the temporal distribution patterns of the MPs in the water column and in the intertidal sediment, in chapter 5. The chemical composition (type of polymer) that composes the MPs was also analyzed. The presence of MPs in a coastal site (Punta Lara) was recorded monthly during one year, and it was observed that the main variables that influence their distribution were the direction and intensity of the wind coming from the NE (favoring accumulation in the sediment) and NO (related to a lower abundance of PMs in the water column) and the granulometric composition. On the other hand, the results revealed that the main polymers that compose MPs are polyethylene (PE) and polypropylene (PP), which are the most widely used in a great diversity of products. Regarding the interactions that can occur between MPs and biota once they enter aquatic ecosystems, their colonization was analyzed in chapter 6. A study was conducted to analyze the biofilm that develops on MPs under laboratory conditions and to analyze the presence of bacteria that indicate fecal contamination (Escherichia coli and Enterococcus) on MPs found in intertidal sediment in coastal sites. Through the ex situ experience, it was proved the remarkable development and diversity of organisms in the biofilm since the second week of colonization, covering the surface of the microplastic and thus masking this pollutant. On the other hand, it was confirmed the presence of fecal indicator bacteria on the MPs of the intertidal sediment in all the studied sites, being higher on the MPs found in areas influenced by sewage discharges. The other type of interaction that was studied was the ingestion of MPs by coastal fish, analyzed in chapter 7. The objective was to study the presence, abundance and types of MPs in the digestive tract of fish assemblages of different feeding habits in coastal sites with different land uses in the estuary's freshwater sector. The presence of MPs was verified in all the analyzed fish specimens, being their abundance significantly higher in the individuals captured in the site near the sewage discharge. The highest proportion of MPs corresponded to blue colored fibers. No relationship was found between MPs abundance and fish feeding habits. On the other hand, in chapter 8 the ingestion of MPs by organisms of another trophic level was analyzed: mussels of the species Limnoperna fortunei (Dunker, 1857). The objective was to explore the presence, abundance and types of MPs in the soft tissue of the golden mussel in sites exposed to different land uses, in the intertidal zone of the coastal sector of freshwater-mixohaline. It was also analyzed if there is a relationship between the size of the mussels (shell length) and the abundance and size of MPs. Although no significant differences were found between the sites, a trend was observed that, the MPs ind-1 were more abundant in mussels near the main wastewater discharges and in the Maximum Turbidity Front. In addition, a significant relationship was observed between the size of the mussels and the size of the MPs accumulated in them. The main conclusions obtained from the results of this thesis are that the Southern Coastal Fringe of the Río de la Plata estuary is suffering from the entry and accumulation of MPs in the water column, in the intertidal sediment and in the members of the biota. The distribution of this pollutant is very wide along the coast of the freshwater-mixohaline sector, and the factors that influence and modulate the distribution and abundance are both anthropic and natural, so for its study it is necessary to consider both. These findings put in evidence the need to deepen the studies in this topic to understand in addition the effects of the MPs in the ecosystem.Facultad de Ciencias Naturales y Muse