Concentration levels and ecological risk of persistent organic

“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)

GRACIAS….