{"id":133225,"date":"2017-07-04T14:45:04","date_gmt":"2017-07-04T13:45:04","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=133225"},"modified":"2017-07-04T14:45:04","modified_gmt":"2017-07-04T13:45:04","slug":"el-bueno-el-feo-y-el-malo-de-los-retardantes-de-llama-el-efecto-oculto-de-los-incendios-forestales-en-los-ecosistemas-acuaticos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2017\/07\/04\/133225","title":{"rendered":"\u201cEl Bueno, el Feo y el Malo\u201d de los retardantes de llama \u2013 el efecto oculto de los incendios forestales en los ecosistemas acu\u00e1ticos"},"content":{"rendered":"

A veces los incendios forestales ocurren de forma natural y juegan un papel importante en el mantenimiento de la salud de los ecosistemas. El fuego da\u00f1a los sistemas superficiales y subterr\u00e1neos, y adem\u00e1s de sus efectos positivos en la regeneraci\u00f3n de los bosques, en la simulaci\u00f3n de la germinaci\u00f3n de semillas y la reinclusi\u00f3n de importantes nutrientes al sustrato y agua del bosque, que de otra forma se almacenar\u00edan en biomasa, tambi\u00e9n puede causar contaminaci\u00f3n y causar el colapso del funcionamiento de los ecosistemas acu\u00e1ticos superficiales y subterr\u00e1neos. Los efectos negativos principales en los ecosistemas acu\u00e1ticos despu\u00e9s de un incendio son el incremento de las cargas de sedimento en r\u00edos y corrientes de agua, la acumulaci\u00f3n de ceniza, que obstruye los intersticios de los sedimentos del cauce, y probablemente cambios en el pH, todos ellos afectan al metabolismo de los organismos, su fisiolog\u00eda y comportamiento. Uno de los efectos negativos m\u00e1s importantes de los incendios forestales emerge de la contaminaci\u00f3n del agua con componentes de retardantes de llama, que han sido recientemente detectados en bajas cantidades en aguas superficiales y subterr\u00e1neas. En esta situaci\u00f3n, la supervisi\u00f3n de los retardantes de llama en los ecosistemas acu\u00e1ticos de las \u00e1reas impactadas, los inventarios de las poblaciones acu\u00e1ticas antes y despu\u00e9s de los incendios, as\u00ed como los test de toxicidad de laboratorio en grandes colecciones de organismos acu\u00e1ticos de aguas superficiales y subterr\u00e1neas est\u00e1n justificados. Esto ayudar\u00e1 a tener una estimaci\u00f3n fundamental del efecto perjudicial de estos compuestos en los ambientes y vida acu\u00e1tica, permitiendo mejorar la calidad del agua despu\u00e9s de un incendio forestal, adoptando estrategias apropiadas para la mitigaci\u00f3n de estos efectos, protegiendo a los organismos y su h\u00e1bitat.<\/p>\n

Sanda Iepure, Tadeusz Namiotko, \u00c1lvaro V\u00e1zquez Gonz\u00e1lez, IMDEA Agua y UAH<\/em><\/p>\n

Los incendios ocurridos estas semanas pasadas en Pedr\u00f3g\u00e3o Grande, en la zona este de Portugal, y cerca del Parque Nacional de Do\u00f1ana, al sur de Espa\u00f1a, han acabado con una enorme perdida de vidas humanas (64 personas en Portugal) y la evacuaci\u00f3n de m\u00e1s de 10.000 personas de las \u00e1reas cercanas. Los incendios han afectado 30.000 hect\u00e1reas en Portugal y casi 10.000 en Espa\u00f1a. Cientos de bomberos y voluntarios han trabajado para combatir el fuego y las llamas durante d\u00edas. En las dos zonas afectadas, los fuegos parecen ser el resultado de \u201cerrores de administraci\u00f3n de los bosques y malas decisiones pol\u00edticas\u201d de los gobiernos en las d\u00e9cadas recientes. En el caso especial de Do\u00f1ana, Centro de Patrimonio Mundial por la UNESCO y Reserva de la Biosfera, WWF Espa\u00f1a advirti\u00f3 desde hace varios a\u00f1os del peligro de los incendios forestales debido a los usos incontrolados de los bosques p\u00fablicos. Entre 2005 y 2009, WWF Espa\u00f1a ha se\u00f1alado la presencia de un total de 80 incendios en la zona de Do\u00f1ana que han afectado a la vida natural en uno de los m\u00e1s extendidos humedales del sur de Europa.<\/p>\n

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Figura 1. Incendio en el Parque Nacional de Do\u00f1ana (Fuente: El Pa\u00eds)<\/p>\n

Los incendios forestales ocurren usualmente en la naturaleza y juegan un papel ecol\u00f3gico esencial en el mantenimiento de la salud del ecosistema, contribuyendo a la regeneraci\u00f3n del bosque, la simulaci\u00f3n de la germinaci\u00f3n de semillas y la restituci\u00f3n de nutrientes importantes para el sustrato del bosque previamente guardados en la biomasa. Despu\u00e9s de un incendio forestal natural, empieza un proceso de sucesi\u00f3n ecol\u00f3gica donde los ecosistemas sufren varios cambios y se desarrollan hasta un bosque maduro otra vez. Esto significa la recolonizaci\u00f3n del suelo con especies herb\u00e1ceas, hierbas y hierbajos, seguidas de plantas m\u00e1s altas y los \u00faltimos en llegar son las especies de arboles. Los incendios forestales naturales tambi\u00e9n influencian el ciclo hidrol\u00f3gico inmediatamente despu\u00e9s del periodo de fuego, as\u00ed como la calidad de las aguas en la superficie y el subsuelo.<\/p>\n

Los cambios m\u00e1s evidentes en las aguas superficiales despu\u00e9s del fuego son las cargas de sedimentos en la fracci\u00f3n suspendida de los arroyos, que afectan temporalmente los h\u00e1bitats biol\u00f3gicos disponibles para los organismos acu\u00e1ticos del cauce y la zona ribere\u00f1a, como los peces e invertebrados bent\u00f3nicos e intersticiales. Los cambios en las propiedades qu\u00edmicas del agua despu\u00e9s de un incendio no est\u00e1n muy bien documentados, pero resultados de estudios sugieren un incremento en la carga de nutrientes, especialmente en f\u00f3sforo y nitr\u00f3geno. Una estimaci\u00f3n del contenido de nitr\u00f3geno en un incendio en un bosque experimental en California sugiere que puede ser 10 veces mayor despu\u00e9s de los incendios y que su concentraci\u00f3n permanece alta incluso despu\u00e9s de tres a\u00f1os (Westerling & Bryant, 2008). Sin embargo, el incremento en la carga de nutrientes despu\u00e9s de un incendio depende en gran medida de la cuenca hidrogr\u00e1fica, tipo de bosque y las condiciones clim\u00e1ticas locales\/regionales. Las aguas subterr\u00e1neas en las \u00e1reas forestales son usualmente pr\u00edstinas, debido a que el suelo del bosque contribuye significativamente a su purificaci\u00f3n. La fuente primaria de contaminaci\u00f3n de las aguas subterr\u00e1neas despu\u00e9s de un incendio resulta de los microorganismos, que no pueden entrar al subsuelo, debido a la destrucci\u00f3n del mismo, las cargas de sedimentos, cenizas y potenciales cambios en el pH de las aguas. Despu\u00e9s del incendio, existe una gran fuga de alcalinidad de las \u00e1reas quemadas que puede incrementar temporalmente el pH en las aguas superficiales y subterr\u00e1neas, pero esto puede ser neutralizado si se diluye en una suficiente cantidad de agua.<\/p>\n

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Figura 2. Tundra ardiendo en un incendio de Alaska en el 7 de Junio de 2005 (Fuente: Matt Snyder\u2014Alaska Division of Forestry\/AP)<\/p>\n

A medio y largo plazo, los incendios son beneficiosos para los ecosistemas terrestres (vegetaci\u00f3n) y acu\u00e1ticos (superficiales y subterr\u00e1neos). Sin embargo, un importante punto de vista que resulta de los incendios es la contaminaci\u00f3n con los agentes extinguidores de incendios. Estas sustancias qu\u00edmicas, llamadas retardantes de llama son usadas globalmente desde los principios de 1970. Los retardantes de llama son compuestos qu\u00edmicos que suprimen las llamas y son usados como medios de prevenci\u00f3n o cuando el incendio est\u00e1 ocurriendo. Los aviones adem\u00e1s, liberan retardantes de llama en los bosques, y son usualmente aplicados como prevenci\u00f3n en \u00e1reas bien conocidas de ser susceptibles a incendios, tambi\u00e9n cuando el mismo incendio est\u00e1 ocurriendo. Son capaces de alterar la combusti\u00f3n incluso despu\u00e9s de que el agua sea removida por evaporaci\u00f3n a causa de las llamas.<\/p>\n

Los retardantes de llama est\u00e1n formados por una mezcla de agua (85%), compuestos qu\u00edmicos inorg\u00e1nicos (10%) y agentes colorantes y estabilizadores (5%). Los compuestos qu\u00edmicos inorg\u00e1nicos m\u00e1s comunes usados estos d\u00edas est\u00e1n basados en amoniaco (fosfatos y sulfatos de amoniaco) o bromo. En el pasado, todos los retardantes conten\u00edan ferrocianuro de sodio como un inhibidor de corrosi\u00f3n, pero debido a su toxicidad, especialmente su radiaci\u00f3n UV, han sido prohibidos desde 2007. Los retardantes de llama est\u00e1n tambi\u00e9n presentes en nuestros alrededores, en pl\u00e1sticos, textiles, circuitos electr\u00f3nicos y otros materiales para prevenir fuegos.<\/p>\n

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Figura 3. Liberaci\u00f3n de retardantes de llama en un incendio.<\/p>\n

La forma en la que act\u00faan los retardantes de llama es compleja y depende de la naturaleza espec\u00edfica del material de cual est\u00e1n hechos y que est\u00e1n protegiendo. Por ejemplo, el amonio se adhiere a la superficie de la vegetaci\u00f3n y as\u00ed puede retardar la llama, los fosfatos pueden reaccionar con algunas de las especies activas que aparecen despu\u00e9s de la combusti\u00f3n e inhibir la propagaci\u00f3n de las llamas, mientras que los retardantes de llama bromados liberan \u00e1tomos de bromo (radicales libres) a la fase gaseosa y reducen el calor generado, ralentizando y previniendo la actividad de las llamas.<\/p>\n

Retardantes de llama y contaminaci\u00f3n del agua<\/em><\/strong><\/p>\n

En la \u00faltima d\u00e9cada se ha producido un intenso debate acerca del riesgo que suponen los retardantes de llama al medioambiente en general y a los ecosistemas acu\u00e1ticos en particular. Al principio, el impacto negativo de los retardantes de llama en el medioambiente fue negado, puesto que los principales ingredientes activos eran fertilizadores agrarios. Sin embargo, un compuesto, incluso si tiene baja toxicidad, puede causar adversos efectos ambientales cuando hay un intensivo uso del producto y se est\u00e1 acumulando en el agua, el suelo y la atmosfera, de donde es finalmente recogido por organismos. La preocupaci\u00f3n actual acerca de estos contaminantes est\u00e1 justificada, ya que muchos de ellos son corrosivos y t\u00f3xicos, tiene una limitada biodegradabilidad (como todos los compuestos org\u00e1nicos halogenados), siendo por lo tanto altamente persistentes y con tendencias a acumularse en el medioambiente a largo plazo. La bioacumulaci\u00f3n de los retardantes de llama, como todo otro compuesto \u201cantropog\u00e9nico\u201d persistente es notable en la cadena alimenticia, habiendo sido encontrado en zooplancton, invertebrados y peces (Bayen et al., 2008; Segev et al., 2009). Los retardantes de llama no parecen estar atribuidos \u00fanicamente a las habilidades humanas de sintetizar compuestos qu\u00edmicos, tambi\u00e9n pueden ser producidos en la naturaleza por los organismos. Recientemente, un grupo de investigadores de la Scripps Institution of Oceanography en la Universidad de California San Diego, han encontrado una esponja marina que hospeda una bacteria capaz de producir compuestos t\u00f3xicos casi id\u00e9nticos a los retardantes de llama creados por humanos (Agarwal et al., 2017).<\/p>\n

El efecto toxico de los retardantes de llama en los organismos acu\u00e1ticos<\/em><\/strong><\/p>\n

La toxicidad de los componentes de los retardantes de llama en los organismos acu\u00e1ticos es debida a sus componentes org\u00e1nicos e inorg\u00e1nicos. Por consiguiente, las sales de amonio son uno de los compuestos m\u00e1s t\u00f3xicos cuando se disocian en amoniaco (un compuesto com\u00fan que resulta de la reducci\u00f3n de nitratos por las bacterias). Los efectos del amoniaco dependen de la temperatura del agua y el pH, puesto que influencia el equilibrio de la reacci\u00f3n amonio-amoniaco. Los estudios de toxicidad con retardantes de llama han sido mayoritariamente realizados en condiciones de laboratorio en algas, anfibios y peces, los \u00faltimos realizados, en diferentes etapas de desarrollo (Hamilton et al. 1996; Buhl and Hamilton 1998). Estos test de laboratorio tienen como objetivo observar la mortalidad de los peces, y son de gran ayuda porque los estudios de respuesta seg\u00fan dosis tienen significativas implicaciones en modelos de simulaci\u00f3n desarrollados para estimar el efecto de la exposici\u00f3n directa de los retardantes de llama en el agua y los organismos. Se ha detectado que el efecto directo de la toxicidad de los retardantes de llama se incrementa en presencia de radiaci\u00f3n UV-B. En este caso la toxicidad del retardante es debida al ferrocianuro de sodio, un inhibidor de corrosi\u00f3n que es t\u00f3xico para los peces Oncorhynchus mykiss<\/em> y la rana Rana sphenocephala<\/em>, porque libera cianuros (Little y Calfee 2000). Los retardantes de llama bromados tiene una alta toxicidad aguda en los organismos acu\u00e1ticos, como las algas, moluscos, crust\u00e1ceos y peces, y a nivel celular se ha demostrado que sus acciones inducen la desestabilizaci\u00f3n de la membrana hemocito lisosomal (Canesi et al., 2005).<\/p>\n

Los test de retardantes de llama en el propio medio natural, en peces, muestran que estos compuestos, incluso cuando est\u00e1n muy diluidos, son letales para los organismos acu\u00e1ticos (Gaikowski et al. 1996). Cambios en la concentraci\u00f3n de los retardantes de llama en r\u00edos han sido detectados hasta en 2,7 km r\u00edo abajo desde su liberaci\u00f3n a\u00e9rea, y despu\u00e9s de un d\u00eda, ya se registr\u00f3 mortalidad. Los derrames de los retardantes de llama en r\u00edos causan una mortalidad sustancial de peces, aunque esto tambi\u00e9n depende del tama\u00f1o del r\u00edo, el flujo y los tipos de sedimento intersticial y suelo ribere\u00f1os. El tipo de suelo y los sedimentos intersticiales tiene una significativa implicaci\u00f3n en la retenci\u00f3n de retardantes de llama, puesto que existe un intercambio i\u00f3nico entre el suelo y las sustancias componentes de los retardantes. Las cenizas resultantes del fuego, en bajas concentraciones obstruyen las branquias de los peces e impiden la respiraci\u00f3n, estas, a veces, tienen un efecto da\u00f1ino similar al de los compuestos qu\u00edmicos de los retardantes.<\/p>\n

Los efectos colaterales de los qu\u00edmicos usados para combatir el fuego en la vida salvaje en general y en los organismos acu\u00e1ticos en particular son inherentes, y deber\u00edan ser considerado por los administradores de control de fuegos, para proteger la biota y sus h\u00e1bitats acu\u00e1ticos. El proceso de biorremediaci\u00f3n post-incendio es la acci\u00f3n m\u00e1s significativa que los administradores podr\u00edan tener en cuenta r\u00e1pidamente, para eliminar, o al menos, reducir los compuestos de los retardantes de llama que recibe el medioambiente. Aunque los procesos de biorremediaci\u00f3n son dif\u00edciles y complejos, los recientes estudios en la biodegradaci\u00f3n de los retardantes de llama usando microorganismos en condiciones aerobias y anaerobias son prometedores (Segey et al., 2008). Entre ellos, el m\u00e1s efectivo son las bacterias deshalogenadoras, presentes en aguas subterr\u00e1neas, y que se ha probado que son capaces de biodegradar los compuestos de los retardantes de llama (Amon et al. 2005). En el caso de la biorremediaci\u00f3n de agua subterr\u00e1nea in situ<\/em>, deben ser consideradas varias particularidades del acu\u00edfero, como las condiciones fisicoqu\u00edmicas de la roca y el agua, tiempo de residencia del agua y factores biol\u00f3gicos. Se han realizado adem\u00e1s varios test de biorremediaci\u00f3n en reactores con condiciones controladas y biomasa concentrada y aclimatada para tratar las aguas residuales industriales usando un tratamiento biol\u00f3gico. Estos test muestran una significativa biodegradaci\u00f3n de retardante de llama 2,4,6-tribromophenol (TBP) en condiciones aerobias. El TBP tambi\u00e9n es susceptible de ser biodegradado en condiciones anaer\u00f3bicas por bacterias como Achromobacter piechaudii<\/em>, Desulfovibrio<\/em> stain TBP-1 and Ochrobacterium<\/em> sp. strain TB01.<\/p>\n

Debido a que los efectos de los varios compuestos de retardantes de llama en los invertebrados acu\u00e1ticos superficiales y subterr\u00e1neos son casi desconocidos, el Grupo de Ecolog\u00eda de Aguas Subterr\u00e1neas de IMDEA Agua fija como objetivo el dise\u00f1o de un protocolo para realizar tests, evaluar y determinar la sensibilidad de las especies de invertebrados t\u00edpicos de las aguas superficiales y subterr\u00e1neas a los compuestos de los retardantes de llama recientemente detectados en aguas espa\u00f1olas. Espec\u00edficamente, el objetivo es conocer las concentraciones letales y subletales de los contaminantes seleccionados en los crust\u00e1ceos invertebrados de aguas superficiales y subterr\u00e1neas. Nuestro objetivo trata de contribuir a los intentos actuales de conocer los efectos de los compuestos de los retardantes de llama en organismos acu\u00e1ticos y mejorar la valoraci\u00f3n de las herramientas riesgo ecol\u00f3gico, especialmente en uno de los m\u00e1s vulnerables\u00a0 y desafiantes ecosistemas acu\u00e1ticos en t\u00e9rminos de remediaci\u00f3n de aguas subterr\u00e1neas.<\/p>\n

\u00a0Agradecimientos<\/strong>: Ayudas a la atracci\u00f3n de talento investigador para su incorporaci\u00f3n a grupos de investigaci\u00f3n de la CM. C\u00e1tedras de Excelencia (2016-T3\/AMB-1951). Consejer\u00eda de Educaci\u00f3n, Juventud y Deporte, CM.<\/p>\n

\u00a0<\/strong>Referencias<\/strong><\/p>\n