Opinión: Usar modelos de contaminación para respaldar el muestreo de corrientes

ISTOCK, WOODYUPSTATE Los compuestos disruptores endocrinos (EDC) son una clase de contaminantes emergentes que potencialmente representan una amenaza para la vida acuática al imitar a las hormonas. Los estrógenos esteroideos que se encuentran en las aguas residuales municipales tratadas son de mayor preocupación para la vida silvestre acuática y, entre estos, el 17 β-estradiol (E2), la estrona (E1) y el 17 α-etinilestradiol (EE2) han demostrado ser algunos de los más potentes, con varios estudios que muestran su potencial para ejercer efectos en concentraciones bajas y ambientalmente relevantes.

En nuestro reciente artículo sobre Nature Geoscience, calculamos la proporción del flujo de corriente que se deriva río arriba, obras de tratamiento de propiedad pública y lo usó para estimar las concentraciones de compuestos estrogénicos durante condiciones de flujo promedio y bajo. Para este estudio, utilizamos un modelo hidrológico espacialmente explícito a escala de cuenca que consta de más de 14 000 sitios en los EE. UU. donde las descargas de aguas residuales tratadas a ríos o lagos para estimar el factor de dilución (la relación entre el flujo total en la corriente y el flujo de aguas residuales …

Encontramos que los factores de dilución más bajos equivalen naturalmente a concentraciones más altas de contaminantes y una amenaza ecológica potencial más alta, sin embargo, tal estimación nacional no se había realizado anteriormente. Si bien las aguas residuales tratadas contienen niveles bajos de EDC, la descarga El agua en sí misma es fundamental para mantener el caudal de muchos ríos. Sin las aguas residuales en el río, los caudales podrían ser un 50 por ciento más bajos, o menos, especialmente en los arroyos más pequeños. En todo EE. y los percentiles 75 para los factores de dilución (flujos de agua de río a aguas residuales) son 8:1, 43:1 y 287:1 para todas las corrientes receptoras en condiciones de flujo promedio, respectivamente.

Para un subconjunto de las ubicaciones (N=1049), pudimos evaluar la influencia de caudales variables. En años secos, cuando los caudales son bajos (aplicamos un índice estándar de bajo caudal, Q95, cuando se supera el caudal el 95 por ciento del tiempo), los factores de dilución medios disminuyeron de 43:1 a 14:1. Los cocientes de riesgo asociados con los compuestos estrogénicos en condiciones de flujo bajo indican que más de la mitad de las corrientes (635 de 1049) excedieron el umbral de seguridad para las concentraciones de un EDC; en aproximadamente un tercio de los arroyos, se superó el umbral de dos compuestos estrogénicos.

Los resultados indican la vulnerabilidad de los arroyos a los EDC en condiciones de caudal bajo. Además, la dependencia de las concentraciones de contaminantes en las condiciones del flujo de la corriente destaca el papel que pueden desempeñar las condiciones del flujo de la corriente al analizar muestras de agua superficial para EDC y otros contaminantes de aguas residuales.

Estudios anteriores han creado planes de muestreo para capturar patrones diurnos y estacionales en flujo de corriente Sin embargo, la obtención de suficientes muestras para representar completamente las variaciones temporales en las concentraciones de contaminantes aún puede llevar mucho tiempo y ser costosa. Los impactos estrogénicos en los peces pueden ocurrir en una escala de tiempo breve y también pueden revertirse cuando regresa una mayor dilución de las aguas residuales después de los períodos de sequía. Por esta razón, los esfuerzos de modelado como el realizado en nuestro estudio pueden servir como un buen acompañamiento para el muestreo ambiental. Nuestro modelo se puede usar para identificar ubicaciones de arroyos donde se espera que los contaminantes sean altos, lo que indica dónde se justifica un análisis químico adicional. Además, una vez recolectadas las muestras, el modelo se puede usar para ajustar las concentraciones ambientales medidas y estimar las concentraciones de contaminantes en una variedad de condiciones de caudal.

Jacelyn Rice es profesora asistente en el Departamento de Tecnología de la Ingeniería y Gestión de la Construcción en la Universidad de Carolina del Norte, Charlotte, y Paul Westerhoff es profesor regente en la Escuela de Ingeniería Sostenible y el Entorno Construido en la Universidad Estatal de Arizona. Su estudio fue parcialmente apoyado por el Centro de Decisión de la Universidad Estatal de Arizona para una Ciudad Desierta (Premio NSF No. 0951366) y la Investigación Ecológica a Largo Plazo de Central Arizona-Phoenix (BCS-1026865 & DEB-1637590).

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