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La invasión del plástico: las micropartículas también se acumulan en sedimentos de los ríos

  • Investigadores hicieron un modelo de computación del viaje de los microplásticos en ríos de diferentes tamaños y velocidades de caudal. El estudio encontró que los microplásticos pueden acumularse por horas o, incluso años, en los sedimentos de ríos con caudal lento.
  • Unas horas en el sedimento pueden cambiar esencialmente una partícula de plástico: los procesos químicos pueden empezar a desintegrarlos en fragmentos más pequeños.
  • La mayoría de los estudios de toxicidad de microplásticos usan plásticos vírgenes, así que estos plásticos transformados ambientalmente crean un riesgo desconocido para la biodiversidad y la salud humana.

Los fragmentos diminutos de plástico pueden permanecer por años en arroyos y ríos que tienen un caudal lento, de acuerdo con los resultados de un reciente estudio de modelos por computadora publicado en Science Advances.

A medida que los afluentes pasan por zonas rurales, urbanas e industriales van recogiendo fragmentos de plástico que arrastran hasta el océano, pero todavía conocemos relativamente poco sobre qué sucede en el camino, cuánto puede durar este viaje turbulento y cuáles pueden ser los efectos en el ambiente.

“Hay muchos procesos físicos que ocurren en un arroyo”, dijo Jennifer Drummond,  investigadora adjunta de la Universidad de Birmingham, Reino Unido, y autora líder del estudio publicado en enero de 2022.

Contaminación a las orillas de un río.  VisualHunt.com

Hay modelos de computadora sobre el transporte de microplásticos que solo tienen en cuenta fuerzas gravitacionales que predicen que las partículas muy pequeñas seguirán flotando y se arrastrarán rápidamente al océano. Pero hay otros factores que influye en lo que sucede con los plásticos en los cuerpos de agua.

Por ejemplo, las partículas de plástico pueden ser arrastradas corriente abajo desde la superficie, mientras que las variaciones pequeñas de presión pueden forzar a que el agua penetre en los sedimentos y eso hace que allí se depositen microplásticos. Estos intercambios entre el agua que fluye y los sedimentos de los ríos son “la pieza que faltaba” en explicaciones previas sobre el transporte de microplásticos, explicó Drummond.

Los investigadores modelaron en computadora el viaje de microplásticos liberados de las plantas de tratamiento de aguas residuales a ríos de diferentes tamaños y tasas de caudal. Su trabajo se enfocó en los fragmentos más pequeños de microplástico —menos de 100 micrómetros de diámetro o del ancho de un cabello humano— que reciben mayormente la influencia de diferencias de presión entre el agua superficial y la zona hiporreica, que es como se conoce la zona donde convergen y se producen intercambios entre las aguas de origen superficial y subterránea.

Los microplásticos tienen su origen en una variedad de fuentes —incluidas botellas de plástico en degradación y otros envases—, fragmentos de prendas sintéticas, además de desechos industriales y residuos agrícolas que pasan por plantas de tratamiento de aguas residuales o por medio de escorrentías a ríos y eventualmente al océano. Foto: Ivan Radic en Visualhunt.com.

Los científicos descubrieron que los procesos de intercambio hiporreico, hasta ese momento ignorados, pueden arrastrar microplásticos hacia los sedimentos a una tasa de 5 % por kilómetro en promedio.

“No se habían hecho modelos de este tipo de intercambios y no se habían tomado en cuenta previamente y parecen ser algo importante”, explicó Sherri Mason, directora de Sustentabilidad en Penn State Erie en Pennsylvania, Estados Uidos, quien no participó en el estudio. Un entendimiento más profundo de los procesos hiporreicos, “nos acerca a tener una mejor comprensión global de en dónde está todo el plástico”, agregó.

Las partículas incrustadas en los sedimentos seguirán atrapadas, siempre que el caudal del río permanezca relativamente bajo. El modelo mostró que, para un tramo de 10 kilómetros de río, los microplásticos podrían pasar en los sedimentos desde 30 horas hasta 3 años, en promedio.

Los arroyos y nacientes de caudal más lento arrastraban más microplásticos y lo hacían durante más tiempo: 8 % de partículas de plástico ingresaban a estos sedimentos de río por kilómetro; las condiciones de caudal lento podrían mantenerlas allí por hasta 7 años. Esto indica que las tormentas e inundaciones, que se están volviendo más graves y frecuentes como resultado del cambio climático, podrían desencadenar la liberación de millones de fragmentos de microplásticos acumulados en los sedimentos de ríos.

El tamaño de los microplásticos va de 5 mm a decenas de micrómetros de diámetro. Se cree que los fragmentos más pequeños, de menos de 100 micrómetros, pasan de los ríos rápidamente al mar debido a su flotabilidad. Pero los modelos muestran que la dinámica del agua a pequeña escala puede llevar estas partículas a los sedimentos y capturarlos allí por períodos largos. Foto: Universidad Estatal de Oregon en VisualHunt.

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Los microplásticos removidos podrían terminar depositados en zonas de inundación aluvial, mientras las aguas pluviales retroceden, o ser arrastrados corriente abajo al océano. “El tiempo intermedio [entre inundaciones] determinará cuánto [plástico] se remueve versus cuánto puede quedarse y acumularse”, explicó Drummond.

El equipo notó que la tasa de acumulación de microplásticos en el modelo coincidía en gran medida con un conjunto de datos publicados del río Roter Main, en Alemania. Los sedimentos recolectados aguas abajo de una planta de aguas residuales contenían entre 4 500 y 30 000 fragmentos de plástico, con un tamaño menor a los 50 micrómetros de diámetro, por cada kilo de sedimento seco, lo que se acerca a la predicción del modelo de entre 10 000 y 50 000 partículas por kilo.

“Esta es una investigación importante y sofisticada que nos ayuda a entender los procesos implicados en la acumulación de microplásticos en los lechos”, indicó Jamie Woodward, profesor de geografía física en la Universidad de Manchester, en Reino Unido. El investigador elogió el enfoque del estudio en fragmentos de menos de 100 micrómetros, explicando que “los microplásticos más pequeños pueden representar el más grave riesgo ecológico”.

El río Roter Main, en el sur de Alemania, es uno de los afluentes principales del Rhine. Los centros de sedimentos recolectados aguas abajo de una planta de aguas residuales contienen entre 4 500 y 30 000 fragmentos de microplástico por kilo, lo que se acerca mucho a las predicciones modelizadas del presente estudio. Foto: dominio público de GertGrer en Wikimedia.

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En busca del plástico perdido

Los microplásticos en sedimentos podrían ser la fuente del llamado “plástico perdido” detectado cuando se compara la tasa de plástico liberado de fuentes conocidas con medidas de contaminación de microplásticos en los océanos. “Se ha postulado que parte de ese plástico perdido está probablemente en los sedimentos”, afirmó Mason, y este estudio confirma que el intercambio hiporreico es un mecanismo que puede llevar fragmentos muy pequeños de plástico al sedimento y retenerlos allí por horas o días.

Unas horas en el sedimento pueden cambiar esencialmente una partícula de plástico: los procesos químicos pueden empezar a desintegrarlos en fragmentos más pequeños o convertirlos en gases y pueden convertirse en alimento o territorio para organismos bióticos. “Muchos químicos y microorganismos diferentes pueden adherirse a estas partículas de plástico”, explicó Drummond y, mientras más pequeña la partícula, más grande el área de superficie para que se adhieran microorganismos y químicos.

Para los insectos y peces que viven en los ríos y alrededor de estos, las partículas de plástico cargadas de microorganismos y químicos pueden verse como un refrigerio apetitoso. “El lecho del canal es una parte fundamental del ecosistema ribereño en donde muchas criaturas viven, se alimentan y reproducen”, indicó Woodward. “Si el lecho del río está contaminado con microplásticos, hay una gran probabilidad de que algunas de esas partículas de microplástico ingresen a la cadena alimentaria”.

Las plantas de tratamiento de aguas residuales, como esta en Moscú, Rusia, son una de las fuentes principales de contaminación de microplásticos que fluye hacia los ríos, porque muchas partículas son demasiado pequeñas para que se filtren. Los investigadores hicieron un modelo del viaje de las partículas de microplástico de estas fuentes consistentes para entender cómo la dinámica de agua a pequeña escala afectaba el movimiento de las micropartículas. Foto: A.Savin en Wikimedia Commons.

Pero la manera en que eso puede tener efectos en la vida silvestre o las personas es incierta. Mucho de nuestro entendimiento de cómo los microplásticos afectan a los microorganismos vivos viene de estudios de laboratorio de plástico virgen que no ha pasado por estos cambios químicos y biológicos. “Para cuando llegan al océano, [las partículas de plástico] son diferentes”, explicó Drummond, y “son estos plásticos transformados ambientalmente” los que perduran en los ecosistemas de agua dulce y eventualmente son arrastrados al océano y así representan un riesgo desconocido para el agua dulce y la biodiversidad marina.

Las nacientes de los ríos, a menudo, están en regiones más remotas de gran biodiversidad, pero sus aguas de caudal lento son más propensas a arrastrar microplásticos a los sedimentos y retenerlos allí por más tiempo. Esto significa que “hay más tiempo para que estas partículas se incorporen en verdad a la matriz ambiental”, afirmó Drummond, con posibles efectos colaterales para toda la cadena alimentaria.

“La calidad del ambiente de los lechos de los ríos afecta a todo el ecosistema ribereño”, observó Woodward. “Mientras más tiempo estas partículas se acumulan en este ambiente, mayor es el riesgo”.

Los plásticos pueden tardar cientos de años en descomponerse por completo. Naciones Unidas se reunió en febrero para comenzar a redactar un global plastics waste treaty. Ivan Radic en Visualhunt.com.

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Traspasar un límite planetario

A nivel mundial, nuestro uso y desecho desmedidos de plásticos ahora han excedido los niveles seguros y nos han llevado a traspasar un límite planetario para la contaminación química y posiblemente llevar al sistema de apoyo de la vida de la Tierra a un estado nuevo menos habitable.

Además, se cree que traspasar un límite planetario puede desestabilizar otro, como una línea de fichas de dominó que caen una tras otra: el cambio climático que empeora —un límite planetario que ya se cruzó— trae consigo fenómenos meteorológicos extremos más graves y frecuentes, lo que podría tener efectos complejos en el transporte y la retención de microplásticos en ríos.

Las sequías más intensas y frecuentes ralentizarán los caudales de los arroyos y depositarán más fragmentos de microplásticos en los sedimentos en donde pueden llegar a la cadena alimentaria, con posibles consecuencias imprevistas para el límite planetario de la biodiversidad. Por el contrario, las tormentas e inundaciones cada vez más comunes y graves pueden remover esos fragmentos atrapados —y los microorganismos o químicos adheridos a su superficie—, lo que les permite ser llevados al océano, en donde pueden tener efectos en la vida marina.

Los microplásticos atrapados en sedimentos continuarán extendiendo el desfase entre la contaminación ambiental en ríos y la liberación de contaminantes al océano, lo que podría ralentizar los esfuerzos de limpieza. “Si detuviéramos toda la producción de plástico hoy, ¿cuánto tiempo más veremos estos objetos filtrándose en el ambiente?”, cuestionó Mason. “Siempre hay una reacción retardada cuando del ambiente se trata”.

“En verdad te hace pensar”, sostuvo Drummond. “Cada vez que usas plástico, es muy probable que termine en tus ríos y estará allí por mucho, mucho tiempo”.

* Imagen de portada: los residuos de plástico se han esparcido ampliamente en el ambiente mundial desde los años posteriores a la Segunda Guerra Mundial. Foto: Ivan Radic en VisualHunt.com

Referencias:

Drummond, J. D., Schneidewind, U., Li, A., Hoellein, T. J., Krause, S., & Packman, A. I. (2022). Microplastic accumulation in riverbed sediment via hyporheic exchange from headwaters to mainstems. Science advances8(2), eabi9305. DOI: 10.1126/sciadv.abi9305.

Artículo original: https://news.mongabay.com/2022/02/tiny-plastic-particles-accumulating-in-river-headwaters-study/

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