Efectes ocults dels abocaments de les depuradores

Les depuradores tracten les aigües residuals brutes que els arriben mitjançant processos complexos i, una vegada netes, les alliberen al mitjà. No obstant això, quina influència tenen aquestes presumptes aigües netes en l'entorn? Aquesta pregunta és de gran importància ja que cada vegada és major la proporció d'aquestes aigües depurades en els nostres rius i costes. Lamentablement, la informació disponible continua sent limitada i, sovint, les recerques reflecteixen resultats contradictoris. A més, la contaminació es va fent cada vegada més complexa a causa de la síntesi i utilització de nous productes químics. Per exemple, en una societat cada vegada més envellida, el consum de medicaments va augmentant considerablement, cada vegada són més els medicaments que arriben a les depuradores i aquestes no poden eliminar-los totalment. És per això que l'aigua alliberada per les depuradores s'ha convertit en un còctel químic molt complex, i és preocupant la seva possible repercussió ecològica. A més de la composició d'aquestes aigües depurades, també és important la concentració final de l'abocament en el llit receptor, ja que no és el mateix desprendre's en rius de gran cabal que en rierols pràcticament esgotats. Per això, l'objectiu d'aquesta tesi doctoral ha estat analitzar l'impacte d'aquests abocaments en els rierols.

Treball simultani de diverses forces

En la naturalesa és habitual que moltes fonts d'estrès incideixin simultàniament en els éssers vius. En els rierols, l'escassetat d'aigua és cada vegada més important degut tant al canvi climàtic com a l'extracció d'aigua. A més, l'escassetat d'aigua redueix la capacitat de dilució del riu. En els casos més greus, el propi rierol s'esgota i l'aigua que circula pel llit és un abocament purament depuradora. Per tant, en un primer pas vaig estudiar els rius naturals que rebien els abocaments per a observar les conseqüències de la interacció entre l'escassetat d'aigua i la contaminació de les aigües depuradores.

Figura . Regata La Sènia (Tarragona) abans (esquerra) i després (dreta) de rebre l'abocament. Aquest rierol, en realitat, s'esgota i tot l'aigua que circula en la part inferior prové d'un embornal sense depurar. Es troba, per tant, en l'extrem del gradient de contaminació i sequera. Ed. Arturo Elosegi

Per a obtenir una foto el més exacta possible de la realitat, necessitava amplis gradients tant de la concentració com de l'escassetat d'aigua, i els vaig trobar a Catalunya en els 13 afluents del riu Ebre: uns rius s'esgotaven a l'estiu, uns altres no, alguns rebien molta contaminació, uns altres menys. Per a caracteritzar l'afecció dels abocaments vaig definir dues zones en tots els rierols, una per damunt i una altra per sota del punt d'abocament (figura 2) i la vaig estudiar durant tot un any. La qualitat de l'aigua i el funcionament de l'ecosistema van ser els meus temes d'estudi (respiració de l'ecosistema, reciclabilidad de nutrients, etc.).

Els abocaments analitzats van reduir notablement la qualitat de l'aigua, reduint la concentració d'oxigen i augmentant les concentracions de nutrients i fàrmacs. L'afecció, lògicament, era molt major quan les aigües no depurades arribaven als rius esgotats. Els canvis en la qualitat de l'aigua van afectar la majoria de les funcions analitzades. No obstant això, la resposta no va ser uniforme: alguns processos es van accelerar (per exemple, la respiració), uns altres es van reduir (per exemple, la capacitat d'absorció de nutrients) i va haver-hi processos que no es van modificar (per exemple, la descomposició de la matèria orgànica).

3. Imatge. Diagrama que reflecteix els factors de variabilitat en el funcionament dels rierols. Els valors de la figura representen el pes de cada agent i la seva interacció. Més del 70% de la variabilitat total observada. Ed. Olatz Pereda

Però quines fonts d'estrès van provocar més en el funcionament dels rius: l'escassetat d'aigua o la contaminació? Per a això, totes les variables mesurades en els rierols (més de 100!) Les clasificé en quatre grups, segons la seva naturalesa i manera d'acció: característiques químiques “normals” de l'aigua, compostos farmacèutics biocides (antibiòtics i antifúngics), altres fàrmacs i variables hidrològiques. En els processos mesurats va predominar la influència del costat químic, sobretot mitjançant interaccions entre biocides i no biocides (Figura 3). La hidrologia, per part seva, va deixar clares conseqüències en els rius, però no va condicionar significativament el seu funcionament.

Contagia per la ciència

A causa d'un clima i una millor gestió, a Euskal Herria difícilment podem trobar rierols bruts similars als observats a Catalunya. Aquí la major part dels abocaments es depuren bé i, com el clima és menys sec, es dilueixen més. No obstant això, estem segurs que l'aigua depurada no afecta al mitjà? Això és difícil de mesurar ja que tots els rierols que reben les aigües depurades estan ja bastant castigats.

Per a fer front a aquesta manca, es va obtenir l'autorització per a contaminar un riu net amb els abocaments d'una depuradora (Figura 4). Va ser la primera vegada que en el món es contaminava específicament un riu! Per a això es va seleccionar la depuradora d'Apraiz d'Elgoibar, una de les millors depuradores del País Basc que aboca les aigües depurades al riu Degui. Per a la recerca desencauzamos part de l'aigua (a través d'una ingent enginyeria! ) per a alliberar al rierol Apraiz que discorre al costat de la depuradora i contaminar els seus últims 100 metres. Per a aïllar els efectes de l'abocament, una vegada més vaig definir dues zones en el riu, per damunt i per sota de la nova entrada de l'abocament, i el vaig estudiar durant dos anys, un any abans d'alliberar l'abocament i un altre any després. Durant aquests dos anys analizé cada dos mesos les funcions clau en el riu, amb l'assistència d'un equip de 10 persones cada vegada. La mateixa dilució que la de la depuradora d'Apraiz en Deba, posada en marxa expressament per a la recerca, ha posat de manifest que les conclusions d'aquest estudi poden reflectir la situació de molts altres rierols d'Euskal Herria.

Figura . Esquema de l'estudi realitzat en el riu Apraiz. L'abocament està disponible en l'enllaç https://youtu.be/iwvehhlq2uk. Ed. Olatz Pereda (vídeo: Arturo Elosegi)

Figura . Capacitat de retenció de fòsfor de les algues d'Apraiz. En blau s'indica la part superior de l'entrada de les aigües depurades i en vermell la part inferior. La línia discontínua indica el moment en què comencem a alliberar aquesta aigua. Ed. Olatz Pereda

L'aigua depurada, encara que diluïda fins a un 3% en el rierol receptor, va tenir importants repercussions ecològiques sobre l'estructura i funcionament del rierol, que va alterar la major part dels processos analitzats. L'aigua depurada va modificar la major part de les funcions del riu. Per exemple, es va reduir significativament la capacitat de retenció de nutrients de les algues (Figura 5). Els resultats de l'experiment revelen un missatge important que pot tenir implicacions importants tant en la gestió dels ecosistemes com en la societat: les aigües residuals ben tractades també poden tenir efectes complexos sobre els rius receptors.

Portant els rierols al laboratori

Els dos treballs anteriors van demostrar que les aigües depurades poden tenir una influència molt variable en els rius, tant en la qualitat dels abocaments com en el grau de sequera del rierol receptor. Això suggereix que pot ser determinant la concentració de l'aigua depurada en el receptor. I la següent pregunta de la tesi va ser com respondrien els processos de l'ecosistema davant una contaminació gradient?

Figura . Rierols artificials utilitzats per a experimentació. Ed. Olatz Pereda

Sent impossible trobar un gradient d'aquest tipus en la naturalesa, vaig decidir simular-lo en el laboratori. Una vegada més, vaig anar a Catalunya, als rierols artificials que té l'Institut Català de Recerca de l'Aigua de Girona (Figura 6). Per a condicionar els rius artificials, aprofitaré els sediments i pedres d'un rierol incontaminat pròxim a la residència, així com les aigües depurades en una depuradora. Així, en els 24 rierols artificials disponibles, vaig fixar 8 nivells de dilució, des del rierol net a l'aigua pura tractada en la depuradora. D'aquesta manera vam poder analitzar la resposta dels processos relacionats amb la comunitat d'algues al gradient de contaminació. En aquest cas, l'objectiu era analitzar la forma o patró de cada resposta, per la qual cosa els resultats obtinguts es van ajustar a diferents models matemàtics, dels quals s'ajustava per a poder analitzar millor (Figura 7).

Figura . Models matemàtics ajustats als resultats de l'experiment: a) Directe, b) Exponencial, c) Potencial, d) Logístic, e) Logit, f) Monod, g) Haldane, i h) Quadràtic. Ed. Olatz Pereda

Una vegada més, les aigües depurades van donar lloc a complexes respostes en el funcionament de la comunitat d'algues. Les meves hipòtesis inicials pronosticaven que en la concentració més alta es notaria toxicitat, però per a la meva sorpresa la majoria dels processos mesurats es van accelerar, no es van atenuar. No obstant això, davant una dinàmica general d'aquest tipus, els processos van mostrar patrons molt diferents (figura 8). Alguns processos, com la respiració o la descomposició de la comunitat, es van accelerar sense límits (fins i tot en les concentracions més altes! ), però les respostes d'altres processos com la producció primària bruta o la biomassa es van saturar a partir de nivells intermedis de contaminació. D'altra banda, la retenció de nutrients es va alentir de nou. Cal destacar els resultats que suggereixen que l'activitat de les algues pot ser un dels processos més sensibles del funcionament dels rierols, especialment la capacitat de retenció de nutrients de les algues, la qual cosa pot ser un bon indicador dels efectes de la contaminació.

Figura . Exemples de formes van ser mostrats per processos mesurats amb aigües depurades: (a) producció comunitària i (b) respiració (esquerra), descomposició de la matèria orgànica (dreta, a dalt) i biomassa d'algues (dreta, a baix). Les línies mostren la funció matemàtica millor ajustada a les dades. Ed. Olatz Pereda

Indicis d'actuacions passades

Els resultats d'aquesta tesi demostren que les aigües residuals urbanes i urbanes, incloses les depurades, poden donar lloc a respostes complexes en el funcionament dels ecosistemes. En l'actualitat, existeixen cada vegada més avanços tecnològics en la resolució de la contaminació, però quan desapareixen els danys en l'entorn? L'última pregunta de la meva tesi va ser, per tant, com afectarà la indicis de contaminació del passat a la recuperació de l'ecosistema?

Per a respondre a aquesta pregunta, vaig afegir un nou apartat a l'experiment anterior. En aquesta segona fase, una vegada que les regates es van mantenir contaminades durant un mes, es van deixar en aigua neta durant un mes més i es van tornar a analitzar les mateixes respostes de l'ecosistema per a veure si una vegada desapareguda la contaminació es mantenien els patrons de resposta. Els rierols, malgrat disposar d'un mes d'aigua neta en el riu, mostraven encara una notable influència de la fase anterior. Les respostes de tots els processos van ser les mateixes que les mostrades en la primera fase. Això demostra que els efectes de les aigües depurades poden mantenir-se durant molt de temps.

Primavera silenciosa

En la dècada dels 60, Rachel Carson va alertar a la societat dels danys que pot sofrir la contaminació química en la salut dels éssers vius. Des de llavors, els científics s'han anat sumant a aquesta reivindicació i, en l'actualitat, la contaminació química és un dels aspectes més importants del canvi global. Els resultats d'aquesta tesi van en la mateixa direcció, ja que les depuradores eliminen la contaminació més greu o evident, però encara poden causar molts danys tàcits en la salut i funcionament dels rierols. És clar que per a afrontar els problemes mediambientals és necessari millorar la gestió. Però per a això és imprescindible que tota la població prengui consciència del problema. I és que en els últims anys tots hem vist grans millores en la qualitat de les regates del País Basc, però encara hem de millorar! I ara més que mai és a les nostres mans!

Bibliografia

Arroita M., Elosegi A. i Hall RO (2018). Twenty years of daily metabolism xou riverine recovery following sewage abatement. Limnology i Oceanography, 64: S77-S92. just: 10.1002/lno.11053

Carlson R. (1962). Silent Spring. Houghton Mifflin Company (Boston) i The Riverside Press (Massachusetts).

H. Pereda, Encunya V, von Schiller D., Sabater S. i Elosegi A. (2019). Immediate and legacy effects of urban pollution on river ecosystem functioning: A mesocosm experimental. Ecotoxicology and Environmental Safety, 169: Ajust 960-970: 10.1016/j.ecoenv.2018.11.103

H. Pereda, Solagaistua L., Atristain M., de Guzmán I. Larrañaga A., von Schiller D. i Elosegi A. (2020). Impact of wastewater effluent pollution on stream functioning: A whole-ecosystem manipulation experimental. Environmental Pollution, 258: Ajust 113719: 10.1016/j.envpol.2019.113719

Pereda O., von Schiller D., C. García-Baquero, Mor J.R. Encunya V, , Sabater S. i Elosegi A. (2021). Combined effects of urban pollution and hydrological stress on ecosystem functions of Mediterranean streams. Science of the Total Environment, 141971. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.141971

Rodriguez-Mozaz S., Chamorro S., Martí E., Horta B., Gros M., Sànchez-Melsió A., Borrego C.M. Barceló D. i Balcázar J.L. (2015). Occurrence of antibiotics and antibiotic resistance gens in hospital and urban wastewaters and their impact on the receiving river. Water Research, 69: Ajust 234-242: 10.1016/j.watres.21.11.2014

J.E. Rosi-Marshall, D. Snow, Bartelt-Hunt S.L. Paspalof A. i Tank J.L. (2015). A review of ecological effects and environmental fate of illicit drugs in aquatic ecosystems. Journal of Hazardous Materials, 282: Ajust 18-25: 10.1016/j.jhazmat.2014.062

Sabater S., Elosegi A. i Ludwig R. (2018). Multiple stressors in river ecosystems. Estatus, impacts and prospects for the future. (Eds. Sabater S., Elosegi A i Ludwig R.), Elsevier, 404 pàgines. ISBN: Ajustat núm. 2: 10.1016/C2016-0-01770-9