“Biological effect characterization in aquatic systems affected by mining contamination/ caracterización de los efectos biológicos en sistemas acuáticos afectados por contaminación mine contaminación minera”

Resumen

Los residuos de las nuevas y antiguas minas abandonadas junto con desastres mineros, tales como Aznalcóllar o Wheal Jane, suponen un grave problema ambiental aún vigente en la actualidad. La remoción de terrenos y técnicas extractivas, derivan en residuos susceptibles de liberación de metales y metaloides peligrosos para la salud. Éstos alcanzan los cauces fluviales, bien por oxidación de las escorias depositadas o por lixiviación, dejando una huella contaminante en los sedimentos a través del tiempo. A pesar de que existen programas de monitorización ambientales a través de organismos-bivalvos- las respuestas biológicas en diferentes niveles de organización (respuesta bioquímica, celular, poblacional, etc.) son muy dispares y presentan inconvenientes utilizadas por sí solas. Por ello, se recomienda el uso de métodos integrados que permitan utilizar las ventajas de estas medidas y evitar la subjetividad de las mismas. El principal objetivo que se pretende en esta memoria es determinar la calidad ambiental en sistemas afectados por actividades mineras utilizando especies de bivalvos utilizando un método integrado basado en el peso de la evidencia de sus metodologías. Las evidencias utilizadas para establecer la cuantificación de la polución en los sistemas estudiados se basan en el uso de los niveles de contaminantes, los efectos tóxicos bajo condiciones de laboratorio y la bioacumulación de los metales y metaloides encontrados en los ecosistemas sobre las diferentes especies de bivalvos. Los principales resultados muestran diferente variabilidad en la disponibilidad de los metales en sedimentos determinada por los estudios de fraccionamiento geoquímico. Se muestra una relación entre la movilidad de metales asociados con las fases mas móviles en el sedimento y la toxicidad determinada en las diferentes especies de bivalvos expuestos a los sedimentos contaminados. Además, se ha comprobado que, en los diferentes ecosistemas estudiados, la relación entre la bioacumulación y sus efectos y niveles de contaminación depende de la distribución de las concentraciones en sedimento y muestra disparidad entre su asociación con los efectos y la contaminación, mostrando la necesidad de este tipo de estudios y la eficiencia de los bivalvos cuando se trata de este tipo de estudios. La integración de los resultados ha permitido cuantificar la polución en los ecosistemas estudiados utilizando diferentes aproximaciones (clásica y análisis multivariantes). Además, y debido a la identificación de los contaminantes asociados con el efecto biológico y su biodisponibilidad se han establecido las concentraciones de metales y metaloides asociados y no asociados con el efecto biológico para cada uno de los ecosistemas estudiados (site-specific). La comparación de estos valores con las guías de calidad calculadas por diferentes agencias ambientales permiten concluir que la adecuación de los bivalvos de esta tesis como herramientas de biomonitorización de calidad sistemas afectadas por contaminación minera. Mining residues from the new and abandoned mines and mining disasters, such as Aznalcóllar or Wheal Jane disasters, pose a serious environmental problem still valid today. The removal of land and extractive techniques produce waste that releases metals and metalloids hazardous to health. These reach the fluvial courses by oxidation of the deposited slag or lixiviation, leaving a trace contaminant in sediments over time. In spite of there are environmental monitoring programs through organisms-bivalves- the biological responses at different levels of organization (biochemical response, cellular, population, etc.) are very diverse and present many disadvantages used by themselves. Therefore, the use of integrated methods is recommended due to include the benefits of these measurements and avoid their disadvantages. The main objective pursued in this memory is to determine the environmental quality affected in systems affected by mining activities using bivalve species through an integrated approach based on the weight of evidence of the methodologies. The evidences were established through characterization of pollution in the studied systems are based on toxic effects determined under laboratory conditions and the bioaccumulation of metals and metalloids in the bivalve. The main results show different variability in the availability of metals in sediments determined by geochemical fractionation studies. A relationship between mobility of metals associated with the more mobile phases in sediment and toxicity were determined in different species of bivalves exposed to contaminated sediments. Furthermore, it has been found that, in the different ecosystems studied, the relationship between bioaccumulation and its effects and pollution levels depends on the distribution of concentrations in sediments. In contrast, it shows disparity between its association with the effects and pollution, showing the need of this type of study. The integration of the results has allowed quantifying the pollution in the studied ecosystems using different approaches (classical and multivariate analysis). Furthermore, due to the identification of contaminants associated with the biological effect and bioavailability it has been possible to establish concentrations of metals and metalloids associated with the biological effects for each one of the studied ecosystems (site-specific). Comparison of these calculated values with the guidelines established by various environmental agencies support the conclusion that bivalves are suitable tools for biomonitoring the environmental quality of systems affected by mining contamination.