Occurrence, Transport and Fate of Persistent Organic Pollutants in the Global Ocean = Presencia, Transporte y Destino de Contaminantes Orgánicos Persistentes en el Océano Global

Resumen

El Océano Abierto está reconocido como un ambiente clave en la dinámica global de la contaminación debido a que representa un gran porcentaje de la superficie terrestre, su alto potencial de degradación y su capacidad como sumidero de sustancias químicas antropogénicas. A pesar de ello, hay una carencia de medidas de contaminantes en la atmósfera, la columna de agua y el plancton oceánico como resultado de su difícil acceso y amplitud espacial. Los contaminantes orgánicos persistentes (COP) son un importante grupo de contaminantes químicos caracterizados por ser persistentes, bioacumulables, tóxicos y susceptibles de sufrir transporte a larga distancia. Aunque estudios previos documentan su existencia en el medio ambiente marino, los procesos y la magnitud de su comportamiento, capacidad de transporte y sumidero en el Océano abierto no están caracterizados. En esta Tesis dos grupos de contaminantes orgánicos han sido seleccionados para ilustrar la dinámica de los COP y su destino en el medio ambiente oceánico. Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs, por sus siglas en inglés) son contaminantes orgánicos generados durante la combustión incompleta de combustibles fósiles y de materia orgánica, o provenientes de fuentes petrogénicas o biogénicas naturales. Son semivolátiles y altamente móviles entre la atmósfera y los sistemas acuosas debido a sus propiedades fisicoquímicas Las sustancias perfluoroalquiladas (PFASs, por sus siglas en inglés) son contaminantes halogenados antropogénicos emergentes desarrollados recientemente para usos industriales y en productos de consumo. Son extremadamente persistentes y exhiben mayor solubilidad y menor hidrofobicidad que otros COP, lo que les hace susceptibles de hallarse en matrices acuosas. Durante la campaña de circunnavegación Malaspina 2010 a través de los océanos Atlántico, Pacífico e Índico (35°N- 40°S), se midieron 64 PAHs en las matrices gas, aerosol, agua de lluvia, disuelto, particulado y en el plancton; y 11 PFAS se cuantificaron en la fase disuelta de agua marina superficial y de la profundidad del máximo de clorofila. La degradación y la deposición atmosférica de los PAHs se evaluaron mediante las medidas de deposición seca, deposición húmeda e intercambio difusivo aire-agua, sugiriéndose métodos para su cuantificación global y proponiéndose un cómputo global para estos contaminantes y otros compuestos semivolátiles aromáticos, así como su efecto en el ciclo del carbono. La deposición seca se obtuvo directamente de medidas durante la campaña y fue parametrizada para todo el Océano tropical y subtropical; la deposición húmeda se cuantificó con agua de lluvia recogida durante la navegación; y el intercambio difusivo se estimó con las concentraciones de PAHs de las fases gas y disuelta, medidas simultáneamente con parámetros ambientales que afectan a la volatilización y la absorción de estos compuestos (temperatura, velocidad del viento, salinidad y carbono orgánico disuelto, entre otras). Asimismo, se midieron los procesos de distribución vertical y los parámetros que afectan a las concentraciones de PAHs y PFASs en la capa de mezcla superficial de la columna de agua. Los procesos examinados para PAHs incluyen los flujos verticales asociados con la sedimentación de materia orgánica (bomba biológica), la biodilución, la degradación planctónica, y el equilibrio aire-agua-partícula. Para las PFASs, la bomba biológica y los flujos difusivos turbulentos (basados en medidas de los coeficientes de difusión turbulenta simultáneas con el muestreo de PFASs) fueron medidos empíricamente por primera vez en la literatura. El análisis de los complejos efectos retroactivos establecidos entre los flujos de deposición y los procesos de degradación, difusión y la bomba biológica a escala global también ha sido abordado. De la misma forma, un amplio espectro de parámetros ambientales se ha revisado para dilucidar posibles factores que pudieran afectar al destino de los COP en el Océano Abierto, y se proponen una serie de líneas de investigación y necesidades prioritarias para su futura investigación. Entre los aspectos más innovadores de esta Tesis destacan la enorme cobertura espacial del Océano Global en sus zonas tropicales y subtropicales, y la gran cantidad de procesos de transporte determinados de manera empírica junto a sus factores determinantes, con el objeto de poder mejorar el conocimiento sobre el comportamiento y destino final de los contaminantes químicos orgánicos en el Océano Abierto.