Evaluación de Riesgo Ecológico y Bioensayos: Efectos de Contaminantes en Ecosistemas

Definición de Evaluación de Riesgo Ecológico

Se define como un proceso que evalúa la probabilidad de que efectos ecológicos adversos puedan ocurrir como resultado de la exposición a uno o más agentes físicos, químicos o biológicos. Es la determinación de la probabilidad de que las actividades humanas provoquen efectos indeseables en los animales, plantas y el ambiente.

Tipos de Bioensayos

Toxicidad Aguda (Efecto Agudo)

Se define como los efectos adversos que se producen dentro de un corto tiempo después de la exposición a una determinada concentración de un agente tóxico. Simula una situación ambiental en la cual el organismo está expuesto, durante un corto período de tiempo, a elevadas concentraciones de un determinado agente tóxico.

Variables Determinadas en los Ensayos de Toxicidad Aguda

• Concentración Letal 50 (CL50 h): Expresión estadísticamente derivada de la dosis o concentración de un agente que pueda esperarse produzca la muerte del 50% de la población, después de un determinado periodo de exposición.
• Concentración Efectiva 50 (CE50 h): Expresión estadística derivada de la concentración de un agente tóxico que se espera cause un efecto agudo, distinto de la mortalidad, al 50% de la población expuesta durante un determinado periodo de tiempo.
• Concentración de Inhibición (IC50 h): Concentración estimada de tóxico que podría causar la reducción en un 50% de un parámetro biológico no mortal, tal como fecundidad o crecimiento en la población tratada, en un determinado periodo de exposición.

Toxicidad Crónica

Estos bioensayos permiten la exposición de los organismos durante todo o parte de su ciclo de vida a los contaminantes ambientales. Tienen como objetivo estimar la mayor concentración no efectiva o segura de los agentes tóxicos ensayados. Estos “niveles de efectos adversos no observados” son utilizados para establecer los límites de tolerancia para la presencia de tóxicos en agua, suelo, aire, ambiente laboral, etc.

Variables Determinadas en los Ensayos de Toxicidad Crónica

• Concentración No Efectiva o Concentración de Efecto No Observado (NOEC): Mayor concentración del agente tóxico, a la cual los organismos son expuestos durante todo o parte de su ciclo de vida, que no causa efecto estadísticamente significativo en la sobrevivencia, crecimiento o reproducción de la población tratada, después de un determinado periodo de exposición.
• Menor Concentración Efectiva (LOEC): Menor concentración del agente tóxico, al cual se expone los organismos durante todo o parte de su ciclo de vida, que causa un efecto adverso observable, estadísticamente significativo, sobre la sobrevivencia, crecimiento o reproducción de los organismos tratados, en un determinado tiempo de exposición.

Evaluación de Efecto

Se define como la evaluación cuantitativa de la probabilidad que se verifique un cierto efecto ambiental, como resultado de la exposición a una sustancia contaminante.

Evaluación de la Exposición

• Identificación de la fuentes de exposición.
• Vías y rutas de exposición.
• Medición ambiental.
• Modelación de la calidad ambiental.
• Información demográfica de la población expuesta.

Caracterización del Riesgo

Integración de los tres pasos anteriores:

• Identificación del peligro.
• Relación dosis-respuesta.
• Evaluación de la exposición.

Gestión del Riesgo

• Comparación del Riesgo.
• Percepción del Riesgo.
• Control de la exposición.
• Monitoreo del Riesgo.
• Comunicación del Riesgo.

Riesgos Asociados a Depósitos de Relaves

Los depósitos de relaves generan riesgos por diversas causas, las que pueden clasificarse en las siguientes categorías:

1. Riesgo sísmico.
2. Riesgo hidrológico.
3. Generación de polvo.
4. Contaminación del suelo.
5. Uso alternativo del terreno.
6. Consumo de agua.
7. Fallas del sistema de disposición.

Además, debe considerarse la contaminación paisajística, los daños a la biodiversidad, los lugares de depositación y la salud de las personas.

Bioensayos en Ecotoxicología Acuática

Definiciones Clave

• Ecotoxicología Acuática: Estudio cualitativo y cuantitativo del destino y los efectos adversos de contaminantes químicos a los organismos (sistemas) acuáticos. La exposición de los organismos a una o más sustancias determina una serie de respuestas biológicas que pueden ser cuantificadas y correlacionadas a la magnitud de la exposición.
• Toxicidad: Efectos adversos que causan los contaminantes, generalmente un veneno o mezcla de venenos. La toxicidad es la resultante de la concentración y del tiempo de exposición.
• Compuesto Tóxico: Agente que puede producir un efecto adverso (daño de estructura, de función). Introducción: deliberado (efluentes), accidental, puntual (efluentes), no puntual (pesticidas). Sola dosis facit venenum: concentración, duración de exposición. Relación concentración-efecto.
• Efecto-Respuesta:
  • Efecto: Cambio biológico determinado, observable mediante técnicas biológicas o bioquímicas a nivel celular, tisular, de órgano u organismo.
  • Respuesta: Tasa de incidencia de un efecto en una población muestral o experimental. Aunque hay proposiciones en este sentido, ambos términos se usan como sinónimos en la literatura especializada.
• Bioensayos de Toxicidad: Cuantificación de la relación concentración/efecto de especies químicas conocidas, o mezclas complejas, por medio de respuestas biológicas.
• Bioensayos: Evalúan los efectos tóxicos de la contaminación en los organismos vivos. En la práctica, cuantifican la relación concentración-efecto de compuestos químicos o mezclas complejas, por medio de respuestas biológicas medidas bajo condiciones controladas y estandarizadas.

Tipos de Bioensayos y Variables Medidas

• Bioensayo Agudo: Toxicidad aguda (mortalidad).
• Bioensayo Crónico: Toxicidad crónica (crecimiento, reproducción).

Algunas Variables Determinadas en los Distintos Ensayos de Toxicidad

• Concentración Letal 50 (CL50...hs): Ha sido definida como una expresión estadísticamente derivada de la dosis o concentración de un agente que pueda esperarse produzca la muerte del 50% de la población, después de un determinado período de exposición.
• Concentración Efectiva 50 (CE50...hs): Es la expresión estadística derivada de la concentración de un agente tóxico que se espera cause un efecto agudo, distinto de la mortalidad, al 50% de la población expuesta durante un determinado periodo de tiempo.
• Concentración de Inhibición (IC50...hs): Es la concentración estimada de tóxico que podría causar la reducción en un 50% de un parámetro biológico no cuantal, tal como fecundidad o crecimiento en la población tratada, en un determinado período de exposición.
• Toxicidad Crónica: Estos bioensayos permiten la exposición de los organismos durante todo o parte de su ciclo de vida a los contaminantes ambientales. Tienen como objetivo estimar la mayor concentración no efectiva o segura de los agentes tóxicos ensayados. Estos “niveles de efectos adversos no observados” son utilizados para establecer los límites de tolerancia para la presencia de tóxicos en agua, suelo, aire, ambiente laboral, etc.
• Concentración No Efectiva o Concentración de Efecto No Observado (NOEC): Es la mayor concentración del agente tóxico, a la cual los organismos son expuestos durante todo o parte de su ciclo de vida, que no causa efecto, estadísticamente significativo, en la sobrevivencia, crecimiento o reproducción de la población tratada, después de un determinado período de exposición.
• Menor Concentración Efectiva (LOEC): Es la menor concentración del agente tóxico, al cual se expone los organismos durante todo o parte de su ciclo de vida, que causa un efecto adverso observable, estadísticamente significativo, sobre la sobrevivencia, crecimiento o reproducción de los organismos tratados, en un determinado tiempo de exposición.

Efectos Tóxicos Controlados en Ensayos de Toxicidad

Los efectos tóxicos usualmente controlados en ensayos de toxicidad aguda y/o crónica son, entre otros:

• Mortalidad.
• Inmovilidad.
• Inhibición del crecimiento poblacional.
• Alteración del comportamiento.
• Inhibición de la reproducción.
• Inhibición de la fertilización (fecundación de gametos).
• Inhibición del desarrollo embrionario.

Ejemplos de Bioensayos de Toxicidad Aguda y Crónica

• Toxicidad Aguda:
  • Sobrevivencia de juveniles de Daphnia (48 a 96h de exposición).
  • Sobrevivencia de alevines de truchas (96h de exposición).
  • Sobrevivencia de anfípodos adultos (48 a 96h).
• Toxicidad Crónica:
  • Fertilización en erizo Arbacia Spatuligera (1h de exposición de gametos).
  • Inhibición del crecimiento en microalgas (96h de exposición).
  • Crecimiento en alevines de truchas (30 días de exposición).

Ventajas y Desventajas de los Bioensayos

Ventajas

1. Holístico.
2. Sencillo, costo-eficiencia.
3. Basado en efectos.
4. Condiciones controladas.

Desventajas

1. No diagnóstico.
2. Representativo (?) de la realidad.
3. No es posible ensayar todo.
4. Condiciones diferentes.

Aplicaciones de los Bioensayos en el Ambiente Acuático

• Caracterizar y controlar efectos tóxicos agudos y crónicos de la contaminación sobre organismos vivos tanto en efluentes como en aguas receptoras de desechos industriales y domésticos.
• Fijar criterios y normas estándar de calidad acuática.
• Establecer vigilancia o biomonitoreo que permite obtener información continua acerca de la calidad de efluentes.

Necesidades en el Campo de los Bioensayos

• Desarrollar y aplicar baterías de bioensayos (múltiples) estandarizados a través de estudios científico-técnicos con especies disponibles (idealmente nativas).
• Disponer de bioensayos rápidos de toxicidad aguda y crónica con resultados confiables y reproducibles.

Evaluación de Efecto: Estudios Ecotoxicológicos

• Estudios Ecotoxicológicos:
  • Laboratorio: Bioensayos.
  • Campo: Índices biológicos, biomarcadores, bioindicadores, mesocosmos.
• Nivel de organización y el efecto ensayado.