Líquenes

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1. ¿Cuáles son las características generales del proyecto?

Líquenes es un proyecto cuyo objetivo es estudiar la posibilidad de utilizar algunas especies de líquenes como evaluadores de la calidad del aire, planteando la elaboración de un modelo de dispersión de la contaminación que sirva como base para una red de vigilancia de la contaminación.

Se trata de un proyecto cofinanciado con una ayuda pública del Principado de Asturias a través de FICYT (Fundación para el Fomento en Asturias de la Investigación Científica Aplicada y la Tecnología). En su desarrollo han colaborado EDP y la Universidad de Oviedo.

Figura 1. Objetivos y financiación

2. ¿Cuál es la finalidad del proyecto? ¿Qué objetivos se persiguen y cuál es su alcance e impacto en la sociedad?

La contaminación del aire tiene impactos sobre la salud, la agricultura, el medio ambiente y los materiales. Con el objeto de controlar la contaminación atmosférica, la Directiva 2001/81/CE limita las emisiones con el fin de proteger la salud humana y el medio ambiente. Esto hace imprescindible la monitorización de la calidad del aire, que puede realizarse mediante estaciones de análisis, mediante bioindicadores o combinando ambos métodos. Entre los bioindicadores más recomendados para el seguimiento de la calidad del aire figuran los líquenes.

El proyecto pretende examinar la adecuación de los líquenes como evaluadores de la calidad del aire a través de la afección debida a las emisiones de centrales de energía alimentadas con carbón. Para ello se utilizarán como bioindicadores los talos de determinadas especies de líquenes, que servirán como muestreadores permanentes de la calidad del aire y se determinarán en los mismos las concentraciones de Nitrógeno (N) y Azufre (S) como contaminantes principales y las de algunos metales pesados, con especial atención al mercurio (Hg). Se plantea elaborar un modelo de dispersión de la contaminación, evaluando la viabilidad técnica y económica de una red de vigilancia de la contaminación basada en estas medidas.

Figura 2. Líquenes en el medio natural

3. ¿Qué ventajas tiene evaluar la calidad del aire mediante biosensores?

Fundamentalmente, la principal ventaja de los biosensores es que son mucho más útiles y baratos que los sistemas de análisis continuo. Además, hay procedimientos de análisis continuo de determinados parámetros de la calidad del aire (como la concentración de óxidos de nitrógeno y azufre), pero hay otros que no pueden evaluarse de manera continuada, como los metales pesados o los derivados de hidrocarburos.

Entre los numerosos inconvenientes de las estaciones de análisis continuado de parámetros de calidad del aire debe tenerse en cuenta que las estimas puntuales en el tiempo no suministran información integrada sobre periodos de tiempo más o menos largos. Además, las instalaciones para estos análisis son costosas (tanto su montaje como su mantenimiento), lo cual limita su número sobre el territorio y no permite un registro de la variabilidad espacial. Los métodos de interpolación, que permiten la estima de medidas para cualquier punto, no generan modelos fiables a escala regional cuando se parte de un número bajo de estaciones de registro.

Por su parte, los bioindicadores suministran información continuada por cuanto que integran largos periodos temporales y su ubicuidad hace que se disponga de una amplia red de información ambiental en todo el territorio.

4. ¿Qué es un liquen? ¿Cuáles son sus características y qué lo diferencia de otros organismos vegetales?

Los líquenes, simbiosis entre un hongo y un alga, son los organismos vivos que mejor cumplen los requisitos que debe tener un bioindicador:

  • Ciclos de vida largos, permitiendo obtener información ambiental de periodos de tiempo suficientemente amplios.
  • Movilidad escasa, para que integren la información de lo que ocurre en un determinado lugar.
  • Distribuciones espaciales amplias, para que registren información en cualquier punto del territorio.
  • Interacciones mínimas con el sustrato: mientras que las plantas incorporan elementos a través de las raíces, los líquenes incorporan la mayor parte de sus componentes directamente del aire.
  • Absorben agua atmosférica y aire a través de todo su talo, ya que al contrario que las plantas no tienen cubiertas impermeables ni tienen poros (estomas) que controlen el intercambio de gases con la atmósfera. No pueden seleccionar activamente las sustancias que incorporan, como hacen la mayoría de seres vivos.
  • No excretan sustancias, luego concentran y acumulan los contaminantes de cualquier naturaleza.
  • Gran diversidad de respuestas a la presencia de contaminantes, existiendo desde especies que toleran una amplia gama de concentraciones de contaminantes hasta aquellas que son muy sensibles a la contaminación por determinados compuestos.

Figura 3. Algunas especies de líquenes

5. ¿Existe algún estudio previo que avale el uso de los líquenes? ¿Cómo se han utilizado y cuál ha sido la red de muestreo?

En la literatura hay ejemplos que correlacionan la concentración de metales pesados medida en el aire y en los talos de los líquenes, indicando su capacidad de bioacumulación.

Hay programas de seguimiento de la riqueza liquénica en Europa, Norteamérica y Nueva Zelanda. Tal es el caso del Servicio Forestal de Estados Unidos, que tiene un programa de seguimiento de calidad del aire basado en los líquenes. Gracias a él han establecido las líneas base de contenido elemental en diferentes especies de líquenes y han realizado estudios de los efectos de diferentes focos de emisión de contaminantes (principalmente de emisiones de centrales de energía alimentadas por carbón y laboreo de minas).

También se han utilizado líquenes trasplantados para evaluar el seguimiento de las emisiones de Hg en las plantas de producción de cemento, plantas de incineración de residuos y laboreo de minas.

En lo que respecta a las redes de muestreo, y enlazando con el trasplante antes mencionado, existen dos técnicas de biomonitorización con líquenes: la activa y la pasiva.

  • El procedimiento activo consiste en el trasplante de líquenes de una localidad no contaminada a las localidades objeto de estudio y el muestreo periódico de los líquenes trasplantados para examinar la acumulación de contaminantes.
  • La técnica pasiva consiste en analizar el contenido de contaminantes en líquenes recolectados in situ con objeto de conocer el valor de contaminación de fondo (o “background”). Estos líquenes han sido expuestos a las condiciones de contaminación local durante largos periodos, luego se considera que están en equilibrio con el nivel de contaminantes del aire.
     

Figura 4. Bolsa de líquenes sobre abedul (izquierda) y estación de muestreo al uso (derecha)

En este proyecto, para la biomonitorización activa se han empleado líquenes recogidos en las inmediaciones de dos localidades leonesas, lo bastante alejadas de focos de contaminación notables. La figura siguiente muestra la ubicación tanto de las redes activas como de las pasivas.

Figura 5. Ubicación de las redes de muestreo: activas y pasivas

6. ¿Qué metodología se ha empleado en los análisis de laboratorio? ¿Qué información se puede llegar a obtener?

Tras su recogida, las muestras de líquenes se secaron en estufa a una temperatura de 50 °C. Posteriormente, en el laboratorio se realizaron las siguientes etapas previas al análisis de las muestras:

  • Limpieza superficial.
  • Trituración de las muestras.
  • Digestión en microondas en medio ácido.

Figura 6. Ataque de las muestras en horno microondas

El análisis de los ocho metales de interés (Al, Fe, Cu, Zn, As, Cd, Hg y Pb) en las muestras estudiadas se llevó mediante técnicas de espectrometría de masas.

Los análisis periódicos en laboratorio permiten determinar, cuando se empleen con muestras de carácter activo, la acumulación de contaminantes con el tiempo. Aplicados a muestras de naturaleza pasiva, proporcionan el nivel de contaminación de base (background).

Figura 7. Espectrómetro de masas con fuente de plasma ICP

7. ¿Los resultados obtenidos hasta ahora son los esperados? ¿Qué dificultades han surgido y cuáles son los siguientes pasos?

En cuanto a la monitorización activa, el análisis de las muestras indica que la concentración de los ocho metales aumentó significativamente en las estaciones de trasplante, salvo en el caso del Cd, en el que no se produjeron variaciones significativas. La evolución temporal de las muestras recolectadas mensualmente en las estaciones de referencia a las que fueron trasplantadas permite valorar la acumulación de metales pesados a partir de la línea base que sería la concentración de fondo en su lugar de origen.

Figura 8. Resultados de la monitorización activa

En lo que se refiere a la monitorización pasiva, en términos generales puede verse una importante acumulación de Al, Fe y Hg en las muestras recolectadas entre el área de Serín y Tabaza. As y Pb siguen una pauta diferente a los elementos anteriores y presentan una concentración más elevada entre el área de Tamón y Monte Naranco

Figura 9. Resultados de la monitorización pasiva

Aunque en líneas generales los resultados son los esperados, obteniendo valores de metales pesados acordes con la literatura, hay una serie de aspectos reseñables.

Por una parte, los biosensores utilizados en los trasplantes siguen acumulando contaminantes después de un año, sin que se haya llegado a una saturación de los mismos, lo que sugiere continuar el muestreo hasta alcanzar las concentraciones de saturación.

Por otro lado, el grado de precisión de los resultados analíticos, cuando los metales pesados están en muy bajas concentraciones, depende de su contraste continuo con materiales de referencia. Esto hace que en cada ensayo analítico sólo puedan incluirse ocho muestras y conlleva un retraso en la finalización de los análisis.

Los últimos pasos serían la elaboración del modelo de dispersión de contaminantes a partir de los análisis de las muestras y proponer una red de vigilancia de la contaminación basada en los líquenes, evaluando su viabilidad técnica y económica.