Estudi de la biodiversitat de macroinvertebrats als tancs...

Estudi de la biodiversitat de

macroinvertebrats en els tancs de filtració

biològica de l’EDAR d’Empuriabrava

Maig 2010

Dr. Jesús Ortiz & Dra. Goretti Merseburger

RHEOS ecology Camí de Valls 81-87, 43204 Reus (Tarragona)

T. 977 27 60 33 M. 638 06 52 48 F. 977 75 40 97 [email protected] www.rheosecology.com

Amb el finançament de: Amb la col·laboració de:

Estudi de la biodiversitat de macroinvertebrats en els tancs de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava

Maig 2010

ÍNDEX

Resum ......................................................................................................................................................................... 3

Abstract...................................................................................................................................................................... 5

Introducció............................................................................................................................................................... 7

Metodologia.......................................................................................................................................................... 12

L’EDAR d’Empuriabrava.......................................................................................................................... 12

Disseny experimental................................................................................................................................ 15

Variables fisicoquímiques i microbiològiques........................................................................... 21

Cobertures de productors primaris i detritus ........................................................................... 22

Macroinvertebrats aquàtics .................................................................................................................. 23

Anàlisis estadístiques................................................................................................................................ 28

Resultats i discussió ........................................................................................................................................ 30

Variables fisicoquímiques ...................................................................................................................... 30

Microbiologia.................................................................................................................................................. 38

Productors primaris i detritus............................................................................................................. 41

Macroinvertebrats ...................................................................................................................................... 48

Conclusions........................................................................................................................................................... 77

Avaluació del sistema pilot ......................................................................................................................... 79

Estudis futurs ...................................................................................................................................................... 82

Agraïments............................................................................................................................................................ 83

Referències ........................................................................................................................................................... 84


Maig 2010

3

RESUM

Durant les darreres dècades, la generalització d’estacions depuradores d’aigües

residuals (EDARs) als països desenvolupats ha millorat significativament la

qualitat de l’aigua dels ecosistemes aqu{tics receptors. Tot i això, les limitacions

tecnològiques de les EDARs fan que molts rius i zones humides estiguin encara

lluny d’assolir el bon estat ecològic i podrien incomplir els requeriments de la

Directiva Marc de l’Aigua de la Comissió Europea (Directiva 2000/60/CE). En

aquest context, es va estudiar la filtració biològica com a possible tècnica per a

millorar la qualitat de les aigües residuals tractades abans de ser abocades al medi

o per la seva regeneració a Horstermeer i Grou (Holanda) i Empuriabrava

(Catalunya). El sistema va ser dissenyat com un biòstat basat en la capacitat de

filtració de cladòcers del gènere Daphnia. L’objectiu d’aquest estudi era avaluar la

import{ncia dels diferents grups de macroinvertebrats presents a l’experiment de

mesocosmos d’Empuriabrava i generar informació sobre l’estructura i el

funcionament d’utilitat per a desenvolupar i gestionar un sistema de filtració

biològica a gran escala.

La planta pilot del mesocosmos a Empuriabrava consisteix en quatre línies de

quatre tancs en sèrie (16 tancs) d’1 m3 de capacitat, alimentats per bombes

peristàltiques (cabal = 1 m3/d) amb l’efluent secundari de l’EDAR. Dues línies van

ser cobertes amb una malla de plàstic negre per reduir la irradiació solar. Es va fer

un mostreig estacional entre 2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i abril). Es va

quantificar la comunitat de macroinvertebrats (> 250 µm) a la columna d’aigua, les

parets i el fons dels tancs i es va estimar visualment la cobertura de productors primaris

i detritus. EMACBSA també va recollir mostres d’aigua per analitzar variables

fisicoquímiques (pH, conductivitat, sòlids en suspensió, terbolesa, absorbància a 254

nm, nitrogen i fòsfor) i microorganismes indicadors (E. coli, Clostridium, bacteriòfags

somàtics i enterococs fecals) amb l’objectiu d’avaluar els canvis en la qualitat de l’aigua

des de diferents perspectives i relacionar aquestes variables amb les dades de

macroinvertebrats.


Maig 2010

4

Al llarg de cada línia de quatre tancs, el pH augmentava i la variabilitat de la

conductivitat no era consistent al llarg del temps. La concentració de sòlids en

suspensió augmentava com a conseqüència del creixement del fitoplàncton però la

terbolesa disminuïa. Les concentracions de nitrogen també disminuïen mentre que

la tendència per al fòsfor era diferent entre les dates de mostreig. L’experiment de

mesocosmos va mostrar una capacitat elevada per reduir microorganismes

indicadors. Es van identificar 24 grups de macroinvertebrats, entre els quals

dominaven Ostracoda, Chydoridae i Daphnia, en aquest ordre. No es van trobar

diferències significatives entre els tancs exposats i els coberts en termes

d’abund{ncia total de macroinvertebrats, però aquesta va ser significativament

menor al gener que a les altres dates de mostreig. L’abund{ncia màxima es va

trobar a les parets dels tancs (principalment Ostracoda i Chydoridae). La riquesa

de macroinvertebrats era significativament més gran als tancs exposats que als

coberts. Aquesta mètrica també era major a l’octubre que a les altres dates de

mostreig. La diversitat de Shannon i l’equitabilitat eren similars entre els dos

tractaments (exposat i cobert) i més elevades al gener. La recol·lecció i la filtració

van ser les estratègies tròfiques dominants, i la proporció de recol·lectors respecte

els filtradors era creixent al llarg dels quatre tancs de cada línia, especialment a les

línies exposades. Els depredadors, com els copèpodes i les hidres, eren abundants

sota determinades condicions i podrien afectar significativament les poblacions de

Daphnia. Les correlacions entre els macroinvertebrats més abundants i els

microorganismes indicadors mostren com Daphnia sembla jugar el paper més

important en la capacitat de desinfecció del sistema.

En conclusió, la filtració biològica mostra diversos avantatges i oportunitats

potencials en comparació amb altres tractaments terciaris existents per aigües

residuals domèstiques en termes de qualitat de l’aigua, impacte mediambiental i

cost econòmic. Tot i això, el sistema pilot estudiat presenta diversos inconvenie nts

i riscos que han de ser resolts o minimitzats abans que aquesta biotecnologia pugui

ser aplicada a gran escala.


Maig 2010

5

ABSTRACT

During the last decades, the spread of wastewater treatment plants (WWTPs) in

developed countries has significantly improved the water quality of the receiving

aquatic ecosystems. However, because of technological constraints of WWTPs,

many rivers, streams and wetlands are still far from reaching the good ecological

status and may not comply with the requirements of the Water Framework

Directive of the European Commission (Directive 2000/60EC). Within this

framework, biological filtration was studied for further improvement of the quality

of treated wastewater before being discharged into receiving ecosystems or as a

means of a natural reclamation technique in Horstermeer and Grou (The

Netherlands) and Empuriabrava (Catalonia). The system was designed as a biostat

based on the filtration capacity of cladocerans of the genus Daphnia. The aim of

this study was to assess the relevance of the different macroinvertebrate groups

present at the mesocosmos experiment at Empuriabrava and provide information

about the structure and function to develop and manage a biological filtration

system at large scale.

The mesocosmos pilot plant at Empuriabrava consists of four lines of a series of

four 1 m3 tanks each (16 tanks) fed by peristaltic pumps (flow = 1 m3/d) with the

secondary effluent from the Empuriabrava WWTP. Two lines were covered with a

black plastic mesh to reduce solar irradiance. We performed a seasonal sampling

over 2009 (July and October) and 2010 (January and April). We quantified the

macroinvertebrate community (> 250 µm) in the water column, the walls and the

bottom of the tanks, and visually estimated the coverage of primary producers and

detritus. Water samples were also taken by EMACBSA for the analysis of

physicochemical variables (pH, conductivity, suspended solids, turbidity,

absorbance at 254 nm, nitrogen, and phosphorus) and indicator microorganisms

(E. coli, Clostridium, somatic bacteriophagues, and faecal enterococcus) in order to

evaluate the water quality changes from different points of view and relate these

variables with the macroinvertebrate data set.


Maig 2010

6

Along each line of four tanks, pH increased but the variability of conductivity was

not consistent through time. The concentration of suspended solids increased

because of the development of phytoplankton but turbidity decreased. Nitrogen

concentrations also decreased while the trend of phosphorus varied among

sampling dates. The experimental mesocosmos showed a high capacity to reduce

indicator microorganisms. We identified 24 macroinvertebrate taxa, being

dominant Ostracoda, Chydoridae and Daphnia, in this order. We found no

significant differences between the exposed and the covered tanks in terms of total

macroinvertebrate abundance, but it was significantly lower in January than in the

other sampling dates. The maximum abundance was found in the walls of the tanks

(mainly Ostracoda and Chydoridae). Macroinvertebrate richness was significantly

higher in the exposed than in the covered tanks. This metric was also higher in

October than in the other sampling dates. Shannon diversity and evenness were

similar between the two treatments (exposed and covered) and higher in January.

Gathering and filtering were the dominant feeding strategies and the proportion of

gathering relative to filtering increased along the four tanks of each line, especially

in the exposed lines. Predators, such as copepods and Hydra, were quite abundant

under certain conditions, having the capacity to significantly damage the

populations of Daphnia. The correlations between the most abundant

macroinvertebrates and the indicator microorganisms showed that Daphnia may

play the most important role in the disinfection capacity of the system.

In conclusion, biological filtration showed potential advantages and opportunities

relative to existing tertiary treatments for domestic wastewater in terms of water

quality, environmental impact and economic costs. However, the studied pilot

system presented several inconveniences and risks that must be solved or

minimized before this biotechnology can be applied at large scale.


Maig 2010

7

INTRODUCCIÓ

Durant les darreres dècades, la generalització d’Estacions Depuradores d’Aigües

Residuals (EDAR) als països desenvolupats ha contribuït a millorar

considerablement la qualitat de les aigües residuals i, en conseqüència, l’estat

ecològic dels ecosistemes aquàtics receptors. Tot i això, les aigües tractades a la

gran majoria de les EDARs modernes sovint presenten unes concentracions de

nutrients, sòlids en suspensió, microorganismes i altres contaminants que , malgrat

trobar-se per sota dels límits permesos per la legislació actual, són molt superiors

a les pròpies dels ecosistemes aquàtics receptors. A més, les condicions

clim{tiques de la regió mediterr{nia fan que l’aigua esdevingui un recurs esc{s i

mal repartit, de manera que els ecosistemes aquàtics esdevenen especialment

sensibles a la contaminació [Gasith & Resh 1999]. Així doncs, els abocaments

d’aigües residuals al medi continuen sent una de les causes principals de

degradació dels ecosistemes aquàtics receptors arreu del món perquè provoquen

alteracions significatives en la seva estructura i funcionament i limiten la

disponibilitat d’aigua per a usos humans [Paul & Meyer 2001]. Per exemple, segons

les estimacions de l’Agència Europea del Medi Ambient, a finals del segle XX més

del 50% dels ecosistemes fluvials de la Unió Europea es trobaven significativament

afectats per problemes d’eutròfia [Crouzet et al. 1999].

En aquest context, la Directiva Marc de l’Aigua de la Comunitat Europea

[EU/2000/60/EC - WFD 2000] va més enllà de només considerar les variables

fisicoquímiques de l’aigua a partir de l’establiment de barems i estipula un

calendari en el qual s’han de definir i adoptar un programa de mesures per

aconseguir que l’estat ecològic dels ecosistemes aqu{tics assoleixin un nivell bo, és

a dir, que les seves comunitats biològiques siguin similars a les que es trobarien en

ecosistemes no alterats.


Maig 2010

8

En l’actualitat, existeixen diverses tecnologies de tractament d’aigües residuals

amb capacitat per aconseguir una qualitat de l’aigua molt bona, fins i tot apta per al

consum humà. Tot i això, el cost extremadament elevat d’aquestes tecnologies

comporta que no siguin una opció viable que es pugui generalitzar i tan sols

s’utilitza en circumst{ncies de confinament molt elevat, com submarins o missions

espacials. En canvi, existeixen diversos tipus de tractaments terciaris basats en

filtres verds (aiguamolls construïts) o tractaments fisicoquímics (coagulació,

floculació, decantació, filtració, tractaments amb membranes, desinfecció, etc.) que

milloren significativament la qualitat de l’aigua tractada a les EDARs i permeten la

seva regeneració per ser abocada a llera amb un impacte força menor [Ortiz et al.

2008, Ortiz & Merseburger 2009], o bé per ser aprofitada per determinats usos

com poden ser el reg de cultius, jardins, camps de golf, o processos industrials,

entre d’altres (Sala et al. 2007). Tot i això, aquests tractaments comporten una

ocupació del terreny important (aiguamolls construïts) o bé una despesa

addicional d’energia i/o de reactius químics (tractaments fisicoquímics) i, per tant,

comporten un cost econòmic i mediambiental que limita la seva generalització.

Diversos estudis han proposat la utilització de poblacions de Daphnia com a

tractament biològic per millorar la qualitat de l’aigua residual tractada a partir de

la determinació de la seva capacitat per reduir sòlids en suspensió [ Sommer et al.

1986, Carpenter & Kitchell 1996] i bacteris patògens [Screijer 2000]. De manera

similar, la determinació d’una relació positiva entre l’abund{ncia de cladòcers i la

qualitat de l’aigua en diversos sistemes d’aiguamolls construïts a Holanda [Kampf

et al. 2003] va portar al desenvolupament del concepte de Waterharmonica

(www.waterharmonica.nl), basat en la millora de la qualitat de les aigües tractades

a partir del seu processament a través d’una xarxa tròfica [Kampf & Claasen, 2004]

d’acord amb els principis de successió longitudinal de les comunitats biològiques

riu avall dels abocaments d’aigües residuals [Hynes 1978]. En aquest sentit, l’any

2002 es va desenvolupar un primer estudi experimental de mesocosmos a l’illa de

Texel (Holanda) basat en la capacitat de filtració de cladòcers del gènere Daphnia.

http://www.waterharmonica.nl/


Maig 2010

9

Posteriorment, es van iniciar tres estudis experimentals de mesocosmos

addicionals a Horstermeer i Grou (Holanda) i Empuriabrava (Alt Empordà), aquest

darrer fruit de la col·laboració amb el Consorci de la Costa Brava. Aquest sistema

de filtració biològica es basa en els mateixos principis que els sistemes de

llacunatge però des de la perspectiva de l’enginyeria i amb la possibilitat de

controlar les variables ambientals que afecten el sistema i, per tant, de millorar

l’eficiència del sistema.

Diversos estudis en aquests mesocosmos han demostrat la seva capacitat per

millorar de manera significativa la qualitat de l’aigua tractada [Balés 2008, Colom

2008, Kampf et al. 2003, Serra et al. 2010] i presenten un gran potencial per

millorar la qualitat ambiental [Sala et al. 2007]. Segons els resultats obtinguts per

EMACBSA [Colom 2008], des de l’entrada en funcionament del sistema instal·lat a

l’EDAR d’Empuriabrava, el juliol de 2007, s’ha observat una disminució

significativa i consistent al llarg de l’any dels microorganismes indicadors

considerats i, fins i tot, sovint s’aconsegueixen resultats inferiors al límit de

detecció en mostres de 100 mL per a Escherichia coli i enterococs fecals. La

concentració de nitrogen total tendeix a disminuir mentre que la tendència de la

concentració de fòsfor no és consistent en el temps. Els estudis portats a terme pel

Departament de Física de la Universitat de Girona [Serra et al. 2010] mostren que

la reducció de la terbolesa també es força important (70% d’eficiència mitjana), tot

i que la concentració de sòlids en suspensió és força variable perquè també depèn

de la proliferació d’organismes planctònics com les algues. A més a més, els estudis

del Departament de Química de la Universitat de Girona [Matamoros, comunicació

personal] també mostren una reducció important d’alguns contaminats emergents

(per exemple, compostos farmacèutics, productes d’higiene personal, antisèptics,

retardants de flama i plastificants), ja sigui per degradació biològica o

fotodegradació i captació algal i processos de sorció.


Maig 2010

10

En aquest sentit, el desenvolupament a gran escala d’un tractament terciari basat

en la capacitat de filtració de determinats organismes podria permetre

generalitzar una biotecnologia amb capacitat per assolir nivells de qualitat aptes

per altres usos, d’acord amb els establerts pel RD 1620/2007, per minimitzar els

impactes sobre l’estat ecològic dels ecosistemes aqu{tics receptors. Alhora, aquest

tractament podria representar un avantatge important respecte els tractaments

fisicoquímics existents fins el moment, en termes de qualitat de l’aigua, impacte

mediambiental i cost energètic i econòmic.

El sistema de filtració biològica original és format per un conjunt de tancs en sèrie

i ha estat dissenyat amb l’objectiu que la depuració sigui realitzada per un biòstat

de poblacions de cladòcers del gènere Daphnia. Tot i això, els tancs es troben

exposats al medi natural i es produeixen colonitzacions continues i incontrolades

d’altres organismes com, per exemple, algues (planctòniques, incrustants i

filamentoses), gasteròpodes, insectes aquàtics i petits crustacis. Aquests altres

organismes incrementen la complexitat de la xarxa tròfica i poden interferir de

manera significativa en l’estructura i el funcionament del sistema de filtració

biològica. Entre d’altres aspectes, aquest increment de complexitat podria afectar

el funcionament del sistema de filtració biològica en dos sentits:

Positivament

Complementar la capacitat de depuració de Daphnia.

Incrementar la resistència i/o la resiliència de la comunitat de filtradors.

Atenuar les possibles variacions estacionals en l’eficiència del sistema.

Negativament

Disminuir la disponibilitat d’h{bitat (algues filamentoses)

Alliberar toxines (cianobacteris i fongs).

Contribuir a la resuspensió de nutrients (brostejadors i detritívors).

Depredar sobre les poblacions de filtradors (depredadors).

Competir amb les poblacions de Daphnia (altres filtradors).


Maig 2010

11

En aquest context, el coneixement de la diversitat biològica i de la xarxa tròfica de

l’estudi de mesocosmos des d’una perspectiva funcional pot aportar informació de

gran valor per millorar la seva gestió, optimitzar el procés de filtració biològica i

contribuir en el disseny d’un model funcional aplicable a gran escala. Així doncs,

l’objectiu d’aquest estudi és determinar la import{ncia dels diferents invertebrats

presents als tancs de filtració biològica i aportar informació rellevant sobre el seu

funcionament, fent un èmfasi especial en els avantatges, les deficiències, les

oportunitats i els riscos, que sigui d’utilitat per al futur desenvolupament d’un

sistema de filtració biològica a gran escala amb capacitat per millorar la qualitat de

l’aigua residual generada pels efluents secundaris.


Maig 2010

12

METODOLOGIA

L’EDAR d’Empuriabrava

L’estudi de mesocosmos es va fer a l’EDAR d’Empuriabrava (municipi de Castelló

d’Empúries, Alt Empord{), separada d’aquest nucli urb{ al sud pel riu La Muga

(Figura 1). L’EDAR ocupa una superfície de 49500 Ha que es troben dins dels límits

del Parc Natural del Aiguamolls de l’Empord{. Això ha comportat una major

consideració en el seu disseny en relació a l’impacte visual i mediambiental. Entre

altres característiques, l’EDAR est{ equipada amb un sistema de llacunes de

decantació i unes llacunes d’afinament. En aquestes darreres s’ha observat un

desenvolupament de poblacions de cladòcers molt important que es troba

positivament correlacionada amb la qualitat de l’aigua de sortida [ Colom 2008]

(Figura 2).

Figura 1. Localització de l’EDAR d’Empuriabrava, destacada en vermell . [Font: Institut Cartogràfic

de Catalunya].


Maig 2010

13

L’EDAR té dues línies que tracten les aigües residuals d’Empuriabrava i el seu

efluent és regenerat al sistema d’aiguamolls construïts (SAC), que inclou tres

cel·les de tractament i la llacuna artificial anomenada Estany Europa i

posteriorment aprofitat per a usos ambientals al Parc Natural dels Aiguamolls de

l’Empord{, tot i que una petita part també es subministra per al reg del camp de

Pitch & Put de Castelló d’Empúries. En cas de necessitat, tant l’EDAR com el SAC

poden abocar les aigües tractades a La Muga, punt original de l’abocament abans

de l’entrada en funcionament d’aquestes instal·lacions. De manera similar, els

fangs són aprofitats per l’agricultura.

El cabal de disseny és de 16,750 m3/d, corresponent a 67,000 habitants

equivalents. Des de la seva entrada en funcionament l’any 1995, el cabal tractat

real no ha superat els 3,000 m3/d de mitjana, tot i que es triplica durant els mesos

d’estiu respecte la resta de l’any pel turisme de la zona. Així doncs, l’EDAR treballa

entre el 10% (hivern) i el 30% (estiu) de la seva capacitat, de manera que alguns

components no es troben en funcionament durant bona part de l’any.


Maig 2010

14

Figura 2. Ortofotoimatge de l’EDAR d’Empuriabrava on es detalla el circuit que recorre l’aigua

residual durant el seu tractament en condicions de cabal màxim (en vermell). Les llacunes de

decantació actualment es troben fora de servei (línia puntejada). L’estudi pilot de filtració biològica

es destaca en bl au. [Font: Institut Cartogràfic de Catalunya].


Maig 2010

15

Disseny experimental

L’experiment de mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava, a

l’igual que els de Horstermeer i Grou (Holanda), consta d’un sistema de tancs que

es distribueixen en 4 línies (A, B, C i D) de 4 tancs en sèrie cada una (1, 2, 3 i 4), 16

tancs en total (A1 a D4, Figures 3 i 4). De manera addicional, a l’estació instal·lada a

l’EDAR d’Empuriabrava, 2 de les 4 línies de filtració biològica (C i D) han estat

cobertes amb unes malles negres de plàstic que redueixen la irradiació solar en un

98% de mitjana per aconseguir unes condicions d’exposició solar més similars a

les altres dues estacions ubicades a Holanda.

Figura 3. Esquema de l’experiment de mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR

d’Empuriabrava. Les dues línies de la dreta (A i B) es troben exposades a la irradiació solar mentre

que les dues de l’esquerra (C i D) es troben cobertes per una malla per reduir l’exposició solar.


Maig 2010

16

Figura 4. Tancs de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava. Les dues línies de la dreta (A i B)

es troben exposades a la irradiació solar mentre que les dues de l’esquerra (C i D) es troben

cobertes per una malla per reduir l’exposició solar.

Els tancs tenen una capacitat aproximada d’1 m3 i han estat construïts amb fibra de

vidre. Les seves dimensions són 78.5 cm d’alçada, 105 cm d’amplada i 156 cm de

llargada amb les cantonades inferiors en angle (Figura 5). L’alçada de la columna

d’aigua oscil·la al voltant dels 70 cm i es troba determinada per un regulador de

nivell piezomètric situat al darrer tanc de cada línia. Els tancs es troben dividits en

dos compartiments: un de principal de 120.5 cm de longitud i 770 L de capacitat i

un de secundari de 35.5 cm de longitud i 230 L de capacitat dissenyat

originàriament per contenir un sistema de filtres i connectat al compartiment

principal a través d’un orifici de 4 cm de di{metre situat uns 10 cm per sota del

nivell de l’aigua (Figura 6).


Maig 2010

17

Figura 5. Dimensions dels tancs de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava.

Figura 6. Orifici de connexió entre els dos compartiments dels tancs de filtració biològica de l’EDAR

d’Empuriabrava.


Maig 2010

18

El sistema de filtració biològica és alimentat amb l’efluent secundari procedent

dels reactors biològics de l’EDAR. Aquesta aigua es bombeja a un primer dipòsit

regulador a partir del qual es distribueix al compartiment petit del primer tanc de

cada línia per mitjà de 4 bombes peristàltiques amb un flux de 11.57 mL/s (~ 1

m3/d) per aconseguir un temps de retenció hidràulica (TRH) d’1 dia per dipòsit (4

dies per línia). Els 4 tancs d’una mateixa línia es troben connectats en sèrie a través

d’un sistema de tubs flexibles instal·lats sota els tancs i disposen de tubs auxiliars

per permetre la neteja de detritus precipitats al fons (Figura 7). L’aigua que ha

circulat a través del sistema s’aboca a les llacunes d’afinament adjacents a través

del tub de sortida del darrer tanc després d’unes galledes d’uns 20 L de capacitat

per evitar tensions als tubs (Figura 8).


Maig 2010

19

Figura 7. Connexions en sèrie entre els 4 tancs de filtració biològica de cada línia de l’EDAR

d’Empuriabrava durant el seu muntatge l’any 2007. [Foto: Ruud Kampf]

Figura 8. Galledes de recollida de l’aigua tractada al sistema de mesocosmos abans de ser abocada

a les llacunes d’afinament.


Maig 2010

20

Al finalitzar la instal·lació (10 de juliol de 2007), els tancs van ser inoculats amb

comunitats planctòniques dominades pel cladòcer Daphnia magna procedents de

les llacunes d’afinament de l’EDAR adjacents al sistema de mesocosmos.

En aquest estudi, es va fer un mostreig estacional durant el període 2009 - 2010

amb la finalitat d’avaluar la din{mica anual de les comunitats d’invertebrats dels

tancs de filtració biològica. Concretament, es va fer un mostreig el 23 de juliol de

2009 (estiu), el 22 d’octubre de 2009 (tardor), el 28 de gener de 2010 (hivern) i el

16 d’abril de 2010 (primavera).


Maig 2010

21

Variables fisicoquímiques i microbiològiques

Les variables fisicoquímiques (pH, conductivitat elèctrica, terbolesa, transmitància

a 254 nm, sòlids en suspensió, nitrogen total i fòsfor total, entre d’altres) han estat

analitzades al laboratori de Roses (EMACBSA) d’acord amb metodologies

estàndard. Les variables microbiològiques (E. coli, Clostridium, bacteriòfags

somàtics i enterococs fecals) han estat analitzades en laboratoris externs sota la

supervisió d’EMACBSA.

Les variables fisicoquímiques i microbiològiques van ser analitzades des de

l’entrada en funcionament del mesocosmos amb una freqüència setmanal,

quinzenal o mensual en funció de l’activitat biològica, més intensiva a l’estiu i més

espaiada a l’hivern [Colom 2008]. En el present estudi s’han utilitzat les dades

fisicoquímiques i microbiològiques corresponents al dia de mo streig més proper al

mostreig de macroinvertebrats.


Maig 2010

22

Cobertures de productors primaris i detritus

Els productors primaris i el detritus poden proporcionar aliment, substrat i refugi

a la comunitat de filtradors així com als altres invertebrats presents als tancs, de

manera que poden interferir en l’estructura i funcionament del sistema i, per tant,

repercutir en la seva eficiència.

Durant les 4 dates de mostreig de macroinvertebrats es va fer una estimació visual

de la cobertura percentual de productors primaris (algues filamentoses, perífiton,

algues neustòniques i llenties d’aigua del gènere Lemna) i detritus precipitats al

fons per cada un dels 16 tancs. Es van considerar els productors primaris presents

al fons i a les parets dels tancs i també a la superfície de l’aigua. En les es timacions

només es va considerar el compartiment gran de cada tanc per evitar

interferències en els resultats degudes a la menor visibilitat per falta de llum als

compartiments petits.

En aquest estudi no s’han contemplat les algues fitoplanctòniques, tot i que poden

adquirir una gran rellevància per la comunitat de filtradors, perquè no es disposa

de dades properes a les dates de mostreig.

En la interpretació dels resultats, cal tenir en compte que les algues filamentoses i

les llenties d’aigua són retirades del sistema de manera regular però no

quantificada.


Maig 2010

23

Macroinvertebrats aquàtics

A cada tanc, es va fer un mostreig quantitatiu estratificat considerant 3 zones

diferenciades (columna d’aigua, parets i fons) més un mostreig addicional

d’invertebrats rars que neden a la columna, d’acord amb les característiques dels

tancs i el comportament dels organismes potencialment presents. Les mostres van

ser filtrades en una malla de 250 µm de diàmetre de porus, de manera que no es

tenen en compte els invertebrats de mides inferiors, com els estadis larvaris dels

microcrustacis, els ciliats i els rotífers, que són considerats com una caixa negra

malgrat la gran importància que poden tenir tal i com s’ha demostrat en diversos

estudis previs [Compte et al. 2009].

Columna d’aigua

En la columna d’aigua es troben els organismes planctònics i es desenvolupa el

gruix de la població de dàfnies, considerada com a responsable principal de la

filtració biològica en el disseny original. S’ha observat in situ i es coneix de la

bibliografia que la comunitat zooplanctònica es distribueix de manera diferencial

tant en el pla vertical com en l’horitzontal d’acord amb els cicles nictemerals de

cada espècie. Per tant, s’han pres 10 submostres de la columna d’aigua d istribuïdes

de manera regular a cada tanc mitjançant un dispositiu basat en un tub de PVC de 5

cm de diàmetre i 50 cm de longitud amb una vàlvula a la part inferior que resta

oberta mentre es baixa per la columna d’aigua i es tanca al pujar plena d’aigua tal i

com es descriu a Balès [2008] (Figures 9 i 10). El volum de cada submostra és 1L,

de manera que, una vegada han estat combinades, en total es pren una sola mostra

representativa de 10L per cada tanc, equivalent a aproximadament un 1% del

volum total del tanc. D’aquesta manera, tant l’heterogeneïtat vertical com

l’horitzontal queden integrades en la mostra. Les submostres són filtrades amb una

malla de 250 µm de diàmetre de porus i conservades amb etanol al 70%.


Maig 2010

24

Figura 9. Distribució de la presa de les 10 submostres de macroinvertebrats de la columna d’aigua

als tancs de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava.

Figura 10. Tub per mostrejar els macroinvertebrats de la columna d’aigua als tancs de filtració

biològica de l’EDAR d’Empuriabrava.


Maig 2010

25

Parets del tanc

A les parets del tanc es desenvolupen comunitats algals amb espècies incrustants i

filamentoses, altres components del biofilm (bacteris i protozous) i invertebrats,

com ostracodes, gasteròpodes, quironòmids i hidres, entre d’altres. La metodologia

de mostreig es basa en la presa de 3 submostres al centre de les parets del

compartiment gran de cada tanc a una fondària aproximada de 20 – 30 cm

mitjançant una cambra rectangular de 10 cm de costat especialment dissenyada i

adaptada a les dimensions dels tancs (Figura 11). La cambra disposa d’una planxa

d’alumini que encaixa perfectament entre les seves parets i que al desplaçar -se

transversalment serveix per gratar la paret i alhora tancar la cambra amb els

invertebrats a dins mentre s’evacua l’aigua a través d’un orifici amb una malla de

250 µm de diàmetre de porus. La superfície de paret total del tanc pot oscil·lar

entre 5.3 i 5.7 m2 en funció de l’alçada de la columna d’aigua, de manera que si es

considera la mitjana obtinguda durant els mostreigs de 2009 (5.5 m2) i la

superfície de la cambra (0.0093 m2), la superfície mostrejada és aproximadament

d’un 0.5%. Les 3 submostres són filtrades en una malla de 250 µm de di{metre de

porus i conservades en un sol pot amb etanol al 70%.

Figura 11. Cambra per mostrejar els macroinvertebrats de les parets als tancs de filtració biològica

de l’EDAR d’Empuriabrava.


Maig 2010

26

Fons del tanc

Al fons del tanc s’acumulen restes org{niques d’origen divers (detritus) i

sediments inorgànics que precipiten de manera contínua. Les comunitats epifítica i

d’invertebrats pot ser força diferent de la que es pot trobar a les parets i requereix

un mostreig addicional. El mètode de mostreig es basa en la mateixa cambra que

ha estat descrita per la recollida de mostres de les parets però amb unes vares

accessòries que permeten tancar la cambra quan aquesta es troba al fons del tanc

de manera similar a una draga (Figura 12). Per evitar recollir també els

invertebrats de la columna mentre es descendeix, la cambra es cobreix amb una

planxa de PVC que es retira amb l’ajut d’una corda quan s’arriba a uns 5 cm del

fons). En aquest cas, es recull una única mostra de 0.0093 m2 que equival a un

0.7% de la superfície del fons.

Figura 12. Cambra amb accessoris per mostrejar els macroinvertebrats del fons als tancs de

filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava.


Maig 2010

27

Invertebrats amb elevada mobilitat

Tot i que no es troben confinats a cap zona en particular, als tancs també es poden

trobar de manera puntual altres invertebrats amb una mobilitat elevada i unes

dimensions considerables, com heteròpters i coleòpters, entre d’altres. Aquests

organismes no poden ser capturats amb els mecanismes de mostreig detallats

prèviament perquè són massa ràpids i poc freqüents. Tenint en compte les

dimensions dels tancs, aquests organismes van ser capturats de manera selectiva

amb salabres de mida reduïda per evitar pertorbacions que afectessin

significativament el sistema biològic del tanc.

Anàlisi de les mostres

Es van recollir un total de 192 mostres de macroinvertebrats, equivalent a 4 dates

de mostreig de 4 línies de 4 tancs cada una i 3 zones cada tanc. Els

macroinvertebrats recollits a les mostres van ser identificats al laboratori amb un

microscopi estereoscòpic. En cas de ser necessari, els macroinvertebrats van ser

submostrejats de manera diferencial tenint en compte que es contessin un mínim

de 200 individus de cada grup per fracció de mostra (1/4 o 1/2). Els

macroinvertebrats van ser identificats fins a diferents categories taxonòmiques

d’acord amb un criteri funcional. Així doncs, els microcrustacis van ser identificats

fins a nivell d’ordre, a excepció dels cladòcers que van ser identificats a nivell de

gènere en el cas de Daphnia o família en la resta (Chydoridae). Els altres

invertebrats van ser identificats a nivell de gènere o categoria taxonòmica

superior, d’acord amb l’estadi de desenvolupament dels individus i la disponibilitat

de claus d’identificació.

La comparació de densitats entre dues i tres dimensions, equivalents a superfície

(parets i fons) i volum (columna d’aigua), són complexes i poden induir a confusió.

Així doncs, tenint en compte que, a diferència de la majoria d’ecosistemes naturals,

es donen unes dimensions del sistema mesurables directament i relativament

estables, les dades es van estandarditzar per unitat de tanc (individus/tanc). Les


Maig 2010

28

dades resultants es van utilitzar per determinar l’abund{ncia de cada grup de

macroinvertebrats i calcular diversos índexs de diversitat biològica com la riquesa

específica (S), l’índex de Shannon (H’) i l’equitabilitat (J’), considerats d’utilitat per

la gestió dels tancs i el projecte de filtració biològica en conjunt. També es van

calcular la proporció entre ostracodes i cladòcers (taxons dominants) i es va

assignar l’estratègia tròfica funcional predominant per cada taxó segons les dades

bibliogràfiques disponibles.

Anàlisis estadístiques

Es van utilitzar anàlisis de variància (ANOVAs) de dos factors per contrastar els

efectes de la data de mostreig (estiu, tardor, hivern i primavera), el tractament de

cobertura (cobert i exposat) i la posició de cada tanc en cada línia sobre les

abundàncies de macroinvertebrats, la proporció entre ostracodes i cladòcers i els

índexs de biodiversitat (riquesa taxonòmica, Shannon i equitabilitat). Les mitjanes

de cada grup es van comparar a posteriori amb el test S-N-K (Student Newman-

Keuls).

L’abund{ncia i la riquesa de macroinvertebrats per les 3 zones mostrejades a cada

tanc (columna d’aigua, parets i fons) es van comparar per mitj{ d’ANOVAs. Les

mitjanes de cada grup es van comparar a posteriori amb el test de Tukey (HSD).

Es va utilitzar una anàlisi de components principals (PCA) per explorar la

distribució dels taxons i les mostres entre tractaments i dates de mostreig i avaluar

la importància de les variables fisicoquímiques, microbiològiques i de cobertura.

Es va estudiar la relació entre els 3 taxons dominants als tancs (Ostracoda,

Chydoridae i Daphnia) i les diferents mesures de partícules en suspensió

(terbolesa, transmitància 254 i sòlids en suspensió) i microorganismes indicadors


Maig 2010

29

(E. coli, Clostridium i enterococs fecals) per mitj{ de correlacions d’Spearman (RS)1.

En les correlacions amb els microorganismes només es van considerar en l’an{lisi

aquelles mostres que presentaven una inactivació de microorganismes amb un

resultat que no fos total ni creixent per evitar subestimar la capacitat d’inactivació

i les interferències provocades per decalatges deguts al temps de residència

hidràulica dels tancs o possibles contaminacions al·lòctones (per exemple ocells

que defequen als tancs).

Les dades van ser log10 (x + 1) o arcsin - arrel quadrada (per percentatges)

transformades abans de les anàlisi sempre que va ser necessari per complir els

supòsits de normalitat i homoscedasticitat. Les ANOVAs d’un factor, les ANOVAs de

dos factors, els tests de Tukey i S-N-K i les correlacions d’Spearman es van calcular

amb el paquet estadístic PASW Statistics 18 (abans SPSS) i l’an{lisi d’ordenació

(PCA) amb el programa CANOCO 4.5.

1 El coeficient de correlació d’Spearman és una correlació no paramètrica que es pot utilitzar per avaluar l’associació o interdependència entre dues variables aleatòries quan no es compleix la normalitat bivariabl e i, sobretot, si no es dóna linealitat però sí monotonia (creixent o decreixent). Aquest test recodifica els valors amb ordres de manera que no requereix cap trans formació prèvia.


Maig 2010

30

RESULTATS I DISCUSSIÓ

Variables fisicoquímiques

Les variables mesurades per EMACBSA2 durant les dates de mostreig d’aquest

estudi mostren com els valors de pH augmentaven de manera progressiva i

consistent al llarg dels 4 tancs de cada línia a totes les dates de mostreig, entre 1.0 i

2.6 unitats de pH d’increment al final de cada línia respecte l’efluent secundari

(Figura 13). S’ha trobat una pauta similar per les concentracions d’oxigen dissolt3

que, juntament amb la variació del pH, es podrien explicar per l’activitat

fotosintètica dels productors primaris dels tancs, responsable d’un desplaçament

en l’equilibri del sistema bicarbonat com a resultat de la fixació de CO2. A més,

s’observa com aquest augment de pH era superior als tancs de les 2 línies

exposades a la llum solar (A i B) respecte les 2 cobertes (C i D), presumiblement

perquè una major irradiació solar permet el desenvolupament d’una comunitat

algal més important, tal i com mostra un altre estudi paral·lel [Serra et al. 2010].

També d’acord amb aquest estudi, s’observa una clara variabilitat estacional en la

qual l’increment de pH és més accentuat a la primavera i més atenuat a l’hivern.

Aquest increment de pH suposa un risc que ha de ser controlat perquè amb valors

per sobre de 9, l’amoni pot reaccionar químicament per formar amoníac, un

compost altament tòxic per a la vida aquàtica que podria afectar la comunitat

d’organismes filtradors.

2 Per informació més detallada sobre les variabl es fisicoquímiques i microbiològiques de l’estudi de mesocosmos de filtració biològica consulteu Balés [2008], Colom [2008] i Serra et al. [2010].

3 No presentades en aquest estudi perquè no es disposa de dades per a totes les dates de mostreig.


Maig 2010

31

Figura 13. Valors de pH a l’efluent secundari (E) i als tancs de l’estudi de mesocosmos de filtració

biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i

abril). Les línies cobertes (C i D) es destaquen amb un ombrejat gris. [Dades: EMACBSA]

La variació dels valors de conductivitat elèctrica era més similar entre les línies

exposades i les cobertes però no era consistent al llarg d’una mateixa línia per

totes les dates de mostreig (Figura 14). Aquesta inconsistència es podria explicar

per la combinació dels efectes de la temperatura i les precipitacions. Per una

banda, la temperatura incrementa l’evaporació i contribueix a concentrar els ions

responsables de la conductivitat al llarg d’una mateixa línia, tal i com es pot

observar a l’estiu. Les precipitacions, molt abundants durant el mostreig de

l’octubre, en canvi, dilueixen aquests ions i fan disminuir la conductivitat. Aquests

dos factors també influeixen sobre els valors de conductivitat de l’efluent però

queden en segon terme en comparació als efectes de l’ocupació turística i els seus

h{bits de consum d’aigua. A més a més, el clavegueram per on circulen les aigües

residuals que rep l’EDAR d’Empuriabrava també pot ser afectat per infiltracions

marines i, puntualment, es poden produir episodis de valors de conductivitat

extremadament elevats (per sobre de 10,000 µS/cm), tal i com es va observar

durant el mostreig de gener de 2010.

6

7

8

9

10

11

E A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4 C1 C2 C3 C4 D1 D2 D3 D4

pH

tank

July October January April


Maig 2010

32

Figura 14. Valors de conductivitat elèctrica a l’efluent secundari (E) i als tancs de l’estudi de

mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els mostreigs de 2009 (juliol i

octubre) i 2010 (gener i abril). Les línies cobertes (C i D) es destaquen amb un ombrejat gris.

[Dades: EMACBSA]

Segons estudis anteriors [Kampf, comunicació personal], el sistema experimental

de filtració biològica sembla reduir de manera considerable els sòlids en suspensió

originats a l’EDAR. En canvi, la concentració total de sòlids en suspensió al

mesocosmos d’Empuriabrava tendia a ser superior al darrer tanc de cada línia

respecte l’efluent secundari com a conseqüència de la proliferació d’organismes

planctònics [Serra et al. 2010](Figura 15).

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000


con

du

ctiv

ity

(µS/

cm)

tank



Maig 2010

33

Figura 15. Concentracions de sòlids en suspensió a l’efluent secundari (E) i als tancs de l’estudi de



[Dades: EMACBSA]

S’observa una tendència a reduir la terbolesa, indicador de matèria particulada en

suspensió, a l’aigua dels tancs respecte l’efluent secundari (Figura 16). Estudis

paral·lels realitzats amb una intensitat de mostreig major entre els anys 2008 i

2010 han mostrat com aquesta reducció de terbolesa sovint és superior al 70% i

no difereix substancialment entre les línies exposades i les descobertes [Serra et al.

2010].

0

1

2

3

4

5

6


susp

en

de

d s

olid

s (m

g/L)

tank



Maig 2010

34

Figura 16. Valors de terbolesa a l’efluent secundari (E) i als tancs de l’estudi de mesocosmos de

filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i 2010

(gener i abril). Les línies cobertes (C i D) es destaquen amb un omb rejat gris. [Dades: EMACBSA]

La tendència dels valors de transmitància per cada línia no sembla ser consistent,

però s’observa una tendència a disminuir al llarg d’una mateixa línia,

probablement com a conseqüència de la proliferació d’algues fitoplanctòn iques

[Balés 2008] (Figura 17).

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0


turb

idit

y (N

TU)

tank



Maig 2010

35

Figura 17. Valors de percentatge de transmit{ncia a 254 nm a l’efluent secundari (E) i als tancs de

l’estudi de mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els mostreigs de

2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i abril). Les línies cobertes (C i D) es destaquen amb un

ombrejat gris. [Dades: EMACBSA]

Les concentracions de nitrogen total presentaven una tendència general a

disminuir al llarg de cada línia de tractament (Figura 18). Una excepció destacable

s’observa durant el mostreig d’abril de 2010, quan la concentració de nitrogen

total augmentava al llarg de totes les línies. Tot i això, en aquesta data de mostreig,

la concentració de nitrogen es va reduir considerablement als primers tancs de

totes les línies respecte l’efluent i a 3 de les 4 línies la concentració de sortida va

ser inferior que la d’entrada.

50

55

60

65

70

75

80

85


tran

smit

ance

at

25

4 n

m (

%)

tank



Maig 2010

36

Figura 18. Concentracions de nitrogen total a l’efluent secundari (E) i als tancs de l’estudi de

mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els mostreigs de 2009 ( juliol i


[Dades: EMACBSA]

Les concentracions de fòsfor total analitzades durant les dates de mostreig també

presentaven una clara tendència a disminuir en algunes ocasions, però aquesta

pauta no és gaire freqüent al llarg de l’any com a conseqüència de possibles

constriccions estequiomètriques i processos de remineralització segons els

resultats dels altres estudis paral·lels [Balés 2008] i també a la seva resuspensió

sota condicions d’anòxia, afavorides per les temperatures elevades (Figura 19).

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18


tota

l N (

mg/

L)

tank



Maig 2010

37

Figura 19. Concentracions de fòsfor total a l’efluent secundari (E) i als tancs de l’estudi de



[Dades: EMACBSA]

0

2

4

6

8

10

12

14

16


tota

l P (

mg/

L)

tank



Maig 2010

38

Microbiologia

El sistema de filtració biològica presentava una eficiència d’inactivació de

microorganismes indicadors molt elevada i consistent. Aquesta capacitat de

desinfecció era especialment marcada en el cas d’Escherichia coli, que sovint

presentava concentracions inferiors al límit de detecció en mostres de 100 mL a

partir del segon tanc de cada línia (Figura 20). Segons els resultats utilitzats en

aquest estudi i els presentats en anteriors treballs [Colom 2008], a la primavera i a

l’hivern s’aconseguien concentracions d’E. coli per sota del límit de detecció als

primers tancs de cada línia, però l’eficiència d’inactivació era més elevada a l’estiu

perquè la concentració de microorganismes a l’efluent era força superior. Els

augments de concentració de microorganismes al llarg d’una mateixa línia en

determinades ocasions es poden explicar pel fet que existeix un dia de diferència

entre cada tanc i el següent sumat a la variabilitat de l’efluent, però també es pot

atribuir al fet que els tancs es troben exposats al medi i, per tant, a les defecacions

dels ocells, amb concentracions de microorganismes que poden ser relativament

importants en relació al volum dels tancs. Per una altra banda, s’observa una

tendència a que aquesta reducció sigui més acusada a les línies exposades a la

irradiació solar que a les cobertes, tot i que aquesta apreciació hauria de ser

confirmada a partir de l’an{lisi d’una base de dades més {mplia.

Aquestes pautes també s’observen per als altres microorganismes contemplats

(Clostridium, bacteriòfags somàtics i enterococs fecals), tot i que en aquests casos

l’eficiència de reducció pot ser inferior perquè es tracta d’organismes amb una

major resistència (Figures 21 a 23).


Maig 2010

39

Figura 20. Concentracions d’E. coli a l’efluent secundari (E) i als tancs de l’estudi de mesocosmos

de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i

2010 (gener i abril). Les línies cobertes (C i D) es destaquen amb un ombrejat gris. [Dades:

EMACBSA]

Figura 21. Concentracions de Clostridium a l’efluent secundari (E) i als tancs de l’estudi de



[Dades: EMACBSA]

0

1

2

3

4

5

6


E. c

oli

(lo

g cf

u/1

00

mL)

tank


0

1

2

3

4

5


Clo

stri

diu

m (

log

cfu

/10

0 m

L)

tank



Maig 2010

40

Figura 22. Concentracions de bacteriòfags som{tics a l’efluent secundari (E) i al tanc 4 de cada línia

de l’estudi de mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els mostreigs de

2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i abril). Les línies cobertes (C i D) es destaquen amb un

ombrejat gris. [Dades: EMACBSA]

Figura 23. Concentracions d’enterococs fecals a l’efluent secundari (E) i als tancs de l’estudi de



[Dades: EMACBSA]

0

1

2

3

4

5


som

atic

bac

teri

op

hag

ue

s (l

og

cfu

/10

0

mL)

tank


0

1

2

3

4

5


fae

cal e

nte

roco

ccu

s (l

og

cfu

/10

0 m

L)

tank



Maig 2010

41

Productors primaris i detritus

La superfície de l’aigua dels tancs del mesocosmos es trobava lliure d’algues i

plantes flotants la major part del temps. Això comporta que tant la columna d’aigua

com les parets i el fons del compartiment gran dels tancs es trobaven exposats a la

irradiació solar almenys durant algunes hores del dia i, per tant, es donaven les

condicions adequades per al desenvolupament de productors primaris en aquestes

zones. Cal tenir en compte, però, que les acumulacions d’algues filamentoses i de

llenties d’aigua són retirades amb certa regularitat però sense quantificar, de

manera que aquestes dades no es poden relacionar fàcilment amb les condicions

ambientals.

Les algues filamentoses que creixen al fons i a les parets formen un entramat de

filaments molt dens que retenen part de l’oxigen generat per la fotosíntesi i altres

gasos que fan disminuir la densitat de les aglomeracions d’algues filamentoses i les

mantenen surant en superfície (Figura 24). Durant les dates de mostreig, el

percentatge de cobertura d’algues filamentoses en superfície va oscil·lar entre

absència total, als tancs de les línies cobertes al juliol de 2009, i un 45% en algun

tanc de les línies exposades durant la mateixa data, tot i que aquest percentatge

hauria arribat a valors propers al 100% si no s’haguessin retirat (Figura 25).

Aquestes algues filamentoses poden proporcionar substrat per diversos

organismes sèssils o vinculats al substrat, com ostracodes o hidres, i refugi a les

poblacions de Daphnia, tot i que també podrien limitar l’espai útil al zoopl{ncton si

assolissin biomasses prou importants.


Maig 2010

42

Figura 24. Detall d’una aglomeració d’algues filamentoses surant a la superfície de l’aigua gr{cies a

la formació de bombolles d’aire als tancs de l’estudi de mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR

d’Empuriabrava durant el mostreig d’abril de 2010.


Maig 2010

43

Al mostreig de juliol, la superfície de l’aigua dels tancs de les dues línies cobertes,

sobretot els de la línia C, es trobava coberta per una pel·lícula densa i continua

d’algues microscòpiques (nèuston) que no permetien que hi arribés la irradiació

solar al fons del tanc (Figura 26). Els tancs de les línies exposades probablement

també tenien una cobertura important d’algues filamentoses i llenties d’aigua del

gènere Lemna fins dues setmanes abans del mostreig de juliol, moment en el qual

es va fer una neteja acurada dels tancs. L’octubre de 2009, la proliferació de Lemna

tenia un efecte similar sobre la llum però en aquest cas la cobertura era menor,

amb un màxim del 40% i una mitjana del 14%, i afectava la majoria dels tancs de

les 4 línies.

Figura 25. Percentatges de cobertura mitjana de productors primaris a la superfície de l’aigua per

cada línia de l’estudi de mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els

mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i abril). Les línies cobertes (C i D) es destaquen

amb un ombrejat gris.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

A B C D A B C D A B C D A B C D


me

an w

ate

r su

rfac

e c

ove

rage

(%)

filamentous algae neustonic algae Lemna bare


Maig 2010

44

Figura 26. Detall de les algues desenvolupades al nèuston als tancs de les línies C i D del

mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant el mostreig de juliol de 2009.

Destaca el fet que mentre la majoria de tancs presentaven una cobertura molt

elevada d’algues filamentoses a les parets, fins i tot total, en alguns tancs aïllats,

sobretot de les línies exposades (A i B), la cobertura d’algues filamentoses era

pràcticament nul·la (Figura 27). En aquests casos s’observaven, en canvi, halos

d’inhibició sobre la comunitat epifítica, probablement provocats per alguna alga o

fong tòxic no identificats en aquest estudi (Figura 28).

El perífiton s’estenia per gairebé tota la superfície de les parets, en un estrat

inferior al de les algues filamentoses i, sobretot, on aquestes darreres es trobaven

poc desenvolupades. Tan sols es va observar superfície sense cobertura als tancs

de la línia C al juliol, possiblement com a conseqüència de l’absorció de la major

part de la llum per la malla i les algues flotants, o bé en una franja superior de poc

més d’un centímetre derivada d’un increment sobtat del volum d’aigua provocat

per les precipitacions o una connexió entre tancs puntualment deficient (Figura

29).


Maig 2010

45

Figura 27. Percentatges de cobertura mitjana de productors primaris fixats a les parets per cada

línia de l’estudi de mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els



Figura 28. Halo d’inhibició a les parets dels tancs B3 i B4 a l’estudi de mesocosmos de filtració

biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant el mostreig de juliol de 2009.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100



me

an w

alls

co

vera

ge (%

)

filamentous algae perifiton bare


Maig 2010

46

Figura 29. Augment sobtat del nivell de l’aigua provocat per les precipitacions a l’estudi de

mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant el mostreig d’octubre de 2009.

El fons dels tancs es trobava majoritàriament ocupada per detritus i algues

filamentoses (Figura 30). El perífiton ocupava una superfície més aviat simbòlica,

però esporàdicament podia assolir percentatges de cobertura al voltant del 75%,

tal i com es va observar en alguns tancs de les línies exposades al juliol de 2009.

Aquest desenvolupament possiblement era conseqüència de la neteja d’algues

filamentoses i de la primera purga de fangs que es va fer uns dies abans del

mostreig, després de 2 anys de funcionament.

La distribució dels detritus al fons dels tancs era força heterogènia a tots els tancs i

durant totes les dates de mostreig. Tot i que no s’ha fet cap analítica específica, la

revisió de les mostres de macroinvertebrats recol·lectats al fons dels tancs ha

permès constatar que els detritus es trobaven dominats per matèria orgànica fina

que no era retinguda per la malla de 250 µm i per conquilles de cargols i una gran

quantitat d’exosquelets, per muda o per mort, de cladòcers, especialment de

quidòrids, i sobretot ostracodes en proporció variable en funció de cada mostra

(Figura 31). Es tracta, per tant, d’un substrat molt ric en carbonats de calci i

possiblement també en magnesi i estronci, elements acumulats de manera natural

a les conquilles dels ostracodes.


Maig 2010

47

Figura 30. Percentatges de cobertura mitjana de productors primaris i detri tus al fons del tanc per

cada línia de l’estudi de mesocosmos de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els



Figura 31. Detall de les restes de conquilles d’ostracodes , cladòcers i Physa acumulades al fons dels

tancs de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els mostreigs de 2009 (juliol i

octubre) i 2010 (gener i abril).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100



me

an b

ott

om

co

vera

ge (%

)

filamentous algae perifiton detritus bare


Maig 2010

48

Macroinvertebrats

Composició taxonòmica

A les 192 mostres recollides durant els 4 mostreigs realitzats durant els anys 2009

i 2010 als tancs de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava es van

comptabilitzar un total de 120,564 invertebrats pertanyents a 24 taxons de

diferents categories taxonòmiques (Taula 1).

Taula 1. Grups taxonòmics identificats als tancs de filtració biològica de l'EDAR d'Empuriabrava durant els mostreigs de juliol i octubre de 2009 i gener i abril de 2010.

Fílum o classe

Subclasse o ordre

Família Espècie, gènere,

subfamília o tribu Grup taxonòmic

Crustacea Cladocera Chydoridae Chydoridae

Daphniidae Daphnia Daphnia sp.

Copepoda Copepoda

Ostracoda Ostracoda

Insecta Ephemeroptera Baetidae Cloeon inscriptum Cloeon inscriptum

Heteroptera Corixidae Sigara Sigara sp.

Gerridae Gerris Gerris sp.

Coleoptera Dytiscidae Acilius Acilius sp. (adult)

Hidrophilidae Berosus Berosus sp. (larva)

Laccobius Laccobius sp. (larva)

Diptera Chironomidae Chironomini Chironomini

Orthocladiinae Orthocladiinae

Tanypodinae Tanypodinae

Tanytarsini Tanytarsini

Ceratopogonidae Ceratopogoninae Ceratopogoninae

Ephydridae Ephydridae

Aracnida Hydracarina* Hydracarina

Gastropoda Physidae Physa Physa sp.

Oligochaeta Naididae Naididae

Bryozoa Bryozoa

Cnidaria Hydridae Hydra Hydra sp.

Nematoda Nematoda

Turbellaria Turbellaria

Nemertea Nemertea

* el grup dels hidràcars és un grup artificial format per àcars aquàtics de diverses famílies.


Maig 2010

49

La composició taxonòmica va resultar ser relativament estable al llarg dels 4

mostreigs realitzats (Figura 32). Els quidòrids (família Chydoridae, amb una

espècie clarament dominant i una altra d’ocasional), les d{fnies (predominantment

Daphnia magna), els ostracodes (Ostracoda, amb tres espècies dominants i una

altra d’ocasional) i els cargols físids (Physa sp.) van ser presents a tots els tancs i a

totes les dates (Figura 33). Per contra, el sabater Gerris i el coleòpter Acilius, només

van aparèixer una sola vegada durant els 4 mostreigs.

Figura 32. Percentatges d’aparició dels taxons identificats a l’estudi de mesocosmos de filtració

biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i

abril).

Figura 33. Espècies de microcrustacis dominants a l es mostres del mesocosmos de l’EDAR

d’Empuriabrava durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i abril).

0

25

50

75

100

Ch

ydo

rid

ae

Dap

hn

ia s

p.

Co

pe

po

da

Ost

raco

da

Clo

eo

n in

scri

ptu

m

Siga

ra s

p.

Ge

rris

sp

.

Aci

lius

sp.

Be

rosu

s sp

.

Lacc

ob

ius

sp.

Ch

iro

no

min

i

Ort

ho

clad

iinae

Tan

ypo

din

ae

Tan

ytar

sin

i

Ce

rato

po

gon

inae

Eph

ydri

dae

Hyd

raca

rin

a

Ph

ysa

sp.

Nai

did

ae

Bry

ozo

a

Hyd

ra s

p.

Ne

mat

od

a

Turb

ella

ria

Ne

me

rte

a

fre

qu

en

cy (%

)


Maig 2010

50

Els resultats mostren diferències quant a composició taxonòmica entre les línies

cobertes i les exposades a la irradiació solar. La majoria dels taxons eren presents

en almenys algun tanc dels dos tractaments, però hi havia 8 taxons que apareixien

als tancs de les línies exposades però no a les cobertes. Per contra, tan sols 1 taxó

va aparèixer als tancs coberts però no als exposats (Taula 2). Tots els taxons que

eren presents als tancs exposats i no als coberts eren insectes amb fase adulta

capaç de dispersar-se per via aèria. Hi destaquen per la seva abundància la

subfamília de quironòmids Orthocladiinae i l’efemeròpter bètid Cloeon inscriptum.

Aquesta diferència de composició taxonòmica es podria explicar pel fet q ue la

malla que cobreix els tancs de les línies C i D podria actuar a mode de pantalla que

no deixaria detectar la presència d’aigua on fer la posta a les femelles adultes

fecundades.

Taula 2. Taxons presents només en un dels dos tractaments (exposat - cobert) als tancs de filtració biològica de l'EDAR d'Empuriabrava durant els mostreigs de juliol i octubre de 2009 i gener i abril de 2010.

exposat (A i B) cobert (C i D)

Acilius sp. Bryozoa Berosus sp.

Ceratopogoninae

Cloeon inscriptum

Gerridae sp.

Laccobius sp.

Tanypodinae

Un altre aspecte a destacar és l’absència total de larves de mosquit durant les dates

de mostreig, malgrat la proximitat de diversos focus de dispersió, la presència

d’altres famílies de l’ordre dels dípters, com quironòmids i ceratopogònids, i unes

condicions de disponibilitat d’aliment i d’h{bitat aparentment adequades per al

seu desenvolupament.


Maig 2010

51

Abundància

Durant els 4 mostreigs realitzats els anys 2009 i 2010 al mesocosmos de l’EDAR

d’Empuriabrava, els taxons que van presentar una major abund{ncia mitjana amb

diferència van ser, en aquest ordre, els ostracodes, els quidòrids i Daphnia (Figura

34). Aquest resultat contrasta amb els resultats de tots els estudis fets en aquest

mesocosmos perquè fins ara només s’havia contemplat la comunitat de la columna

d’aigua, menystenint les comunitats que es desenvolupen a les parets i al fons dels

tancs. Per contra, Gerris i Acilius van ser els dos taxons més rars, representats amb

només un individu en el conjunt de les mostres, en concordança amb la freqüència

d’aparició als tancs (Figura 32).

Figura 34. Abund{ncia mitjana (± SEM) dels taxons identificats a l’estudi de mesocosmos de

filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i 2010

(gener i abril).

0,01

0,10

1,00

10,00

100,00

1000,00

10000,00

100000,00

1000000,00

Ch

ydo

rid

ae

Dap

hn

ia s

p.

Co

pe

po

da

Ost

raco

da

Clo

eo

n in

scri

ptu

m

Siga

ra s

p.

Ge

rris

sp

.

Aci

lius

sp.

Be

rosu

s sp

.

Lacc

ob

ius

sp.

Ch

iro

no

min

i

Ort

ho

clad

iinae

Tan

ypo

din

ae

Tan

ytar

sin

i

Ce

rato

po

gon

inae

Eph

ydri

dae

Hyd

raca

rin

a

Ph

ysa

sp.

Nai

did

ae

Bry

ozo

a

Hyd

ra s

p.

Ne

mat

od

a

Turb

ella

ria

Ne

me

rte

a

me

an a

bu

nd

ance

(in

d./

tan

k)


Maig 2010

52

Durant l’estudi, l’abund{ncia total de macroinvertebrats per tanc va oscil·lar entre

73,989 individus/tanc (tanc C3 al gener) i 1,077,668 individus/tanc (tanc B4 a

l’abril). A part dels ostracodes, els quidòrids i Daphnia, també van ser abundants

els copèpodes, el cargol Physa, diversos subgrups de quironòmids (subfamília

Orthocladiinae i tribus Chironomini i Tanytarsini) i, en determinades dates, també

els oligoquets naídids i els hidràcars.

L’abund{ncia total de macroinvertebrats era força variable però segons l’ANOVA

de dos factors (n = 64) per tractament i data, no s’observa cap pauta que diferenciï

significativament les 2 línies exposades a la irradiació del sol (línies A i B) de les 2

cobertes (línies C i D; p = 0.468; Figura 35). Tot i això, estudis previs han observat

que la mida mitjana de les dàfnies era superior a les línies exposades que a les

cobertes [Serra et al. 2010].

Sí s’observen, en canvi, diferències entre les 4 dates de mostreig (p < 0.0005) i,

segons el test S-N-K, es deuen a que l’abund{ncia mitjana per les mostres del gener

era significativament inferior a la mitjana de les altres 3 dates. Aquesta diferència

molt probablement era conseqüència de les baixes temperatures del mes de gener ,

clarament per sota del rang òptim de Daphnia (entre 10 i 24 °C [Serra et al. 2010];

Figura 36). Tot i això, cal tenir en compte que l’important increment de

conductivitat que es va donar en aquesta data també podria haver tingut efectes

negatius sobre l’abund{ncia de macroinvertebrats.

La interacció entre tractament i data de mostreig no era significativa (p = 0.394).


Maig 2010

53

Figura 35. Abundància mitjana (± SEM) de cada grup de macroinvertebrat per cada línia durant els

mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i abril) als tancs de filtració biològica de l’EDAR

d’Empuriabrava. Les lletres indiquen els grups amb mitjanes homogènies segons el test S-N-K. Les

línies cobertes (C i D) es destaquen amb un ombrejat gris.

Figura 36. Formació de cristalls de gel a la superfície de l’aigua dels tancs de filtració biològica de

l’EDAR d’Empuriabrava a les 10 del matí durant el mostreig de gener de 2010.

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

AJul

B C D AOct

B C D AJan

B C D AApr

B C D

me

an a

bu

nd

ance

(in

div

idu

als/

tan

k)

Gerris sp.Acilius sp.TanypodinaeEphydridaeCeratopogoninaeLaccobius sp.BryozoaNematodaBerosus sp.TurbellariaCloeon inscriptumNemerteaHydra sp.Sigara sp.TanytarsiniChironominiHydracarinaOrthocladiinaePhysa sp.CopepodaNaididaeDaphnia sp.ChydoridaeOstracoda

a a ab


Maig 2010

54

Per una altra banda, els resultats mostren com les diferències en l ’abund{ncia

mitjana de macroinvertebrats entre els 4 tancs de cada línia també eren

significatives (p = 0.021; Figura 37). Concretament, els tancs en posició 1 eren

significativament diferents dels de la posició 4 però, en canvi, ni un ni l’altre no

eren diferents dels que es troben en posició 2 i 3. A més, les diferències entre els

tancs variaven en funció de la data de mostreig (p < 0.0005), es a dir, a l’estiu i a la

primavera l’abund{ncia de macroinvertebrats era més gran al darrer tanc que al

primer, mentre que a la tardor i a l’hivern, era a l’inversa.

Figura 37. Abundància mitjana (± SEM) de macroinvertebrats per cada tanc agrupats per l a seva

posició en cada línia durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i abril) als tancs

de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava. Les lletres indiquen els grups amb mitjanes

homogènies segons el test S-N-K.

Aquesta variabilitat temporal es pot deure a diversos factors no controlats i no

necessàriament lligats al procés de depuració. A l’octubre, per exemple, s’observa

una tendència a que les abundàncies siguin considerablement superiors al primer

tanc de cada línia respecte la resta a totes les línies. Aquesta pauta però, molt

probablement era conseqüència de que els tancs no es trobaven ben connectats el

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

900000

1000000

1 2 3 4

abu

nd

ance

(in

div

idu

als/

tan

k)

Jul

Oct

Jan

Apr

a a, b a, b b


Maig 2010

55

dia del mostreig, tal i com es va poder constatar amb les diferències de nivell de la

columna d’aigua entre tancs d’una mateixa línia i fins i tot entre els dos

compartiments d’un mateix tanc (Figura 38).

Figura 38. Diferència de nivell (3 cm) de la columna d’aigua entre el compar timent principal i el

secundari al tanc D1 durant el mostreig d’octubre de 2009.

Per una altra banda, també s’observen diferències significatives entre les diferents

zones mostrejades als tancs (ANOVA, n = 64, p < 0.0005; Figura 39). Concretament,

la màxima abundància de macroinvertebrats es va donar a les parets dels tancs

(Tukey, p < 0.0005), que de mitjana era 3 vegades superior a l’abund{ncia de la

columna d’aigua i a la del fons. A les parets, els invertebrats més abundants amb

diferència eren sempre els ostracodes i, en segon lloc, també els quidòrids

(Chydoridae). Les poblacions de Physa tenien sempre una abundància

substancialment menor però la seva importància també era de destacar donada la

mida considerable que poden assolir els adults en comparació als grups

dominants.


Maig 2010

56

A la columna d’aigua, es desenvolupa el gruix de la població de Daphnia, que

acostuma a ser el taxó dominant. Tot i això també poden assolir abundàncies

importants els ostracodes i els quidòrids però sobretot gr{cies a l’h{bitat que els

proporcionen les algues filamentoses perquè es tracta d’organismes clarament

associats al substrat i que rarament neden entre dues aigües (Figura 40).

Al fons dels tancs es van assolir les abundàncies de macroinvertebrats més baixes,

fins a menys de 30,000 individus/tanc a l’octubre. L’acumulació de detritus i

conquilles d’ostracodes, cladòcers i cargols fan d’aquesta una zona gens òptima per

a la majoria dels grups de macroinvertebrats, mentre que són un hàbitat preferent

per d’altres, com els ostracodes, clarament dominants, els oligoquets naídids i els

quironòmids vermells (tribu Chironomini), especialment adaptats a condicions

d’acumulació de matèria org{nica i anòxia.

Figura 39. Abundància de cada grup de macroinvertebrat per cada zona (columna d’aigua, parets i

fons del tanc) durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i abril) als tancs de

filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava. Les lletres indiquen els grups amb mitjanes

homogènies segons el test de Tukey.

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

column walls bottom

me

an a

bu

nd

ance

(in

div

idu

als/

tan

k)

zone

Gerris sp.

Acilius sp.

Tanypodinae

Ephydridae

Ceratopogoninae

Laccobius sp.

Bryozoa

Nematoda

Berosus sp.

Turbellaria

Cloeon inscriptum

Nemertea

Hydra sp.

Sigara sp.

Tanytarsini

Chironomini

Hydracarina

Orthocladiinae

Physa sp.

Copepoda

Naididae

Daphnia sp.

Chydoridae

Ostracoda

a b a


Maig 2010

57

Figura 40. Concentració d’ostracodes al voltant d’una mata d’algues filamentoses en l a superfície

de la columna d’aigua durant el mostreig de juliol de 2009 als tancs de filtració biològica de l’EDAR

d’Empuriabrava.


Maig 2010

58

Biodiversitat

La riquesa taxonòmica del conjunt dels tancs de filtració biològica era relativament

baixa en comparació amb altres ecosistemes naturals. Com ja s’ha esmentat

anteriorment, es van identificar un total de 24 taxons pertanyents a diferents

categories taxonòmiques que equivalen a aproximadament 40 espècies diferents

(no identificades en aquest estudi).

La riquesa taxonòmica (S) presentava diferències significatives entre les diferents

dates de mostreig (ANOVA de dos factors, n = 64, p < 0.0005; Figura 41).

Concretament, era superior a l’octubre (mitjana de 11.6 i rang entre 9 i 14 taxons)

que a les altres dates de mostreig (mitjana entre 8.9 i 9.7 i rang entre 6 i 13),

probablement com a conseqüència del cicle vital de les espècies presents als tancs.

En contraposició a l’abund{ncia, la riquesa taxonòmica també era

significativament diferent entre els dos tractaments de cobertura (p < 0.0005),

però no es dóna, en canvi, interacció entre la cobertura i la data de mostreig (p =

0.059). La riquesa taxonòmica era major als tancs exposats (mitjana de 10.6 i rang

entre 7 i 14) que als coberts (mitjana de 9.1 i rang entre 6 i 13), principalment com

a conseqüència de la dificultat que suposa la malla que cobreix els tancs de les

línies C i D per a la colonització de molts insectes.


Maig 2010

59

Figura 41. Riquesa taxonòmica (S) per cada tanc durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i

2010 (gener i abril) als tancs de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava. Les línies cobertes (C

i D) es destaquen amb un ombrejat gris. Les lletres indiquen els grups amb mitjanes homogènies

segons el test S-N-K.

La riquesa taxonòmica també presentava diferències significatives entre les 3

zones mostrejades a cada tanc (ANOVA, n =64, p < 0.0005), amb una mitjana més

elevada a les parets respecte la columna d’aigua i el fons (Figura 42). Aquesta

pauta també es compleix en termes absoluts. Durant les 4 dates de mostreig, a les

parets es van trobar 3 taxons més que a la columna d’aigua i 2 més que al fons

(Taula 3). A més, la riquesa taxonòmica de la columna d’aigua encara hauria estat

més baixa si en la recollida de mostres s’haguessin evitat les algues filamentoses i

les llenties d’aigua, on s’adhereixen invertebrats que rarament es troben entre

dues aigües, com les hidres o els cargols, entre d’altres.

56789

101112131415

A1 A2 A3 A4 B1 B2 B3 B4 C1 C2 C3 C4 D1 D2 D3 D4

taxo

no

mic

ric

hn

ess

(S)

tank

July (a) October (b) January (a) April (a)


Maig 2010

60

Figura 42. Riquesa taxonòmica (S) total i mitjana (± SEM) per cada tractament durant els mostreigs

de 2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i abril) als tancs de filtració biològica de l’EDAR

d’Empuriabrava. Les lletres indiquen els grups amb mitjanes homogènies segons el test de Tukey.

0

5

10

15

20

25

total mean total mean total mean

column walls bottom

taxo

no

mic

ric

hn

ess

(S)

S

other

Insecta

Crustacea

a b a


Maig 2010

61

Taula 3. Ubicació dels taxons presents a les 3 zones mostrejades als tancs de filtració biològica de l'EDAR d'Empuriabrava durant els mostreigs de juliol i novembre de 2009 i gener i abril de 2010.

Columna d'aigua

parets fons

Chydoridae

Daphnia spp.

Copepoda

Ostracoda

Cloeon inscriptum

Sigara sp.

Gerris sp. *

Acilius sp. (adult)

Berosus sp. (larves)

Laccobius sp. (larves)

Chironomini

Orthocladiinae

Tanypodinae

Tanytarsini

Ceratopogoninae

Ephydridae

Hydracarina

Physa sp.

Naididae

Bryozoa

Hydra sp.

Nematoda

Turbellaria

Nemertea

* Registrat a la superfície de la pel·lícula d’aigua

Les mostres recollides durant els mostreigs del període 2009 – 2010 presentaven

una gran dominància per part dels ostracodes, els quidòrids i les dàfnies, tal i com

denoten uns valors de l’índex de Shannon (H’) relativament baixos (Figura 43). La

diversitat de Shannon era significativament menor al juliol (0.84) i a l’abril (0.73)


Maig 2010

62

respecte l’octubre (1.09) i el gener (1.11; ANOVA de dos factors, n = 64, p = 0.002).

En canvi, no es van observar diferències significatives entre els tancs exposats a la

llum solar i els coberts (p = 0.284). Sí es donava, però, interacció entre aquests dos

factors (p = 0.023), indicant que es pot donar una diferència significativa entre els

tractaments en alguna data de mostreig. Així doncs, només s’observen diferències

significatives al juliol entre les mostres corresponents als tancs exposats (0.96) i

les dels tancs coberts (0.71; ANOVA, n = 16, p = 0.034).

Figura 43. Índex de Shannon (H’) per cada tanc durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i




La mitjana per l’equitabilitat de Pielou (J’) era significativament més elevada al

gener (0.51) respecte la mitjana del juliol (0.37) i la de l’abril (0.34) però similar a

la d’octubre (0.44), aquesta darrera també similar a la del juliol i a la de l’abril

(ANOVA de dos factors, n = 64, p = 0.002; Figura 44). Això indica que al gener, amb

unes abundància, riquesa taxonòmica i diversitat de Shannon més baixes que a les

altres dates de mostreig, els diferents taxons eren més equitatius, es a dir, els

individus es repartien d’una manera més proporcionada entre els diferents taxons.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8


Shan

no

n d

ive

rsit

y (H

')

tank

July (a) October (b) January (b) April (a)


Maig 2010

63

De manera similar a la diversitat de Shannon, no s’observen diferències

significatives entre els dos tractaments d’exposició solar (p = 0.062) i alhora es

dóna una interacció entre els dos factors (p = 0.019). Només s’observen diferències

significatives a l’abril entre les mostres corresponents als tancs exposats (0.36) i

les dels tancs coberts (0.48; ANOVA, n = 16, p = 0.049).

Figura 44. Equitabilitat de Pielou (J’) per cada tanc durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i




0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8


Pie

lou

eve

nn

ess

(J'

)

tank

July (a) October (a, b) January (b) April (a)


Maig 2010

64

Estratègies tròfiques

En general, les dues estratègies tròfiques clarament dominants als tancs de

filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava durant els mostreigs de 2009 i 2010

eren la recol·lecció i la filtració, en aquest ordre, principalment com a

conseqüència de la domin{ncia d’ostracodes i de cladòcers (Daphnia i Chydoridae),

respectivament (Figura 45).

Figura 45. Abundància dels diferents grups tròfics funcionals dels macroinvertebrats per cada línia

durant els mostreigs de 2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i abril) als tancs de filtració biològica

de l’EDAR d’Empuriabrava. Les línies cobertes (C i D) es destaquen amb un ombrejat gris.

Entre els 4 grups tròfics que es van detectar durant els mostreigs fets els anys

2009 i 2010, el nombre de taxons considerats brostejadors, recol·lectors i

filtradors eren molt inferior al de depredadors (Taula 4). No obstant, els taxons

representants d’aquest darrer grup presentaven unes abundàncies força inferiors

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

AJul

B C D AOct

B C D AJan

B C D AApr

B C D

me

an a

bu

nd

ance

(in

div

idu

als/

tan

k)

shredders (Ø)grazerspredatorsfilterersgatherers


Maig 2010

65

que la resta, i la mitjana de la seva riquesa taxonòmica als tancs era molt semblant

a la dels altres grups, és a dir, es van trobar molts taxons però apareixien de

manera molt puntual.

Taula 4. Riquesa taxonòmica (S) total i mitjana, mínima i màxima i composició taxonòmics de macroinvertebrats pertanyents als diferents grups tròfics presents als tancs de filtració biològica de l'EDAR d'Empuriabrava durant els mostreigs de juliol i novembre de 2009 i gener i abril de 2010.

Brostejadors Depredadors Recol·lectors Filtradors Trituradors

total 4 12 5 3 0

mitjana 2.2 2.4 3.2 2.0 -

mínim 1 1 1 2 -

màxim 4 5 5 3 -

taxons Ephydridae Acilius sp. Chironomini Bryozoa

Orthocladiinae Berosus sp. Cloeon inscriptum Chydoridae

Physa sp. Ceratopogoninae Naididae Daphnia sp.

Sigara sp. Copepoda Ostracoda

Gerris sp. Tanytarsini

Hydra sp.

Hydracarina

Laccobius

Nematoda

Nemertea

Tanypodinae

Turbellaria

Els recol·lectors i els filtradors clarament dominants eren els ostracodes i els

cladòcers (Daphnia i Chydoridae), respectivament. Per tant, aquestes dues

estratègies poden ser representades pels grups esmentats (Figura 46). Quan es

comparen els valors d’aquesta proporció entre els tancs del mesocosmos es pot

observar una diferència significativa entre dates (ANOVA de dos factors, n = 64, p <

0.0005). La mitjana per l’abril (9.2) era clarament més gran que la de les altres

dates (entre 2.1 i 4.5), es a dir, a l’abril tendia a haver més ostracodes en relació als

cladòcers que a la resta de dates de mostreig. També s’observa un efecte


Maig 2010

66

significatiu del factor exposició solar (p = 0.001), de manera que, de mitjana, les

mostres exposades a la irradiació solar (6.6) tenien una mitjana clarament

superior a les cobertes (2.8). Aquesta diferència podria indicar que a les parets

dels tancs de les línies no cobertes la comunitat de perífiton era més important que

als de les línies cobertes gràcies a que reben una major irradiació solar.

A més, es dóna una interacció significativa entre el factor data i tractament

d’exposició solar (p = 0.004), de manera que les diferències entre exposat i cobert

varien en funció del temps.

Figura 46. Relació entre ostracodes i cladòcers (Daphna + Chydoridae) per cada línia durant els


d’Empuriabrava. Les línies cobertes (C i D) es destaquen amb un ombrejat gris. Les lletres indiquen

els grups amb mitjanes homogènies segons el test S-N-K.

La relació Ostracoda/Cladocera també presentava una variació al llarg dels 4 tancs

d’una mateixa línia però només és significativa en el cas dels tancs exposats

(ANOVA de dos factors, n = 32, p =0.012; Figura 47). En aquest cas, la data de

mostreig també tenia un efecte significatiu (p < 0.0005), com ja s’ha esmentat

0

5

10

15

20

25


Ost

raco

da/

Cla

do

cera

tank

July (a) Octuber (a) January (a) April (b)


Maig 2010

67

abans, i no es produeix interacció (p = 0.150), és a dir, la pauta és constant al llarg

dels 4 mostreigs. Així doncs, tot i que la diferència només és significativa entre els

tancs 1er i 4rt de les línies exposades, s’observa una clara tendència a que la

relació augmenti al llarg de cada línia, és a dir, cada vegada hi havia més ostracodes

en relació als cladòcers. Aquesta mateixa tendència també s’observa a les línies

cobertes però les diferències només són significatives de manera marginal (p =

0.070).

Figura 47. Relació entre ostracodes i cladòcers (Daphna + Chydoridae) per cada tanc durant els


d’Empuriabrava. Les línies cobertes (C i D) es destaquen amb un ombrejat gris. Les lletres indiquen

els grups amb mitjanes homogènies segons el test S-N-K.

0

2

4

6

8

10

12

14

1 2 3 4 1 2 3 4

exposed covered

Ost

raco

da/

Cla

do

cera

a a, b a, b b


Maig 2010

68

Respecte els altres grups tròfics, destaca l’absència de trituradors, fet que es pot

explicar per l’absència de fullaraca als tancs. Per una altra banda, l’abund{ncia de

brostejadors també podia ser important, sobretot tenint en compte que la majoria

eren cargols del gènere Physa, que poden assolir dimensions considerablement

grans en comparació als microcrustacis dominants (Figura 45).

Cal prestar especial atenció al grup dels depredadors perquè, tot i haver estat

relativament poc abundants en els 4 mostreigs de 2009 i 2010, tenen prou

potencial com per causar estralls significatius entre les poblacions de

microcrustacis, que són, molt probablement els principals responsables del

correcte funcionament del sistema de filtració biològica (Figura 48).

Figura 48. Abundància dels diferents taxons depredadors per cada línia durant els mostreigs de

2009 (juliol i octubre) i 2010 (gener i abril) als tancs de filtració biològica de l’EDAR

d’Empuriabrava. Les línies cobertes (C i D) es destaquen amb un ombrejat gris. Els taxons que

podrien afectar de manera significativa les poblacions de cladòcers i ostracodes es destaquen amb

un contorn vermell.

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

AJul

B C D AOct

B C D AJan

B C D AApr

B C D

me

an p

red

ato

r ab

un

dan

ce (

ind

ivid

ual

s/ta

nk)

Gerris sp.

Acilius sp.

Tanypodinae

Ceratopogoninae

Laccobius sp.

Nematoda

Berosus sp.

Turbellaria

Nemertea

Hydra sp.

Hydracarina

Copepoda


Maig 2010

69

Cal destacar el risc d’una proliferació de la població d’hidres (Hydra sp.), un petit

cnidari amb únicament fase vital de pòlip que és depredador potencial dels

microcrustacis dominants als tancs, com els cladòcers i els ostracodes,

especialment durant les seves fases juvenils o larvàries. El gènere Hydra és conegut

per experimentar explosions demogràfiques desmesurades sota determinades

condicions ambientals gràcies a la seva estratègia reproductiva. Aquestes

explosions demogràfiques podrien passar desapercebudes amb un mostreig

estacional perquè la velocitat de canvi és força elevada i la població pot passar de

pocs individus a milers en pocs dies i tornar a desaparèixer amb la mateixa

velocitat. Aquest taxó va ser detectat al mostreig del juliol a bona part dels tancs

amb abund{ncies molt baixes, mentre que a l’octubre la població va estendre la

seva presència a tots els tancs i es va quadruplicar en nombre (Taula 5). Al gener,

l’abund{ncia va tornar a disminuir per desaparèixer totalment a l’abril.

Taula 5. Abundància mitjana, mínima i màxima de hidres (Hydra) i percentatge del nombre de tancs en els quals era present en sistema de filtració biològica de l'EDAR d'Empuriabrava durant els mostreigs de juliol i novembre de 2009 i gener i abril de 2010.

juliol octubre gener abril

mitjana 453 2100 66 0

mínim 0 200 0 0

màxim 1600 10000 385 0

nombre de tancs (%) 75 100 25 0

Els copèpodes van ser presents a les mostres de tots els tancs i a totes les dates i

van ser especialment abundants a l’abril, en especial als tancs de la línia C. La

majoria de les espècies d’aquest grup que han aparegut en els mostreigs de 2009 i

2010 tenien una mida màxima similar a la dels quidòrids (aproximadament 500

µm) i significativament inferior a la mida mitjana de les espècies d’ostracodes i de

Daphnia. Tot i això, tenen prou potencial per afectar de manera significativa les


Maig 2010

70

poblacions de filtradors perquè són caçadors actius selectius i poden depredar

sobre els individus en fase larvària o juvenil.

També s’han trobat altres depredadors potencials dels microcrustacis dominants

al sistema de filtració biològica, però les seves abundàncies i ecologia fan pensar

que no comporten un risc real. En poden ser un exemple les planàries (Turbellaria)

o, fins i tot, els coríxids del gènere Sigara, aquests darrers s’alimenten b{sicament

xuclant el contingut de les algues i plantes aquàtiques però poden també atacar

altres invertebrats de manera ocasional.

D’acord amb la biologia i ecologia dels grups de depredadors identificats al sistema

de filtració biològica, es creu que la seva eliminació resultaria inviable encara que

els tancs s’aïllessin del medi perquè aquests organismes tenen unes dimensions

molt reduïdes i una capacitat de dispersió i de reproducció molt elevades. Les

seves poblacions es podrien tornar a recuperar a partir de tan sols un o pocs

individus que entressin des de l’efluent secundari, per exemple. Tot i això, les seves

densitats es podrien regular per mitj{ d’altres organismes que actuïn com a

depredadors selectius o modificant determinades condicions ambientals.


Maig 2010

71

Relació entre invertebrats i variables ambientals

L’an{lisi de components principals (PCA) realitzat per 64 mostres, 23 taxons i

considerant 17 variables fisicoquímiques, microbiològiques i de cobertura explica

un 44% de la variància en els dos primers eixos (eix I = 25%, eix II = 19%; Figura

49). Aquest percentatge de variància explicada és relativament baix però

equiparable a l’obtingut per altres estudis en ecositemes naturals [per exemple,

Ortiz & Puig 2007] i indica que l’estructura de les comunitats que es desenvolupen

al sistema de filtració biològica es troba influenciada per diversos factors. El

primer eix (horitzontal) tendeix a separar les mostres en funció del tractament

d’exposició solar, de manera que aquest eix té una relació positiva amb gairebé

totes les mostres pertanyents a les línies cobertes (C i D) i negativa amb les

mostres de les línies exposades (A i B) i es corroboren les diferències detectades

anteriorment entre els dos tractaments. El segon eix (vertical) separa molt

clarament les mostres en funció de la data de mostreig. Així doncs, les mostres

d’estiu (juliol) i tardor (octubre) tenen una relació positiva amb aquest eix i les

d’hivern (gener) i primavera (abril), negativa.

L’eix I es troba positivament correlacionat amb una major cobertura d’algues

filamentoses a les parets i el fons i, alhora, negativament correlacionat amb les

algues filamentoses en superfície i el perífiton. Aquesta relació indica que la

proliferació d’algues en superfície, sobretot a les mostres exposades a la irradiació

solar a l’estiu, no deixava arribar prou llum a major fondària i limitava el

desenvolupament d’aquestes, de manera que beneficiava el creixement d’una

comunitat d’algues perifítiques amb uns requeriments de llum menors.

Per una altra banda, a l’estiu i a la tardor, quan la temperatura era major, en els

primers tancs de totes les línies la concentració de microorganismes indicadors i

de fòsfor total era major que a l’hivern i a la primavera. Les concentracions

elevades de microorganismes als mesos més calorosos no indica necessàriament

que la capacitat d’inactivació del sistema sigui menor en aquestes dates, sinó que


Maig 2010

72

es poden deure al fet que les concentracions a l’efluent secundari eren majors. Una

concentració de fòsfor més elevada es pot explicar pel fet que en condicions

d’anòxia, afavorides per les altes temperatures, el fòsfor precipitat es resuspèn.

En concordança amb altres les altres anàlisis, la majoria dels insectes aquàtics

presenten una relació positiva amb les mostres dels tancs no coberts, mentre que

als tancs coberts tenen més pes altres organismes com els naídids, els hidràcars o

els quidòrids, entre d’altres (Figura 50). La majoria dels taxons tenen una relació

positiva amb l’eix II, fet que indica una tendència a que les mostres d’estiu i,

sobretot, de tardor presentin una major riquesa taxonòmica i abundància.


Maig 2010

73

Figura 49. Anàlisi de components principals (PCA) per les mostres de macroinvertebrats i

variables fisicoquímiques, microbiològiques i de cobertura per cada tanc durant els mostreigs de

juliol i octubre de 2009 als tancs de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava. Cond =

conductivitat, turb = terbolesa, SS = concentració de sòlids en suspensió, N = concentració de

nitrogen total, P = concentració de fòsfor total, Ecol = E. coli, Clos = Clostridium, Fae = enterococs

fecals, sfil = cobertura d’algues filamentoses en la superfície de l’aigua, neu = algues neustòniques,

Lem = Lemna, wfil = cobertura d’algues filamentoses a les parets, wper = cobertura de perífiton a

les parets, bfil = cobertura d’algues filamentoses en el fons, bper = cobe rtura de perífiton en el fons i

det = detritus en el fons.


Maig 2010

74

Figura 50. Anàlisi de components principals (PCA) per als macroinvertebrats durant els mostreigs

de juliol i octubre de 2009 als tancs de filtració biològica de l’EDAR d’Empuriabrava.


Maig 2010

75

Les correlacions d’Spearman (RS) realitzades no mostren cap correlació

significativa entre l’abund{ncia dels organismes dominants (Ostracoda,

Chydoridae i Daphnia) i les diferents mètriques indicadores de sòlids en suspensió

(terbolesa, transmitància i sòlids en suspensió; Taula 6). Aquest resultat es podria

atribuir a una manca de connexió entre aquestes mètriques perquè es tracten els

sòlids en suspensió com una caixa negra on s’encabeixen els flòculs de matèria

org{nica generada per l’EDAR però també els microorganismes que es

desenvolupen en el sistema de mesocosmos, com algues diatomees, ciliats o

rotífers, entre d’altres.

Per contra, s’observa una correlació negativa entre l’abund{ncia de Daphnia i

l’eficiència de reducció d’E. coli i, sobretot, de Clostridium, fet que dóna suport a la

hipòtesi original de que els cladòcers del gènere Daphnia són els principals

responsables de la inactivació de microorganismes indicadors i, per tant, de la

capacitat de desinfecció del sistema [Colom 2008, Scheijer et al. 2000]. Tot i això,

caldria estudiar amb detall les interaccions de Daphnia amb altres invertebrats

planctònics com els rotífers i els ciliats perquè es podrien donar interaccions en la

cascada tròfica amb efectes importants sobre la capacitat d’eliminació de bacteris

[Compte et al. 2009].

Taula 6. Coeficient de correlació d'Spearman (RS) entre els 3 taxons dominants a les mostres durant l'estudi i la diferència entre el valor a cada tanc i el punt anterior (efluent per al primer tanc de cada línia o el tanc anterior per la

resta de tancs) per les variables fisicoquímiques i microbiològiques mesurades sempre i quan el valor del segon tanc no és nul o major que el del primer. Valors positius indiquen un augment del valor respecte el punt anterior i valors negatius una disminució. En l'anàlisi no s'han considerat les reduccions de microorganismes amb resultat nul o positiu.

Chydoridae Daphnia Terbolesa Transmitància

254

Sòlids en

suspensió E. coli Clostridium

Enterococs

fecals

Ostracoda -0.478** 0.069 0.050 -0.019 -0.014 0.070 -0.052 0.004

Chydoridae 0.148 -0.080 -0.090 -0.014 -0.082 -0.234 -0.314

Daphnia -0.191 -0.053 -0.016 -0.450* -0.662** -0.162

*: p ≤ 0.05, **: p ≤ 0.005.

Ostracoda, Chydoridae, Daphnia , Terbolesa, Transmitància 254 i sòlids en suspensió: n = 64; E. coli: n = 29; Clostridium: n = 33; enterococs fecals: n = 23


Maig 2010

76

No semblen tenir gaire influència sobre la inactivació de microorganismes, en

canvi, els ostracodes ni els quidòrids, malgrat assolir abundàncies força superiors a

les de Daphnia en la majoria de les mostres. Així doncs, les seves poblacions

semblen tenir una importància força baixa en el funcionament del sistema de

filtració biològica, almenys de manera directa. Tot i això, tampoc s’observen

relacions significatives entre la població de Daphnia i les d’ostracodes o les de

quidòrids, de manera que aquests dos darrers grups tampoc semblen interferir

negativament en el desenvolupament de Daphnia. En canvi, tal i com indica la

correlació significativament negativa, sí sembla que es produeixi competència

entre ostracodes i quidòrids, possiblement perquè tots dos tenen un nínxol

ecològic similar. Caldria estudiar amb més detall el paper d’aquests organismes i la

seva interacció per determinar la seva importància en la cadena tròfica dels

mesocosmos.


Maig 2010

77

CONCLUSIONS

Estructura i funcionament

Les comunitats de macroinvertebrats es trobaven dominades, en aquest

ordre, per ostracodes i quidòrids (sobretot associats a les parets) i Daphnia

(sobretot a la columna d’aigua).

L’abund{ncia de macroinvertebrats augmentava al llarg de cada línia en

sentit tanc 1 – tanc 4 i era significativament inferior a l’hivern.

La riquesa taxonòmica era més elevada a l’octubre respecte les altres dates

de mostreig.

La diversitat de Shannon i l’equitabilitat eren relativament baixes com a

conseqüència d’una riquesa taxonòmica també baixa i d’una gran

domin{ncia per part d’uns pocs grups.

Les dues estratègies tròfiques clarament dominants eren la recol·lecció i la

filtració, en aquest ordre, com a conseqüència de la dominància

d’ostracodes i de cladòcers (Daphnia i Chydoridae), respectivament.

La proporció entre ostracodes i cladòcers (equivalent a recol·lectors i

filtradors) variava de manera significativa al llarg del temps i tendia a

augmentar al llarg dels 4 tancs d’una mateixa línia.

S’observa un efecte molt clar de la data de mostreig sobre l’estructura de les

comunitats de macroinvertebrats.

Daphnia sembla jugar un paper molt important en la inactivació de

microorganismes indicadors, especialment a l’hivern, quan per factors

ambientals (essencialment temperatura) s’esperaria una davallada en

l’eficiència d’aquesta inactivació.


Maig 2010

78

Efectes del tractament de cobertura

L’augment de pH era més moderat a les línies cobertes com a conseqüència

de les diferències en les concentracions d’algues, limitades per la reducció

de radiació solar.

El tractament de cobertura no semblava afectar la conductivitat ni les

reduccions de les concentracions de nutrients.

El tractament de cobertura no semblava afectar les concentracions de sòlids

en suspensió, la terbolesa ni la transmitància.

El tractament de cobertura no semblava afectar la inactivació de

microorganismes indicadors.

L’abund{ncia de macroinvertebrats no es trobava afectada pel tractament

de cobertura.

La cobertura dels tancs amb una malla limitava la colonització d’insectes i

feia que la riquesa taxonòmica fos inferior a les línies cobertes que a les

exposades.

Només s’observaven diferències significatives en termes de diversitat de

Shannon i equitabilitat en alguna data.

La proporció entre ostracodes i cladòcers (equivalent a recol·lectors i

filtradors) era significativament superior als tancs exposats que als coberts.

S’observava un efecte molt clar de la cobertura sobre l’estructura de les

comunitats de macroinvertebrats.


Maig 2010

79

AVALUACIÓ DEL SISTEMA PILOT

Avantatges

La terbolesa de l’aigua disminueix considerablement, possiblement de

manera similar als sòlids en suspensió originats a l’EDAR.

Altres estudis han mostrat un augment en la concentració d’oxigen dissolt.

Les concentracions de nitrogen es redueixen tot i que no de manera

consistent.

Es produeix una inactivació molt important i consistent de diversos

microorganismes indicadors, en especial d’E. coli.

Altres estudis han observat una degradació de contaminants emergents

molt important i més elevada que amb altres tractaments.

Les poblacions d’invertebrats filtradors tenen continuïtat en el temps i

presenten força resistència a les condicions ambientals adverses.

Deficiències

Les bombes peristàltiques que alimenten el sistema de filtració biològica

s’obturen amb freqüència i s’interromp el flux d’aigua.

La compartimentació dels tancs provoca problemes de connexió i

interferències en els resultats.

Cal un sistema eficient de purga de fangs.

El sistema de cobertura de les línies C i D no és homogeni i podria provocar

interferències en els resultats.

La variació de la conductivitat no és consistent en el temps i sembla

dependre majorit{riament d’altres factors aliens al sistema.

La concentració de sòlids en suspensió augmenta com a conseqüència de la

proliferació de fitoplàncton.

La proliferació d’algues filamentoses i altres productors primaris requereix

un manteniment continu.


Maig 2010

80

Riscos

Existeix el risc de que algun dels tubs de desgu{s que s’utilitzen per purgar

els fangs dels tancs s’alliberin accidentalment i provoquin el buidatge dels

tancs.

Es produeix un augment del pH com a conseqüència de l’activitat

fotosintètica que podria afectar negativament la comunitat biològica del

sistema.

Altres estudis han mostrat que concentracions elevades d’amoni a l’efluent

secundari poden fer minvar considerablement les poblacions de Daphnia.

Les infiltracions d’aigua d’origen marí al clavegueram d’Empuriabrava

podrien tenir efectes negatius sobre el funcionament del sistema.

Una proliferació desmesurada d’algues filamentoses podria limitar les

poblacions de Daphnia.

El desenvolupament d’algues o fongs tòxics podria afectar les poblacions de

filtradors.

Les poblacions d’organismes filtradors es troben exposades a les condicions

ambientals, de manera que l’eficiència del sistema podria presentar

davallades importants en l’eficiència al llarg del temps.

Els tancs podrien esdevenir un focus de mosquits, tot i que no s’ha detectat

cap individu durant el període de mostreig.

S’han detectat diverses poblacions de depredadors potencials de Daphnia

que podrien afectar el funcionament del sistema.


Maig 2010

81

Oportunitats

El sistema ha demostrat un gran potencial com a sistema de regeneració de

l’aigua de l’efluent secundari.

A escala pilot, el sistema presenta avantatges importants respecte els

tractaments fisicoquímics existents fins el moment, en termes de qualitat de

l’aigua, impacte mediambiental i cost energètic i econòmic.

El fòsfor retingut a les algues filamentoses podria aprofitar-se per altres

usos.


Maig 2010

82

ESTUDIS FUTURS

Tenint en compte els avantatges que s’han observat a escala pilot en el sistema de

filtració biològica respecte altres sistemes de tractament terciari i les oportunitats

que representa, es creu convenient dur a terme nous estudis per optimitzar

l’eficiència d’aquesta tecnologia, resoldre les actuals deficiències i minimitzar els

riscos detectats abans d’aplicar-la a una planta real. Diversos aspectes que

s’haurien d’estudiar són, per exemple:

Proves addicionals de reducció del temps de residència hidràulica per

definir el valor mínim que manté una eficiència òptima.

Millora del sistema de cobertura dels tancs i fer assaigs amb obscuritat

total.

Aïllament dels tancs del medi per reduir la probabilitat de colonització

incontrolada de nous organismes que podrien alterar l’estructura i el

funcionament del sistema.

Manteniment del sistema dins del rang de temperatura òptima de

funcionament de Daphnia, per exemple amb un hivernacle.

Tractament combinat o successiu amb altres organismes com rotífers i

ciliats, algues, etc.

Estudis sobre la inactivació d’altres microorganismes i virus com

Cryptosporidium, Legionella, bacteriòfags F-RNA, o enterovirus, etc.

Avaluació de l’eficiència amb un tractament d’oxigenació de l’aigua.

Estudis de la comunitat d’algues, llenties d’aigua i possibles fongs.

Disseny d’un sistema que minimitzi el manteniment, per exemple amb:

- un sistema de purga de fangs més eficient i f{cil d’utilitzar,

- uns tancs amb un sol compartiment,

- una tècnica per evitar el creixement d’algues filamentoses i llenties

d’aigua,

- un mecanisme que eviti l’obturació de les bombes perist{ltiques que

alimenten el sistema.


Maig 2010

83

AGRAÏMENTS

Volem agrair en primer lloc tot el suport personal, institucional, logístic i tècnic

que ens ha donat el Lluís Sala, qui ens ha ofert l’oportunitat de participar en el

projecte del mesocosmos d’Empuriabrava en representació del Consorci de la

Costa Brava, entitat finançadora del projecte present. De manera similar, volem

destacar la col·laboració de Joan Colom, responsable de les analítiques

fisicoquímiques i microbiològiques i de la recopilació de dades en representació

d’EMACBSA, per tota la seva implicació en el sistema experimental i per

l’assistència tècnica, suport i facilitats logístiques que ens ha ofert. També cal

mencionar la confiança i les aportacions cientificotècniques de Ruud Kampf, artífex

del sistema experimental de mesocosmos de filtració biològica i del concepte de

Waterharmonica.

En darrer lloc, volem mencionar a totes aquelles persones amb qui compartim

inquietuds científiques i que ens han donat suport de diferents maneres, en

especial a Quim Comas del Lequia, Jordi Colomer, Teresa Serra i Conxi Pau del

Departament de Física, Victor Matamoros i Victòria Salvadó del Departament de

Química, Jordi Sala, Dani Boix i Xavier Quintana de l’Institut d’Ecologia Aqu{tica ,

tots ells de la Universitat de Girona, Rafael Mujeriego del EHMA de la UPC, Anna

Huguet d’EMACBSA i Manel Serra, president del Consorci de la Costa Brava.


Maig 2010

84

REFERÈNCIES

Balés, A. 2008. Mesocosmos: la filtració biològica aplicada a la regeneració d’aigües

residuals. Projecte del M{ster en Ciència i Tecnologia de l’Aigua. Universitat

de Girona.

Carpenter, S. R. & Kitchell, J. F. 1996. The trophic cascade in lakes. Cambridge

University, London.

Colom, J. 2008. Mesocosmos d’Empuriabrava: Regeneració d’aigües depurades

mitjançant filtració biològica. Informe del primer any de funcionament

(juliol 2007-juny 2008). Informe tècnic. EMACBSA.

Compte, J., Brucet, S., Gascón, S., Boix, D., Sala, J., López-Flores, R., & Quintana, X. D.

2009. Impact of different developmental stages of Daphnia magna (Straus)

on the plankton community under different trophic conditions.

Hydrobiologia, 635, 45-56.

Crouzet, P., Leonard, J., Nixon, S., Rees, Y., Parr, W., Laffon, L., Bogestrand, J.,

Kristensen, P., Lallana, C., Izzo, G., Bokn, T., Bak, J., & Lack, T. J. 1999.

Nutrients in European ecosystems. 4, 1-155.

EU/2000/60/EC - WFD. 2000. Directive of the European Parliament and of the

Council establishing a framework for Community action in the field of water

policy (2000/60/EC). October 2000.

Gasith, A. & Resh, V. H. 1999. Streams in Mediterranean climate regions: abiotic

influences and biotic responses to predictable seasonal events. Annual

Reviews of Ecology and Systematics, 30, 51-81.

Hynes, H. B. N. 1978. Biological effects of organic matter. The biology of polluted

waters (pp. 92-121). Cambridge, Great Britain: Liverpool University Press.


Maig 2010

85

Kampf, R., Graansma, J., Van Dokkum, H., Foekema, E. & Claassen, T. 2003.

Increasing the natural values of treated wastewater, the Waterharmonica:

the missing link to transfer treated wastewater into a usable surface water.

IWA-conference Efficient use and management of water for urban supply /

International Conference Constructed and Riverine Wetlands for Optimal

Control of Wastewater at Catchment Scale Tartu, Estonia,

http://www.ecological-engineering.nl/artikelen/ (9-14-2007)

Ortiz, J. D. & Merseburger, G. 2009. Restoration, rehabilitation and gardening in

Mediterranean stream ecosystems. In G. H. Pardue & T. K. Olvera (Eds.),

Ecological restoration (pp. 171-183). Hauppauge, New York: Nova Science

Publishers.

Ortiz, J. D., Merseburger, G., Martí, E., Ordeix, M., & Sabater, F. 2008. Effects of

urbanization on aquatic macroinvertebrates in Mediterranean streams. In L.

N. Wagner (Ed.), Urbanization: 21st century issues and challenges (pp. 91-

132). New York: Nova Science Publishers, Inc.

Ortiz, J. D. & Puig, M. A. 2007. Point source effects on density, biomass and diversity

of benthic macroinvertebrates in a Mediterranean stream. River Research

and Applications, 23, 155-170.

Paul, M. J. & Meyer, J. L. 2001. Streams in the urban landscape. Annual Reviews of

Ecology and Systematics, 32, 333-365.

Sala, L., Claassen, T., Kampf, R., Sala, J., Boix, D. & van der Geest, H. 2007. Trophic

webs from discharges: nature enhancement through the Waterharmonica

concept. 6th Conference on Wastewater Reclamation and Reuse for

Sustainability. http://www.ccbgi.org/docs/antwerp_2007/poster2.pdf

Schreijer, M., Kampf, R., Verhoeven, J. T. A. & Toet. S. 2000. Nabehandeling van

effuent tot bruikbaar oppervlaktewater in een moerassysteem met

http://www.ecological-engineering.nl/artikelen/Waterharmonica_

http://www.ccbgi.org/docs/antwerp_2007/poster2.pdf


Maig 2010

86

helofyten en waterplanten, Resultaten van een 4-jarig demonstratieproject

op rwzi Everstekoog, Texel. Edam en Utrecht, Hoogheemraadschap

Uitwaterende Sluizen en Universiteit Utrecht.

Serra, T; Colomer, J. & Pau, C. 2010. Filtració biològica d’aigües tractades d’una

planta EDAR. Anàlisi temporal fisicoquímica en planta pilot. Informe tècnic.

Departament de Física, Universitat de Girona.

Sommer, U., Gliwicz, Z. M., Lampert, W. & Ducnacn, A. (1986). The PEG-model of

seasonal succession of planktonic events in fresh waters. Archiv für

Hydrobiologie, 106, 433-471.

Foto: Ruud Kampf

Estudi de la biodiversitat de macroinvertebrats als tancs...

Documents

Transcript of Estudi de la biodiversitat de macroinvertebrats als tancs...