CIANOBACTERIAS EN LOS EMBALSES ESPAÑOLES
Caridad de Hoyos
Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX
Líneas de trabajo del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX en relación con las Cianobacterias:
1. Desde 1972 se ha estudiado el fitoplancton dentro de proyectos sobre eutrofización de embalses. Esta información está recogida en una base de datos a partir de la que se han realizado trabajos que reflejan la abundancia y distribución de cianobacterias.
2. Hace 3 años se ha empezado un proyecto sobre eutrofización y la toxicidad debida a cianobacterias en embalses utilizados para usos recreativos o destinados a la producción de agua de consumo
3. Desde 1999 se viene desarrollando un proyecto con la ESA para el desarrollo de cartografía temática del fitoplancton(particularmente cianobacterias) en los embalses españoles utilizando imágenes de satélite
(1)Centro de Estudios Hidrográficos. CEDEX. (2) Área Ecología. Universidad de Salamanca.
(3) Departamento de Biología. Universidad Autónoma de Madrid.
TeledetecciónR. Peña(1)
J.A.Domínguez(1)
A. Ruiz-Verdú (1)
A. Alonso (1)
C. De Hoyos (1)
Cianobacterias, Cianotoxinas y ToxicidadJ. Avilés (1)
C. De Hoyos (1)
A. Alonso (1)
A.I. Negro (2)
A. Quesada (3)
F. Fernandez del Campo (3)
D. Carrasco (3)
L. Wormer (3)
D. Martín del Pozo (3)
S. Cirés (3)
Y. Ouahid. (3)
A. Barón (3)
Abundancia y Distribución de CianobacteriasJ. Avilés (1)
M.E. González (1)
M. Toro (1)
A. Alonso (1)
C. De Hoyos (1)
A.I. Negro (2)
Muestreos Ramiro Barreales (1)
Javier Burguillo(1)
Guillermo Cobo(1)
Francisco García (1)
Manuel Pérez (1)
Ángel Rasines (1)
1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles
Sobre rocas silíceas
Sobre rocas sedimentarias
Metodología171 embalses estudiados
1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles
Metodología Periodo de estudio: 30 años (1973-2003)
Muestreos: de 2 a 4 veces/año
Punto de muestreo: Zona eufótica
Análisis del fitoplancton: Método de Utermöhl
Datos semicuantitativos (4 clases de abundancia)
Datos cuantitativos: 47 embalses, 1999-2003
Clases de abundancia Nº células/ml
Sin cianobacterias 0 Escasas < 2000 Abundantes 2000-30000 Dominantes >30000
Valores Guía de la OMS para agua destinada a la producción de agua de consumo humano
Valores Guía de la OMS para aguas de baño
Células/ml Biovolumen (mm3/l)
Nivel de Vigilancia. 200 0,02
Nivel de Alerta I 2000 0,2
Nivel guía 1 (Bajas probabilidades de efectos adversos para la salud)
20000 2
Nivel de Alerta II Nivel guía 2 (Moderadas probabilidades de efectos adversos para la salud)
100000 10
1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles
Metodología
Clases de abundancia Nº células/ml
Sin cianobacterias 0 Escasas < 2000 Abundantes 2000-30000 Dominantes >30000
1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles
Resultados
•En la mitad de los embalses las cianobacterias son abundantes o dominantes
•Mayor porcentaje de embalses con cianobacterias abundantes o dominantes en la zona oeste
Zona W Zona E España
Nº embalses estudiados 75 96 171 % embalses sin cianobacterias 4 16,7 11,1 % embalses con escasas cianobacterias 22,7 49 37,4 % embalses con cianobacterias abundantes 36 19,8 26,9 % embalses con cianobacterias dominantes 37,3 14,6 24,6
1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles
Resultados
Los datos cuantitativos apoyan los resultados anteriores
Diagramas de cajas del biovolumen
de cianabacterias (mm3/m3)
transformado logarítmicamente: ln
(x+1) en los embalses situados
sobre rocas silíceas poco solubles
(LS) del W y en los situados sobre
rocas sedimentarias de alta
solubilidad (HS) del E.
Mediana HS (E): 0,02 mm3/l (Nivel de vigilancia)Mediana LS (W): 0,2 mm3/l (Nivel de alerta I)
1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles
Resultados
High solubility
Low solubility 0 40 80 120 160 200 240
Total Inorganic Nitrogen / Total Phosphorus (atomic ratio)
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
ln C
yanobacte
ria B
iovolu
me
Hipótesis: La mayor cantidad de cianobacterias de la zona oeste podría estar relacionada con la baja relación N/P de estas aguas
Relación entre el biovolumen de cianabacterias
(mm3/m3) transformado logarítmicamente: ln (x+1) y la relación atómica entre el nitrógeno
inorgánico total y el fósforo total (NIT/PT). Los
puntos blancos son embalses situados sobre las
rocas silíceas del W de baja solubilidad y los
puntos negros los embalses sobre rocas
sedimentarias del E con alta solubilidad.
Margalef et al (1976):Media zona silícea: N/P = 20Media zona caliza: N/P = 100
• Las cianobacterias son abundantes o dominantes en aproximadamente la mitad de los embalses.
• En los embalses de la zona silícea del W las cianobacterias son más abundantes que en los situados sobre rocas sedimentarias de la zona E.
1. Abundancia y Distribución de Cianobacterias en los embalses españoles
Conclusiones
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Metodología
25 embalses estudiados
2004: 4
2005: 23
Muestreos
• De junio a octubre• 1-7 muestreos/año• A 100 m de la presa en los
embalses de abastecimiento y en la zona de baño en los dedicados a este uso.
• En la profundidad con mayor concentración de clorofila (medida con fluorómetro)
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Metodología
• Fitoplancton:- Clorofila a (Parson & Strickland, 1965)
- Determinación de taxones
- Recuento de células ( Método de Utermöhl)
CEN/TC 230/WG 2/TG 3/N89
- Cálculo de biovolúmenes CEN TC 230/WG
2/TG 3 (draft proposal)
• Toxinas:-Microcistinas: ELISA y HPLC (cuando Eq
MCLR > 0,75 µg/l)
-Anatoxina a: HPLC
• Toxicidad: Bioensayos- Test estandarizado en Artemia salina
Parámetro MétodoCampo Transparencia Disco de Secchi
Temperatura Sonda YSI 6920
PH Sonda Hydrolab H20
Conductividad Sonda Hydrolab H20Alcalinidad Volumétrico
Oxígeno disuelto Sonda YSI 6920
Nitrato Fotómetro LASA 100
Nitrito Fotómetro LASA 100
Amonio Fotómetro LASA 100
Laboratorio Fósforo total Fotómetro LASA 100
Análisis
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Metodología
•Fisico-químicos:
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Resultados: Clasificación de los embalses
Cianobacterias
(mm3/l)
0
2
4
6
8
10
Oligotrófico Mesotrófico Eutrófico I Eutrófico II Hipertrófico
núm
ero
de e
mbals
es
< 0,2
2- 0,2
10 -2
> 10
Valores Guía de la OMS para agua destinada a la producción de agua de consumo
Valores Guía de la OMS para aguas de baño
Células/ml Biovolumen (mm3/l)
Nivel de Vigilancia. 200 0,02
Nivel de Alerta I 2000 0,2
Nivel guía1 (bajas probabilidades de efectos adversos para la salud)
20000 2
Nivel de Alerta II Nivel guía 2 (Moderadas probabilidades de efectos adversos para la salud)
100000 10
La cantidad y el porcentaje de cianobacterias aumenta con la eutrofización
El año 2004 hubo más cianobacterias que en el 2005
CAZALEGAS. Biovolumen de fitoplancton
0
2000
4000
6000
8000
10000
jun-0
4
jul-0
4
ago-0
4
sep-0
4
oct-
04
nov-0
4
dic
-04
ene-0
5
feb-0
5
mar-
05
abr-
05
may-0
5
jun-0
5
jul-0
5
ago-0
5
sep-0
5
mm
3/m
3
OtrasDiatomeasCianobacterias
ARCOS. Biovolumen de fitoplancton.
0
2000
4000
6000
8000
may-0
4
jun-0
4
jul-04
ago-0
4
sep-0
4
oct-
04
nov-0
4
dic
-04
ene-0
5
feb-0
5
mar-
05
abr-
05
may-0
5
jun-0
5
jul-05
ago-0
5
sep-0
5
oct-
05
mm
3/m
3
OtrasDinoflageladosCianobacterias
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Resultados: Distribución de las cianobacterias en los 2 años de estudio
Embalses estudiados
0%
20%
40%
60%
80%
100%
2004 2005
> 2 mm3/l
Cianobacterias
< 2 mm3/l
Cianobacterias
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Todos los embalses con más de 2 mm3/l de cianobacterias presentaron toxicidad, sólo en un caso no se encontró la toxina causante de la misma.
Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas
• Cianotoxinas: en 6
• Toxicidad: en 7Cianotoxinas: 1
Toxicidad: 7
Cianobacterias mm3/L
Cianobacterias
mm3/l
> 10
10 -2
2- 0,2
< 0,2
6
2
125
25 embalses estudiadosTrasona
Arcos
Rosarito
Vega de Jabalón
Cazalegas
Las Cogotas
!!
!!
!!
!!
!!
Picadas
!! Embalses con biovolumen de cianobacterias menor de 2 mm3/l pero con más de 2 géneros potencialmente tóxicos.
Zona W Zona E España
Nº embalses estudiados 75 96 171 % embalses sin cianobacterias 4 16,7 11,1 % embalses con escasas cianobacterias 22,7 49 37,4 % embalses con cianobacterias abundantes 36 19,8 26,9 % embalses con cianobacterias dominantes 37,3 14,6 24,6
Valores Guía de la OMS para agua destinada a la producción de agua de consumo
Valores Guía de la OMS para aguas de baño
Células/ml Biovolumen (mm3/l)
Nivel de Vigilancia. 200 0,02
Nivel de Alerta I 2000 0,2
Nivel guía1 (bajas probabilidades de efectos adversos para la salud)
20000 2
Nivel de Alerta II Nivel guía 2 (Moderadas probabilidades de efectos adversos para la salud)
100000 10
Combinando los resultados de los dos proyectos, el 25 % de los embalses españoles tendrían problemas de toxicidad
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas
Anabaena crassa
Anabaena flos-aquae
Anabaena sigmoidea
Aphanizomenon aphanizomenoides
Aphanizomenon flos-aquae
Aphanizomenon gracile
Aphanizomenon issatschenkoi
Aphanizomenon ovalisporum
Aphanocapsa incerta
Aphanothece clathrata
Coelosphaerium cf. kuetzingianum
Cylindrospermopsis raciborskii
Jaaginema cf. lancaeforme
Limnothrix cf. planctonica
Limnothrix redekei
Merismopedia cf. punctata
Merismopedia trolleri
Planktolygbya limnetica
Microcystis aeruginosa
Microcystis novacekii
Microcystis cf. smithii
Microcystis wesenbergii
Pseudanabaena cf. catenata
Planktothrix cf. agardhdii
Planktothrix prolifica
Planktothrix isothrix
Raphidiopsis mediterranea
Romeria cf. gracilis
Romeria elegans
Snowella sp
Synechococcus sp.
Synechocystis aquatilis
Woronichinia naegeliana
Cianobacterias encontradas en los embalses estudiados durante 2004 y 2005.
En rojo se señalan las especies potencialmente tóxicas.
Aphanizomenon aphanizomenoides
Cylindrospermopsis raciborskii
Microcystis novacekii
Microcystis
wesenbergiiMicrocystis
aeruginosa
Aphanizomenon ovalisporum
Planktothrix cf. agardhii y Anabaena sp.Planktothrix cf. agardhii y Anabaena sp. Woronichinia naegeliana
Algunas especies de cianobacterias relacionadas con la toxicidad y toxinas encontradas
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas
Embalses con más de 2 mm3/l de cianobacterias
VL50 el volumen de agua que es letal para el 50 % de la población de Artemia salina
(*) Concentración de toxina en la fracción particulada
Cuenca EmbalseToxicidad
1/VL50 (L-1
)Toxina (tipo)
Toxina
(ug/L)Especies asociadas
Guadalquivir Arcos 4,5 Cilindrospermopsina ¿? Aphanizomenon ovalisporum
Guadiana Vega del Jabalón 12,3 ¿? ¿? Cylindrospermopsis raciborskii
Cazalegas 20,0 Microcistina LR 12,6Microcystis aeruginosa,
Microcystis wesenbergii
Picadas69,4
Microcistina LR1,5
Microcystis aeruginosa y
Microcystis novacekii
Rosarito 33,3 Anatoxina 0,31 Anabaena flos-aquae
Duero Cogotas 5,0 Microcistina LR 8,7 Planktothrix cf. agardhii
Norte Trasona 3,0 Microcistina LR 0,7 Woronichinia naegeliana
Tajo
a
*
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas
0
1000
2000
3000
4000
jun-0
4
jul-04
jul-04
ago-0
4
ago-0
4
sep-0
4
oct-
04
nov-0
4
jul-05
ago-0
5
sep-0
5
mm
3/m
3
0
2
4
6
8
10
12
14
ug/L
Microcystis
Eq MCLR EMBALSE DE CAZALEGAS
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
jun-04
jul -04
jul-04
ago-04
ago-04
sep-04
oct-04
nov-04
jul -05
ago-05
s ep-05
mm
3/m
3
0
5
10
15
20
25L
-1
Cianobacterias1/VL50
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
may-
04
jun-0
4
jul-0
4
ago-
04
ago-
04
sep-
04
oct-0
4
may
-05
jul-0
5
ago-
05
sep-
05
oct-0
5
mm
3/m
3
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
L-1
Aphanizomenon ovalisporum 1/VL50
EMBALSE DE ARCOS
Arcos
0
1000
2000
3000
4000
5000
may-04
j un-04
jul-04
ago-04
sep-04
oct-04
nov- 04
dic-04
ene-05
feb-05
mar-05
abr-05
may-05
jun-05
j ul-05
ago-05
sep- 05
oct -05
mm
3/m
3
Otras cianobacteriasPlanktothrix isothrixAphanizomenon ovalisporum Aphanizomenon gracile
A. Quesada; E. Moreno, D. Carrasco, T. Paniagua, L.Wormwe, C.De Hoyos & A. Sukenik. 2006. Toxicity of Aphanizomenon ovalisporum (Cyanobacteria) in a Spanish water reservoir. Eur. J. Phycol.: 41: 39-45.
0
10000
20000
30000
40000
50000
jun-04
jun-04
jul-04
jul-04
ago-04
ago-04
sep-04
sep-04
oct-04
oct-04
mm
3/m
3
Otras
Cianobacterias
ROSARITO
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
jun-04 jul-04 jul-04 ago-04 ago-04 sep-04 oct-04
An
ab
aen
a (
mm
3/l
).
An
ato
xin
a a
(u
g/l
)
0
10
20
30
40
50
60
To
xic
idad
(l-1
)
Anabaena flos-aquae anatoxina a 1/VL50
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Resultados: Cianobacterias, toxicidad y toxinas
EMBALSE DE ROSARITO
� Más de la mitad de las especies de cianobacterias encontradas son potencialmente tóxicas.
�En los muestreos realizados hasta ahora, todos los embalses con altas cantidades de cianobacterias (biovolumen mayor de 2 mm3/l) presentaron toxicidad debida a microcistinas, anatoxinas o cilindrospermopsina.
�Generalizando estos resultados a los embalses del proyecto anterior, el 25 % de los embalses españoles podrían tener problemas de toxicidad debida a las cianobacterias en algún momento
2. Cianobacterias, cianotoxinas y toxicidad en aguas de consumo y de baño.
Conclusiones
3. Aplicación de la teledetección al estudio de cianobacterias en los embalses españoles.
Metodología
40 embalses muestreados
Datos de radiometría
Análisis de clorofilas y otros pigmentos (ficobilinas)
•Fluorometría
•Espectrofotometría
•HPLC
Cálculo de biovolúmenes: CEN TC 230/WG 2/TG 3 (draft proposal)
Espectros de reflectancia normalizados en puntos en los que las cianobacterias son dominantes
CHRIS / ProbaCHRIS / Proba
1010--44--04042727--88--0404
RosaritoRosarito
NavalcNavalcáánn
Santa TeresaSanta Teresa
Sensores:
MERIS del satélite Envisat-1 (300 m de resolución espacial)
CHRIS del satélite Proba (17 m de resolución espacial)
3. Aplicación de la teledetección al estudio de cianobacterias en los embalses españoles.
Metodología MERIS /MERIS /EnvisatEnvisat--11
3. Aplicación de la teledetección al estudio de cianobacterias en los embalses españoles.
Resultados
Se han desarrollado algoritmos que relacionan las concentraciones de los pigmentos obtenidas a partir de los muestreos (realizados de forma simultánea a la obtención de la imagen) con la reflectancia medida por distintas regiones espectrales (bandas) del sensor
0 20 60 100 140 180 20 60 100 140 180 220 >250 mg m0 220 >250 mg m--33
3. Aplicación de la teledetección al estudio de cianobacterias en los embalses españoles.
Resultados Mapas temMapas temááticos de ticos de concentraciconcentracióón de n de ficocianinaficocianina
� La teledetección se presenta como un instrumento muy útil para la evaluación de la distribución espacial de los desarrollos masivos de cianobacterias.
3. Aplicación de la teledetección al estudio de cianobacterias en los embalses españoles.
Conclusiones
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