NIVELES ACTUALES DE HIDROCARBUROS FÓSILES EN ECOSISTEMAS ESTUARINOS DEL GOLFO DE MÉXICO

Trabajo presentado en el Simposio "Marine Sciences in the Americas", Interciencia Association, San José Costa Rica, 2 al 7 de julio, 1977. Recibido el 11 de octubre de 1977 y aceptado para su publicación el 28 de febrero de 1978.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

En años recientes análisis detallados de agua de mar, así como de especies marinas desde microorganismos hasta vertebrados han demostrado la presencia de hidrocarburos, ambos alifáticos y aromáticos, los cuales son similares en naturaleza a los reportados en el petróleo o sus derivados. También están presentes otros hidrocarburos característicos de los organismos y que son de origen biogénico (Clark y Blumer, 1967).

En el mar abierto las concentraciones de hidrocarburos son generalmente bajas y el origen de estos componentes no siempre es fácilmente determinado. En contraste a esto en las áreas costeras, bahías y estuarios, los hidrocarburos pueden estar presentes en altas concentraciones relacionándose directamente a efectos de contaminación por petróleo como resultado de derrames naturales o accidentales, desechos de refinerías y plantas petroquímicas, operaciones normales de embarque y por transporte atmosférico (National Academy of Science 1975).

Los efectos que sobre la biota marina ejercen los grandes derrames de petróleo, así como el uso de dispersantes han sido ampliamente Publicados y documentados (Blumer et al., 1970; Blumer y Sass, 1972; Sanders et al., 1972; Portmann y Connor, 1968; Crapp, 1971 y Wilson, 1977), pero sin embargo muy poco se conoce sobre los efectos biológicos y fisiológicos resultantes de la contaminación por hidrocarburos provenientes del petróleo en aguas costeras o sistemas estuarinos.

Mackin y Hopkins (1961) han postulado que en algunas áreas costeras la contínua introducción de productos derivados del petróleo ejercen un pequeño o ningún efecto adverso sobre las poblaciones o la productividad del área, en tanto otros investigadores sugieren que algunos procesos biológicos de gran importancia como la fotosíntesis y la respiración son afectados por concentraciones relativamente bajas del petróleo (Gilfillan, 1973; Jacobson y Boylan, 1973; La Roche, 1973; Parker, 1974; Pulich et al., 1974).

De una manera general, puede decirse que la actividad biológica o bioquímica ejercida por componentes del petróleo se relaciona con los siguientes parámetros: a) Los niveles a los cuales los hidrocarburos son acumulados, b) El tiempo de residencia de los hidrocarburos en los organismos, c) La composición de la mezcla de hidrocarburos en el agua y subsecuentemente en el organismo. Asimismo es necesario considerar que en los organismos marinos los parámetros antes mencionados son modificados por factores biológicos como son el contenido de lípidos, la eficiencia para el consumo de hidrocarburos y la ruta de entrada y desecho de éstos.

Los sedimentos y organismos (Thalassia testudinum y Crassostrea virginica) se colectaron durante febrero de 1975 en diferentes lagunas y áreas costeras del Golfo de México consideradas como las de mayor importancia (Fig. 1) . Antes del análisis todas las muestras fueron congeladas a -20°C siguiendo las recomendaciones de Clark (1966).

En la figura 2 se detalla el procedimiento analítico empleado para la obtención de n-parafinas y compuestos aromáticos.

Cromatografía de gases. Para el análisis de los hidrocarburos fueron empleados un cromatógrafo Perkin-Elmer Modelo 900 y un Hewlett-Packard Modelo 7620 A. Ambos equipados con detectores de ionización de flama, programador linear de temperatura, integradores electrónicos y con columnas metálicas duales de 1.80 m de longitud por 3.1 mm de diámetro interno.

Las columnas fueron empacadas con FFAP al 5% (Varian) sobre Gas Chrom Q 80-100 mesh. La temperatura se programó de 60 a 270°C incrementándose en un rango de 6°C por minuto. Como gas de transporte se empleó Helio con un promedio de flujo de 25 ml por minuto.

Las muestras se analizaron antes y después de la adición de un estandar interno conteniendo n-parafinas con C16 hasta C32, además de Pristano y Fitano.

La abundancia de cada componente fue determinada por su correspondiente área en los picos de cada cromatograma.

Un cromatógrafo de gases Varian Aerograph Modelo 2700 acoplado a un espectrómetro de masas Dupont Modelo 21-491 fue empleado para dilucidar la estructura de los isómetros presentes en las muestras y confirmar la presencia de algunas n-parafinas, siendo las condiciones experimentales las mismas anotadas con anterioridad.

Fig. 1. Localización de las lagunas consideradas en el presente estudio, Laguna Madre de Tamaulipas (1, 2 y 3), Laguna de Pueblo Viejo (4), Laguna de Tamiahua (5), Laguna Tampamachoco (6), Laguna Alvarado (7), Laguna Carmen y Machona (8), Laguna de Términos (9, 10, 11 y 12), Laguna Cancún (13).

En la figura 3 se presenta un modelo conceptual de los probables flujos de los hidrocarburos a través de los principales componentes de un ecosistema estuarino. Una pequeña parte de los hidrocarburos se fija en el agua y los organismos, siendo los sedimentos el sitio más importante para el almacenamiento de hidrocarburos. Existe pérdida de éstos por evaporación (Sivaider y Mikolaj, 1973) acción de las mareas y flujo de los ríos, así como por descomposición microbiana (Zobell, 1971: Di Salvo et al., 1973).

La introducción de hidrocarburos en organismos marinos puede ser por ingestión de alimento conteniendo éstos compuestos (Blumer, et al., 1970) o por absorción directa a través de la columna de agua (Lee, et al., 1972) siendo ésta la ruta más probable (Kotyk, 1973).

En la tabla 1 se reportan los valores porcentuales de hidrocarburos totales encontrados en Crassostrea virginica proveniente de lagunas costeras a lo largo del Golfo de México.

Se observa que los valores más altos corresponden a las áreas cercanas a refinerías y plantas petroquímicas como son Laguna de Pueblo Viejo y Laguna Tamiahua en Veracruz y Laguna del Carmen y Machona en Tabasco.

Fig. 2. Esquema del método analítico empleado para la obtención y análisis de los hidrocarburos.

Exceptuando estas áreas, los valores del CPI (Carbón Preference Index, Cooper y Bray, 1963) van de 1.1 a 1.6, indicando una ligera predominancia de carbonos impares y a su vez son semejantes a los reportados por Clark y Blumer (1967) y Oppenheimer et al., (1974) para organismos pertenecientes al plancton. Los hidrocarburos Pristano y Fitano se encontraron presentes (Fig. 4) lo cual es un hecho notable, ya que según Blumer et al., (1964) el zooplancton parece ser el principal recurso de estos isoprenos para otros organismos marinos, soportando así la idea de que organismos planctónicos formen parte escencial en la dieta de estos invertebrados.

Fig. 3. Modelo conceptual del probable flujo de hidrocarburos a traves de los principales componentes de un ecosistema estuarino.

Fig. 4. Cromatograma de la distribución de las n-parafinas en Crassostea virginica proveniente de la Laguna de Términos, Campeche, México.

TABLA 1 CONCENTRACIÓN PORCENTUAL DE HIDROCARBUROS EN CRASSOSTREA VIRGINICA PROVENIENTE DE LAGUNAS COSTERAS DEL GOLFO DE MÉXICO

En Thalassia testudinum la distribución de hidrocarburos muestra un patrón característico para esta especie y debido a que la presencia de estos pastos marinos se restringe a zonas con determinadas cualidades ambientales; puede inferirse que los hidrocarburos presentes sean de origen biogénico (Attaway et al., 1970; Botello et al., 1978 formándose a partir de mecanismos bioquímicos (Youngblood et al., 1971) ; asimismo Cooper y Bray (1963) sugieren que las n-parafinas son el resultado de la descarboxilación de ácidos grasos saturados.

La figura 5 muestra la distribución de las n-parafinas presentes en Thalassia testudinum provenientes de Isla Verde, Ver., observándose una predominancia de las parafinas impares y siendo el n-heptadecano (n-C17) el hidrocarburo más abundante.

Esto es importante desde el punto de vista de la geoquímica de estos compuestos, ya que el n-C17 es el principal hidrocarburo alifático en muchos organismos marinos incluyendo a las algas verde azules, bacterias marinas, plancton, algas bénticas y peces (Clark y Blumer, 1967; Clark et al., 1973; Youngblood et al., 1971; Gearing et al., 1976).

De acuerdo a las estaciones de muestreo el valor del CPI y de la concentración de n-parafinas varía de 1.1 a 1.3 y de 70 a 110 ppm respectivamente.

En la tabla 2 se puede apreciar que los valores del CPI (3.1 -4.4) para los sedimentos recientes han aumentado considerablemente en relación a los obtenidos para fanerógamas marinas e invertebrados analizados en el presente trabajo.

Fig. 5. Cromatograma de la distribución de n-parafinas en Thalassia testudinum proveniente de la Isla Verde, Veracruz, México.

TABLA 2 CONCENTRACIÓN PORCENTUAL DE HIDROCARBUROS EN SEDIMENTOS RECIENTES PROVENIENTES DE LAGUNAS COSTERAS DEL GOLFO DE MÉXICO.

Fig. 6 Cromatograma de la distribución de las n-parafinas en sedimentos recientes provenientes de la Laguna de Cancún, Quintana Roo, México.

Esto confirma la predominancia de las n-parafinas de carbono impar (Fig. 6) y los valores están dentro del rango (2.4 - 5.5) reportado para otras regiones (Cooper y Bray, 1963).

La diferencia en valores del CPI entre sedimentos recientes, fanerógamas marinas e invertebrados, indica que el recurso de una gran fracción de n-parafinas en los sedimentos no es de origen planctónico o a partir de algas bénticas; sino que son originadas por organismos indígenos al sedimento o por detritos de plantas terrestres. (Kranz et al., 1961; Eglinton et al., 1962; Cooper y Bray, 1963; Hedges y Parker, 1976).

Las concentraciones más altas de hidrocarburos corresponden a aquellas zonas cercanas a los complejos petroquímicos y/o pozos petroleros como son la Laguna de Pueblo Viejo, Laguna Tamiahua, Laguna del Carmen y Machona respectivamente, lo cual confirma que hidrocarburos provenientes del petróleo se liberan con regularidad en esas áreas siendo depositados en los sedimentos o bien son introducidos en los sistemas vivientes pasando a formar parte de los tejidos en los organismos marinos.

De las áreas estudiadas las correspondientes a Laguna de Pueblo Viejo y Laguna Tamiahua en Veracruz y Laguna del Carmen y Machona en Tabasco presentaron las concentraciones más altas en hidrocarburos, considerándose como zonas contaminadas por efecto de las descargas de refinerías y plantas petroquímicas cercanas a esos sitios.

La presencia de hidrocarburos "NO BIOGÉNICOS" en Crassostrea virginica nos indica que estos invertebrados retienen en sus tejidos hidrocarburos fósiles provenientes del petróleo y que son liberados con regularidad hacia los estuarios, en donde actúan interfiriendo o bloqueando procesos biológicos de gran importancia para las comunidades biológicas y en ocasiones producen la muerte ocasionando así daños a la economía pesquera, la cual basa gran parte de su producción en el cultivo y explotación de estos invertebrados.

A pesar de que no se demostró la presencia de hidrocarburos fósiles en Thalassia testudinum, la conservación de los pastos marinos es de vital importancia para los sistemas estuarinos, ya que gran parte de la economía energética de éstos se basa en la presencia de comunidades de estas fanerógamas marinas.

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