Por: Fernanda Ávila Silva / Comunicaciones institucionales Facultad de Medicina de la Universidad de Chile.
Imágenes: Dr. Carlos García / Fernanda Ávila Silva
Viernes 27 de septiembre de 2024
El proyecto titulado “Evaluación de la contaminación ambiental orgánica e inorgánica en medios acuáticos y sus efectos en el riesgo de proliferación de cianobacterias productoras de cianotoxinas (ARCAL CLXXVIII)” tiene como objetivo fortalecer la capacidad regional para evaluar la calidad del agua con el fin de prevenir impactos en la salud humana.
El Acuerdo Regional de Cooperación para la Promoción de la Ciencia y Tecnología Nucleares en América Latina y el Caribe (ARCAL) es un programa que reúne a 22 países de la región con el objetivo de contribuir al desarrollo sostenible. Su misión es fomentar la cooperación entre naciones para promover el uso pacífico y seguro de la ciencia y tecnología nucleares en la solución de problemas prioritarios de la región.
Los proyectos del Programa ARCAL se desarrollan en el marco del Programa Estratégico Regional, establecido sobre la base de un análisis de los problemas y necesidades más apremiantes en el contexto regional y que pueden ser afrontadas con el uso de tecnologías nucleares. Esto también apunta a mejorar la cooperación regional mediante una adecuada comunicación y difusión de los impactos alcanzados por los proyectos concretados.
Este es el caso de la investigación titulada “Evaluación de la contaminación ambiental orgánica e inorgánica en medios acuáticos y sus efectos en el riesgo de proliferación de cianobacterias productoras de cianotoxinas (ARCAL CLXXVIII)”, en la que participa la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile, en colaboración con el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN), junto a los equipos de investigación de Argentina, Belice, Brasil, Chile, Colombia, Costa Rica, Cuba, República Dominicana, Ecuador, El Salvador, Guatemala, Honduras, Jamaica, México, Nicaragua, Panamá y Perú.
El objetivo principal del proyecto es fortalecer la gestión sostenible de ríos, lagos y embalses en América Latina y el Caribe (ALC), mediante la mejora de las capacidades regionales de evaluación de la calidad del agua (contaminantes inorgánicos) y estado trófico (contaminantes orgánicos e inorgánicos) en áreas de interés.
La investigación se enfoca en la evaluación de las floraciones de cianobacterias productoras de cianotoxinas, utilizando técnicas microscópicas y moleculares para su identificación, así como tecnología nuclear para la determinación de los contaminantes que propician las condiciones óptimas para su proliferación.
En términos generales, “el proyecto busca identificar qué contaminantes, preferentemente de origen agrícola, favorecen cambios en los cuerpos de agua que propicien el crecimiento de microalgas —cianobacterias— productoras de toxinas —cianotoxinas—, con el objetivo de prevenir afecciones en la salud de la población, y orientar a los tomadores de decisiones respecto de la creación de futuras normas regulatorias”, señaló el doctor Carlos García, Químico e investigador del Laboratorio de Toxinas Marinas de la Facultad de Medicina, y responsable del proyecto en Chile. “Este fenómeno, que se ha observado a nivel mundial en cuerpos de agua dulce, está bien documentado en muchos lugares, pero en Chile estamos en una etapa inicial”, afirmó.
La calidad de los recursos hídricos: Una problemática que no da tregua
Uno de los principales problemas de la calidad del agua es el aumento progresivo de la contaminación y la eutrofización de los medios acuáticos. Según el Informe Mundial de las Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hídricos 2019: No dejar a nadie atrás, en América Latina y el Caribe, 25 millones de personas carecen de servicios de agua potable y 89 millones no tienen acceso a saneamiento.
Además, se detalla que solo el 5% de las aguas residuales urbanas e industriales de la región recibe algún tratamiento y que se consume el 10% de los fertilizantes totales del mundo. Junto con prácticas deficientes de gestión ambiental, este fenómeno está produciendo una disminución en la calidad de los recursos hídricos y un aumento en la eutrofización.
Cuando se define la calidad del agua en un lago, río o embalse, se establece su estado trófico, es decir, “se evalúan los componentes fisicoquímicos, incluyendo un marcador clave: la clorofila. Esta indica el crecimiento de microalgas, o de la comunidad biológica en general. A partir de esto, se determina el estado del agua que, en términos simples, puede ser bueno, medio o malo”, comenzó explicando el doctor Carlos García. “Cuando la calidad del agua es mala, suele estar acompañada de contaminantes provenientes de ciudades o centros agrícolas, lo que favorece el crecimiento excesivo de algas. Este proceso se conoce como eutrofización”, definió.
Humedal El Loto, Llanquihue, 2019. 
Doctor Carlos García en lago utilizando una Sonda multiparámetrica para medir la calidad del agua bajo los parámetros de conductividad, temperatura, pH, contenido de oxígeno disuelto, potencial redox, contenido de amonio y cloruros, y turbidez. 
Investigadora del equipo del doctor García utilizando una red para detección de microalgas.
La contaminación y eutrofización de los cuerpos de agua está asociada con la alta concentración de nutrientes, como el nitrógeno y el fósforo (contaminación inorgánica) de la actividad agrícola y los efluentes de aguas residuales, así como un aumento de la materia orgánica disuelta y particulada en los cuerpos de agua (contaminación orgánica).
Un estado de eutrofización alto —o una mala calidad del agua— se vincula directamente al aumento en el desarrollo de cianobacterias productoras de toxinas, llamadas cianotoxinas, que interfieren con el uso y la calidad del agua al alterar negativamente sus características: “Por ejemplo, cuando observamos el Lago Villarrica en verano, podemos identificar un estado avanzado de eutrofización si presenta una mala calidad del agua. En contraste, los lagos que no se encuentran en este estado suelen tener una mejor calidad, es decir, no muestran los mismos componentes problemáticos”, señaló el doctor García.
Actualmente, Chile carece de una norma integral que regule la calidad del agua dulce, limitándose únicamente a aspectos microbiológicos (cantidad de coliformes en el agua). El doctor Carlos García explicó que “esto significa que, aunque las playas pueden estar habilitadas para el baño según el límite microbiológico establecido — un máximo de 1.000 coliformes fecales por cada 100 ml—, este «permiso» no considera la cantidad de toxinas presentes en los afluentes”, mencionó. En contraste, “países como Uruguay, Argentina y Brasil cuentan con normativas que abordan también la presencia de toxinas, lo que les permite identificar microalgas y establecer sus concentraciones”, agregó.
No obstante, el profesor García aclaró que Chile está trabajando en el tema: “La regulación en cuerpos de agua dulce ha ido avanzando, ya que algunos lagos cuentan con normas secundarias. Sin embargo, estas no son suficientes para abordar las proliferaciones de microalgas, puesto que no definen controles, peligrosidad, o criterios para establecer riesgos y alertas. Para lograr esto, se necesita una norma primaria, que aún está en proceso de elaboración y a la que nosotros pretendemos aportar directamente con este proyecto”, aseguró.
La regulación sobre los florecimientos de cianobacterias en agua dulce implica “tomar una muestra de agua, realizar un análisis visual para identificar la microalga, contar la densidad de células por litro, y luego aplicar un procedimiento químico para determinar las toxinas producidas por la especie”, detalló el doctor García. “Actualmente, este procedimiento no se realiza en Chile, y ese es el principal desafío de este proyecto: implementarlo en el país”, manifestó el profesor.
Cianotoxinas en agua dulce: un peligro para la salud
Las cianobacterias “son microalgas que producen toxinas, a las cuales llamamos cianotoxinas”, esclareció el doctor Carlos García. “En el agua existen diversas formas de plancton: zooplancton, microplancton, fitoplancton, y también cianobacterias. Estas últimas tienen la particularidad de que, cuando proliferan en grandes cantidades, algunas especies —aunque no todas—, tienden a producir sustancias que resultan tóxicas para los seres humanos”, sostuvo el doctor. “Las cianobacterias están presentes tanto en el mar como en agua dulce, pero debido a ciertas condiciones, proliferan más en agua dulce”, añadió.
Este tipo de microbacterias es capaz de producir, principalmente, toxinas de cuatro tipos, que el doctor García detalló a continuación: “Primero, están las hepatotoxinas, que son capaces de causar un daño severo al hígado. Revertir este daño es extremadamente difícil, y en muchos casos, la intoxicación hepática puede ser fatal. Luego, están las neurotoxinas, similares a las que se encuentran en el mar, que también pueden ser mortales para las personas. En tercer lugar, están las dermatotoxinas, que provocan daños en la piel y reacciones alérgicas, y por último, las toxinas digestivas, que generan cuadros digestivos complejos a nivel intestinal”.
Para lograr detectar los tipos de cianobacterias, así como las toxinas que produce cada especie de ellas, los componentes que propician su proliferación y su proveniencia en afluentes de agua dulce de interés en América Latina y el Caribe, el estudio, que inició su implementación en enero de 2022, actualmente se está enfocando en cuatro tópicos de trabajo principales: estudio morfológico, biología molecular, análisis fisicoquímico y componente isotópico.
De acuerdo a las palabras del profesor Carlos García, “el aspecto morfológico se refiere al reconocimiento de la especie de microalga, y el tópico de biología molecular permite una identificación más precisa. Por ejemplo, la evaluación morfológica puede indicar que una microalga es del tipo A, mientras que el componente biológico molecular es capaz de confirmar si efectivamente es A, ya que el ojo humano, incluso cuando está bien entrenado, podría cometer errores”, expresó. Además, el aspecto de biología molecular “también determina si la microalga es tóxica o no, y más específicamente, qué tipo de toxina produce”, agregó.
Por su parte, “el análisis fisicoquímico se encarga de determinar los parámetros presentes en el agua, que favorecen el crecimiento de microalgas, tales como nutrientes, pH, temperatura, fosfato, entre otros”, sumó.
Por último, “el componente isotópico permite, mediante el análisis de muestras de agua, y con la utilización de técnicas de tecnología nuclear, identificar la relación de isótopos presentes en el agua, y así determinar con precisión la fuente del contaminante”, aseveró el profesor García.
Una forma de explicar esto es diciendo que cada tipo de agua posee una «huella isotópica»: “Esto se refiere a que, los isótopos, como el hidrógeno o el oxígeno, se presentan en diferentes proporciones, según el origen del agua. Entonces, mediante el uso de cromatografías nucleares, se puede determinar si el agua proviene, por ejemplo, del derretimiento de glaciares, de un río secundario, de fuentes subterráneas o de la lluvia. Con esta información, es posible identificar el principal tipo de agua que arrastra el contaminante, e identificar su procedencia, como puede ser una industria láctea, residuos del sector porcino, o directamente de los alcantarillados”, continuó.
Una manera de explicar esto es mediante el concepto de «huella isotópica» del agua: “Esto significa que los isótopos, como los de hidrógeno u oxígeno, se encuentran en proporciones variables dependiendo del origen del agua. A través del uso de técnicas como la cromatografía nuclear, es posible determinar si el agua proviene del derretimiento de glaciares, de un río secundario, de fuentes subterráneas o de la lluvia. Con esta información, se puede identificar qué tipo de agua transporta el contaminante y, por lo tanto, rastrear su procedencia, que puede ser, por ejemplo, una industria láctea, residuos del sector porcino o directamente de los sistemas de alcantarillado.
El doctor Carlos García explicó que “en el caso de la Universidad de Chile, nuestra institución está capacitada para abordar dos tópicos: el morfológico y biología molecular”. En particular, el equipo del doctor Héctor Contreras, director del Departamento de Oncología básico clínico de la Facultad de Medicina, está enfocado en desarrollar la parte de biología molecular. Por su parte, el equipo del doctor Carlos García, del Laboratorio de Toxinas Marinas, se encarga de la morfología y la toxicología.
En cuanto a los temas restantes, —análisis fisicoquímico y componente isotópico—, dada su especialización y necesidad de conocimientos avanzados, el equipo investigador por Chile, a cargo del profesor Carlos García, optó por buscar un aliado confiable, que tuviese experiencia en estas técnicas: “Para cubrir estas áreas, estamos colaborando con el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN), que cuenta con laboratorios acreditados y la experiencia necesaria para llevar a cabo análisis fisicoquímicos e isotópicos, técnicas sumamente complejas. Esta cooperación nos permite complementar cualquier carencia y asegurar la calidad de los datos obtenidos en estos aspectos del proyecto”, afirmó el doctor.
En Chile, se definió el Lago Llanquihue como zona de estudio para la toma constante de muestras de agua. “Estamos monitoreando las cuatro principales ciudades que rodean el Lago Llanquihue: Puerto Octay, Frutillar, Puerto Varas y Llanquihue. En este lago, la variación de temperatura entre el invierno y el verano es considerable. Por ejemplo, actualmente la temperatura del lago es de 9 °C, pero en verano puede llegar fácilmente a los 25 °C, lo que crea un ambiente más favorable para el desarrollo de microalgas. Por esta razón, las floraciones tienden a aparecer en primavera y verano, funcionando como un verdadero caldo de cultivo”, explicó el profesor.
Además, “el Lago Llanquihue tiene solo una salida de agua, y su recambio es extremadamente lento, ocurriendo aproximadamente cada 70 años. Dos ríos principales alimentan el lago: el río Ensenada y el río Pescado, mientras que el único desagüe es el río Maullín. Este largo tiempo de recambio permite que los contaminantes se acumulen y alteren el ambiente, lo que favorece la aparición de estos fenómenos”, añadió.
Buscando una norma primaria para Chile
El equipo investigador de los países de América Latina y el Caribe, incluyendo Chile, busca identificar principalmente cuáles son las microalgas más prevalentes en las épocas de primavera y verano, así como los niveles de concentración de toxinas en aguas de uso doméstico y/o recreativo, que resulten ser nocivas para la salud de las comunidades. El profesor Carlos García afirmó que “con los datos recopilados durante los cuatro años en los que se extiende el estudio, buscamos avanzar en la normativa chilena para asegurar una mejor protección de la salud pública”.
Lograr esto es fundamental, puesto que, según las palabras del doctor, “en los últimos 10 años los florecimientos han aumentado de manera progresiva. Lo que hace sumamente necesario establecer políticas de salud pública que permitan a los tomadores de decisiones evitar problemas toxicológicos y ambientales en los ecosistemas, además de evitar afecciones en el turismo, y otros sectores de importancia”, agregó.
Respecto de lo anterior, el doctor García ejemplificó: “Vamos a ponernos en un escenario crítico, como el que solemos plantear a los tomadores de decisiones. Supongamos que, en la zona de estudio, que en nuestro caso es el Lago Llanquihue, donde entre el 60% y el 70% de los ingresos provienen del turismo, se produce un florecimiento de microalgas. Este evento tendría no solo un impacto social, sino también graves repercusiones económicas, afectando tanto al turismo como a la salud pública”, aseveró
Por ello, “es fundamental que los tomadores de decisiones consideren cómo prevenir estos eventos y qué acciones tomar si ocurren. ¿Qué pasaría si se desencadenara un brote de intoxicaciones? Los datos generados por este proyecto no se limitan a gráficos, sino que ofrecen información concreta y práctica para que los tomadores de decisiones puedan actuar con mayor orientación y eficacia”, concretizó.
Finalmente, es importante recalcar que “El escenario ideal sería poder monitorear de forma continua las fuentes de agua más importantes de Chile. Aunque resulta difícil monitorear todos los lagos —Chile cuenta con cerca de 400—, es esencial centrarse en aquellos ubicados en zonas críticas, cercanas a ciudades o áreas agrícolas. En la Región de Los Lagos, por ejemplo, ya se han reportado florecimientos en cuerpos de agua como los Lagos Rupanco y Puyehue. Sin embargo, estos resultan más difíciles de monitorear debido a desafíos logísticos. Por eso es tan necesaria una nueva normativa”, señaló el doctor.
Una colaboración regional
Dado que este es un proyecto regional que involucra a países de América Latina y el Caribe, es crucial que todos los equipos de trabajo posean un nivel homogéneo de conocimientos y técnicas: “Esto garantiza que los datos obtenidos sean comparables. Para lograrlo, cada país envía a sus expertos a diversas capacitaciones que les permiten especializarse en técnicas específicas, con el objetivo de replicarlas en sus respectivas naciones y asegurar la uniformidad en la recolección y análisis de datos. Así, la capacitación de expertos en estos nuevos procedimientos es clave para asegurar que todos trabajen con la misma metodología”, explicó el profesor Carlos García.
Lo anterior permite que “si ocurre un florecimiento de algas en Brasil, por ejemplo, sus datos pueden ofrecer una valiosa orientación para prever situaciones similares en el futuro. Si los procedimientos no estuvieran armonizados, los métodos que se utilizan en distintos países no serían comparables, ya que algunos emplean técnicas menos sensibles o de menor calidad. Por lo tanto, es crucial estandarizar los procesos para generar una red de datos comparable”, argumentó.
Asimismo, añadió que “en Europa, ya existe una red que permite monitorear florecimientos, condiciones del agua y otros datos de manera consistente entre países, mientras que en América, todavía carecemos de esta infraestructura, lo que hace necesario armonizar los procedimientos y ampliar el conocimiento en estos aspectos”, sentenció.
Desde 2022 hasta la fecha, se han logrado avances significativos en el estudio de la calidad del agua en Chile. La meta es utilizar los datos obtenidos y la compleja logística de recolección para extrapolar los resultados a otros lagos del país. Sin embargo, esto dependerá de las políticas públicas y de las decisiones de los responsables. Aunque el proyecto debería concluir en marzo de 2026, ya se está discutiendo una posible ampliación.
Publicado en: Noticias – Facultad de Medicina de la Universidad de Chile