martes, 16 de julio de 2019

Sobre los efectos perjudiciales de los microplásticos en la fauna marina

Los plásticos y microplásticos, que acaban en los océanos por cualquiera de las vías que hemos visto en las dos entradas anteriores, pueden tener efectos perjudiciales en los seres vivos que viven en el mar (peces, mamíferos, etc.) o cerca de él (como es el caso de las aves marinas). Los macroplásticos como los grandes filmes o las redes y cuerdas proveniente de los barcos, de los que no se habla tanto como de los envases pero que son bastante abundantes, pueden causar la muerte de pájaros, mamíferos marinos o tortugas al resultar atrapados por ellos, lo que les impide moverse, alimentarse o incluso respirar. Y también por ingestión y bloqueo u obstrucción del tracto gastrointestinal. Este también puede ser el caso de la ingestión de los mucho más abundantes microplásticos, que los animales pueden confundir con sus presas habituales.

Aunque las imágenes y vídeos que circulan por internet al respecto resultan preocupantes, el efecto real en la salud de los organismos está lejos de ser conocido con exactitud. Y para apoyar esta afirmación voy a usar en los párrafos siguientes una reciente monografía colectiva sobre la basura marina de origen antropogénico. Si os interesa el tema, esa monografía se puede descargar gratuitamente en ese mismo enlace. Es un pdf de casi 500 páginas y más de un millar de referencias. En uno de sus capítulos queda claro que una gran parte de las especies marinas se han visto afectadas progresivamente por alguno de los problemas mencionados en el párrafo anterior (atrapamientos, ingestión, etc.). Y así, en el resumen de ese capítulo se dice que "el número de especies que se conoce que han sido afectadas ya sea por ingestión o por resultar atrapadas en plásticos se ha doblado desde 1997, desde 267 a 557 especies. Por ejemplo, en las especies de tortugas marinas las afectadas han pasado del 86 al 100% ( 7 de 7 especies), en el caso de mamíferos marinos del 43 al 66% (81 de 123 especies) y en el de las aves marinas del 44 to 50% (203 de 406 especies)". Esas cifras provienen de un meticuloso trabajo de búsqueda en bibliografía que han llevado a cabo los autores y que muestra que los macro o microplásticos han causado algún efecto no deseado en algún miembro de esas especies.

Pero mucho más complicado que establecer la afectación o no en un tipo de especie es cuantificar el número de individuos afectados y las consecuencias últimas de esa afección en términos, por ejemplo, de la mortalidad causada por esos problemas. No en vano, la extensión y profundidad de mares y océanos y la población de fauna marina son inmensas. En otro de los capítulos de la monografía arriba citada, la autora estudia los efectos de los microplásticos en esa fauna y concluye en el resumen que "A pesar de la preocupación causada por la ingestión de microplásticos en poblaciones naturales, sus efectos y las implicaciones en las cadenas alimentarias no están bien entendidas por el momento. Sin un conocimiento de las velocidades de ingestión y expulsión de los microplásticos en las poblaciones, es difícil deducir sus consecuencias ecológicas". En el apartado dedicado a los peces puede leerse literalmente que "todos los estudios citados sugieren que la ingestión de microplásticos es la ruta principal de exposición de los peces a la basura plástica, al ser identificados equivocadamente como presas o comida. Pero no se han observado efectos adversos de manera significativa". Y en el dedicado a los efectos de los microplásticos en aves marinas se dice que "la mayoría de las aves marinas examinadas en la bibliografía no mueren como consecuencia directa de la ingestión de microplásticos", al entender que la mayor parte de ellos son ingeridos y posteriormente expulsados en forma de heces.

Esa misma idea se desprendía de un reciente estudio realizado por investigadores de la Universidad de Tasmania sobre la incidencia de los microplásticos en la mortalidad de las aves marinas que vimos en una entrada anterior. Es evidente que los resultados que se concluyen de ese estudio particular no son comparables con revisiones bibliográficas como las mencionadas en los párrafos anteriores. De hecho, yo no hice mucha incidencia en los resultados como tales sino que utilicé el estudio para denunciar el mal uso que muchas veces se hace, en las notas de prensa de las Universidades y en los medios de comunicación, de los datos reales de un artículo. Pero no deja de ser un ejemplo de lo que aquí nos interesa. El artículo evidenciaba que el 32% de los 1733 cadáveres de aves marinas a los que se hicieron las autopsias tenía algún microplástico en el tracto gastro-intestinal. Pero solo 13 (el 0,75%) habían muerto fehacientemente como consecuencia de esa ingestión.

Consideraremos ahora un tema mucho más recurrente en las introducciones de muchos artículos científicos en este área, así como en los medios de comunicación. Y que es el argumento de que los microplásticos pueden acumular, una vez presentes en el mar, los llamados Contaminantes Orgánicos Persistentes, COPs o POPs en inglés. Sustancias como el DDT, los bifenilos policlorados (PCBs) usados como aislantes en instalaciones de alto voltaje o los polibromodifenil éteres (PBDEs), usados como aditivos retardantes de la llama. Han ido a parar al mar como consecuencia de su producción y empleo industrial en el pasado, aunque llevan años prohibidas. Pero, como su nombre genérico indica, es complicado que se degraden en el medio ambiente y, por tanto, siguen ahí, ya sea depositados en los sedimentos o disueltos en el agua en concentraciones muy por debajo de los nanogramos/gramo de agua.

Esos compuestos tienen una solubilidad muy baja en agua (podemos llamarlos hidrófobos) pero tienen una afinidad mucho más alta por medios no acuosos (orgánicos), como resultan ser los microplásticos. Así que prefieren adsorberse o absorberse en el plástico antes que estar disueltos en el agua de mar. Los químicos cuantificamos eso en forma del llamado coeficiente de reparto, que no es más que un número que mide la preferencia de una sustancia a estar disuelta en un medio u otro. En el caso de la pareja plástico/agua ese número puede llegar a ser tan alto como un millón o más. La principal alarma que de ello se deriva es que los microplásticos se carguen de forma importante con POPs y puedan ser ingeridos por los pájaros o los peces. Los POPs podrían pasar a los organismos de estos, acumulándose progresivamente (bioacumulación) en sus músculos y, sobre todo, en la grasa. Y, a través de la cadena de alimentación, llegarían hasta nosotros. Es lo que resume la figura que ilustra esta entrada, tomada de un trabajo de P. Wardrop y otros.

La contaminación de organismos marinos por POPs y su bioacumulación está bien documentada, incluso en organismos que viven en lugares como la Fosa de las Marianas a 10.000 metros de profundidad como demuestra este artículo. Pero el que ello haya sido producido de forma importante por la ingestión de microplásticos es una hipótesis que está lejos de haberse probado a nivel científico. Por ejemplo, los petreles y otras aves marinas se suelen considerar como "chivatos" del estado de la contaminación en el mar. Aunque hay artículos más antiguos que detectan simultáneamente la presencia de POPs en los tejidos de algunas aves marinas y de microplásticos en sus estómagos, el primer estudio que trata de correlacionar unos y otros (en realidad un informe del Instituto Polar Noruego) data de fecha tan reciente como 2104. Estudiando un número reducido de petreles se encontró que, en general, la concentración de los diferentes POPs en sus organismos era básicamente la misma en petreles con microplásticos en su estómago que en los que tenían el estómago libre de los mismos.

Un artículo posterior (2016), mucho más riguroso en cuanto al número de muestras investigadas y a las técnicas utilizadas, viene a llegar a esa misma conclusión. Hay POPs en cantidades parecidas en petreles con plástico en sus estómagos o sin ellos. De donde los autores hipotetizan que esa intoxicación por POPs tiene que provenir de fuentes diferentes a los microplásticos, probablemente de las presas de las que se alimentan y que estarían contaminadas con los POPs presentes en el agua y los sedimentos de los océanos.

Ya os he presentado a Albert Koelmans en una reciente entrada, como Coordinador de un estudio para la Union Europea sobre los riesgos de los microplásticos para la salud y el medio ambiente. Se trata de un científico especializado en la presencia de los POPs en el mar, con bibliografía sobre los diferentes materiales que pueden actuar como "acumuladores" de esos contaminantes, incluidos los microplásticos. Un artículo en el que figura como primer firmante, publicado en 2016, es una de las más recientes (e interesantes, en mi humilde opinión) revisiones críticas sobre el estado del asunto de los microplásticos como vectores de la bioacumulación de los Compuestos Orgánicos Persistentes.

La primera conclusión importante que se desprende de ese artículo es que aunque es cierto que hemos vertido mucho plástico al océano, la cantidad es aún pequeña (unos 2 nanogramos por litro de agua) en comparación con otras cosas existentes en el mar que, y esto es importante, pueden llegar a contener o almacenar esos contaminantes y, por lo tanto, actuar como vectores compitiendo con los microplásticos. Por supuesto, hay mucha más agua (unas 10.000 millones de veces más que plástico) donde esas sustancias están disueltas. Pero también hay un millón de veces más de materia órganica dispersa, y cientos de miles de veces de cosas como el fitoplacton, los coloides o incluso casi la misma cantidad de partículas de carbón. Todas pueden absorber los POPs contenidos en el agua, aunque con diferentes intensidades en virtud de los coeficientes de reparto de los que hemos hablado arriba.

Los autores del artículo se ponen en un escenario extremo en el que eligen los coeficientes de reparto más altos para los microplásticos y los más bajos para el resto de sustancias dispersas en el mar. Y con esa premisa estiman que la cantidad de POPs absorbida por los plásticos representa, en ese peor escenario, un porcentaje del 0,0002% de los POPs que están en el agua de los océanos. Ese porcentaje iría creciendo si los microplásticos siguen aumentando (algo que esperemos solucionar) pero, por el momento, parece que el papel de los microplásticos como vectores de esos contaminantes es muy poco relevante.

En ese mismo artículo, Koelmans y sus colegas se manifiestan bastante críticos con los experimentos de laboratorio, muy abundantes en el campo que estamos considerando, en los que peces u otros organismos marinos son encerrados en acuarios y alimentados con comida convencional mezclada con microplásticos que, previamente, se han contaminado con cantidades, en muchos casos exageradas, de POPs, estudiando así los potenciales efectos en los seres vivos. Los autores entienden que ese tipo de experimentos no reproducen las condiciones reales de los océanos y, por tanto, son poco relevantes al estimar los riesgos reales. Una opinión que también mantienen otros autores conocidos en el campo que nos ocupa, como Rainer Lohmann, en este artículo.

Y con esto vamos a dejar, por ahora, el asunto de los microplásticos en el mar. Que no el de los microplásticos en general......Pero estas cosas tienen su trabajo y ahora hace buen tiempo.

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jueves, 4 de julio de 2019

A la búsqueda del plástico perdido en el mar

Acabábamos la entrada anterior con una figura que ilustraba las grandes vías fluviales que contribuyen significativamente a la entrada de residuos plásticos en los océanos. Decíamos también que esos residuos provienen, en gran parte, de países emergentes que tienen costa y que no manejan adecuadamente esos residuos. Una vez en el mar, los plásticos son arrastrado por el viento, las mareas y las corrientes marinas, lo que puede hacer que aparezcan incluso en las zonas mas recónditas del globo, como es el caso de la región Ártica. Además, en algunos puntos significativos del océano, las corrientes se mueven en forma de los llamados giros. Uno de esos giros, situado al Norte del Océano Pacífico, ha contribuido a acumular en esa zona concentraciones más grandes de residuos plásticos que las que se dan en otros puntos de los océanos. Es el ejemplo más citado de las llamadas islas o parches de basura, un concepto introducido por el oceanógrafo y marino Charles J. Moore en los años 90 cuando, volviendo de una regata entre Los Angeles y Hawai, se encontró con una acumulación importante de basura en esa zona, la mayor parte en forma de residuos de plástico. Desde entonces, el concepto es un icono sobre la contaminación marina por esos materiales, ampliamente citado en los medios de información y en internet.

Pero habría que dejar claro que no son tales islas (he visto comentarios en internet en el sentido de que hasta se puede caminar por ellas) y que lo que se puede ver en esa zona no se corresponde con las fotos con las que los medios y las redes sociales suelen ilustrar sus reportajes sobre el tema, fotos que suelen provenir de acumulaciones de basura en bahías cerradas como la de Manila o en estuarios de ríos como el Motagua, en Honduras, casi siempre después de episodios meteorológicos significativos como tifones o lluvias torrenciales. Y quien necesite una fuente más respetada sobre el asunto que la humilde opinión de este vuestro Búho, puede recurrir a la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) americana, una de las agencias más citadas en el ámbito medioambiental. En su sitio web y en una de sus páginas, lo explica de forma meridiana: "El nombre “Isla de Basura del Pacífico" ha llevado a muchos a creer que se trata de un área grande y continua de elementos de desechos marinos fácilmente visibles, como botellas, bolsas, etc., similar a una isla real y que debería ser visible con fotografías desde satélite o “in situ” desde barcos. Este no es el caso. Si bien se pueden encontrar mayores concentraciones de elementos de basura en este área, gran parte de los desechos son en realidad pequeñas piezas de plástico flotante que no son evidentes a simple vista".

Este contundente comentario de la NOAA nos da pie para entrar un poco más en detalle en el tema de los Microplásticos, residuos plásticos de pequeñas dimensiones. Como ya vimos en otra entrada reciente el tamaño de estos residuos importa, así que es conveniente distinguir entre las diversas dimensiones de los mismos. En un muy reciente artículo de N. Hartmann y otros [Environ. Sci. Technol. 53, 1039-1047 (2019)] y como forma de que todos empleemos un lenguaje similar, los autores proponen que cuando hablemos de Microplásticos nos refiramos a trozos de estos materiales cuya dimensión más significativa vaya entre 1 y 1000 micras, reservando el de Nanoplásticos a los que midan entre 1 y 1000 nanómetros. Residuos plásticos más grandes deberían denominarse Macroplásticos (mayores de 1 centímetro) o Mesoplásticos (entre 1 y 10 milímetros). Veremos si esto acaba por imponerse porque lo cierto es que hay por ahí varias definiciones de Microplástico.

En la imagen que ilustra esta entrada (y que se puede ver mas grande clicando en ella) aparecen las diferentes fuentes de esos Microplásticos. En primer lugar, los diversos productos acabados de plástico que todos utilizamos y que, una vez que los desechamos y acaban en el medio ambiente (vamos a fijarnos en el marino), sufren un progresivo efecto de degradación provocado, sobre todo, por la acción de la luz UV y el oxígeno. Eso hace que su naturaleza química vaya cambiando, lo que provoca, en muchos casos, una mayor fragilidad del material con ulteriores procesos de fragmentación que, en el caso del mar, pueden verse favorecidos por la acción mecánica del oleaje. Esos mismos procesos ocurren con lo que los poliméricos llamamos granza, pequeñas esferas o cilindros vendidos por los grandes fabricantes de plástico a las industrias transformadoras, para que éstas los fundan y moldeen en los diversos objetos que el consumidor emplea. Estas granzas, sin embargo, han ido disminuyendo su presencia en el mar desde los años 90, como consecuencia de normativas como la MARPOL, que se han ido imponiendo tanto a los productores como a los transformadores de plástico.

La bibliografía reciente hace cada vez más incidencia en la importante presencia de las fibras textiles en los muestreos de Microplásticos realizados tanto en el mar como en la tierra o el aire. En el caso del mar, se había extendido la idea de que la fuente fundamental de fibras (no solo sintéticas sino también naturales como el algodón) es el lavado de nuestras prendas ya sea a mano o, sobre todo, en las lavadoras de los occidentales. Sin embargo, hoy parece cada vez más claro que, al menos en el caso de los países occidentales, las plantas de tratamiento de agua atrapan un porcentaje muy elevado de esas fibras. Y se va imponiendo la idea [S.A Carr, Integr Environ Asses Manag 13, 466 (2017)] de que, como consecuencia del uso que hacemos de diferentes materiales textiles (las alfombras son otra importante fuente de fibras), la mayoría de esas fibras pasan al aire y de ahí al mar. Finalmente, otra fuente mas reciente de los Microplásticos en el mar son las microesferas o microcápsulas de productos de belleza, pastas de dientes, etc., utilizadas en esos productos como agentes abrasivos y que, aunque no han llegado a ser un componente importante en el total de los Microplásticos en el mar (la producción global ha alcanzado como mucho unas 1700 toneladas/año en los pocos años que se han venido usando), están siendo ya prohibidas en USA y EU a partir de 2015 y sustituidas por sustancias inorgánicas como la sílice.

El concepto de Microplástico se introdujo en un artículo de la revista Science en 2004. En su título se planteaba una intrigante pregunta: "Perdido en el mar. ¿Dónde está todo el plástico?". Esa misma pregunta se volvió a plantear unos años más tarde cuando se conocieron los resultados [A. Cózar y otros, PNAS 111, 10239 (2014)] de una expedición científica llevada a cabo durante los años 2010 y 2011 por dos buques oceanográficos españoles (el Hespérides y el Sarmiento de Gamboa). Esa expedición emuló otra llevada a cabo por el italiano Alessandro Malaspina, al servicio de la Corona española, a finales del siglo XVIII. La nueva expedición Malaspina tenía diversos objetivos científicos, uno de los cuales era evaluar la cantidad de plástico que había en la superficie de los mares. Los resultados fueron sorprendentes ya que, aunque era cierto que en la zona superficial del océano había mucho residuo plástico (casi todo en forma de Microplásticos acumulados especialmente en el centro de los giros que ya hemos visto), los investigadores calcularon que los océanos acumulaban en su superficie entre 7.000 y 35.000 toneladas de estos residuos, solo un 1% del plástico que se estimaba debía haber ido al mar.

En el artículo que acabo de mencionar, los autores atribuyen esa discordancia a la transferencia de plástico desde la superficie del mar hacia el fondo del océano. Una hipótesis que tropieza, de entrada, con una realidad evidente, cual es el que una parte muy importante de los plásticos que utilizamos (polietileno, polipropileno y algunos tipos de poliestireno) tienen densidades más pequeñas que la del agua salada que llena los mares (1.02 gramos /c.c.) y, por tanto, tendrían que flotar. Los autores especulaban que quizás una parte de esos residuos flotantes, al irse degradando por la acción combinada de la luz y los rayos UV, pueden cambiar su estructura química lo suficiente como para cambiar su densidad y hundirse. Otra posible causa de su inmersión hacia el fondo podría tener como origen la conocida colonización de la superficie de los Microplásticos por microorganismos, creando sobre ella una especie de biofilme que podría aumentar la densidad. Y, finalmente y como veremos en la siguiente entrada, está comprobado que el plástico ingerido por peces y aves marinas es, en su gran parte, defecado y podría hundirse convenientemente "envuelto" en las heces.

Pero enseguida comprendimos que la pequeña fracción detectada por la gente del Malaspina se debía, al menos en parte, a ciertos problemas metodológicos. Otro trabajo, publicado a finales de ese mismo año 2014 [M. Eriksen y otros, PLOS ONE DOI:10.1371/journal.pone0111913] y resultado de otra expedición en la que participó el ya mencionado Charles J. Moore, estimó en casi diez veces más la cantidad de plástico que flotaba en la superficie. La diferencia fundamental entre ambos trabajos estribaba en que, en este último caso, se utilizaron redes de captura de residuos con tamaños de luz inferiores a los de la expedición Malaspina, lo que les permitió recoger partículas más pequeñas que se escapaban a las redes de la expedición española. Aún y así, en sus conclusiones, Eriksen y sus colegas establecen que sus nuevas cantidades siguen siendo sustancialmente inferiores a las esperadas y que la pregunta ¿Dónde está todo el plástico? del artículo de Science de 2004 arriba mencionado, permanecía sin respuesta.

Este pasado mes de mayo de 2019 se publicaba lo que puede conceptuarse como primer metanálisis sobre la distribución de residuos plásticos en el mar [G. Erni-Cassola y otros, J. Hazard. Mater. 369, 691 (2019)]. Os recordaré que, en un metanálisis, los autores revisan de forma exhaustiva la bibliografía sobre un tema, tratando de extraer conclusiones fiables sobre el estado del mismo, a la vista del mayor o menor consenso que se pueda desprender de la bibliografía consultada.

No os voy a detallar, a estas alturas de la entrada, el artículo en cuestión. Pero una de las conclusiones más importantes de ese metanálisis es que en los fondos marinos investigados, a profundidades mayores de 200 metros, los plásticos significativamente predominantes son, como cabría esperar en principio, los de densidad superior a la del agua de mar, como poliésteres, poliamidas y poliuretanos. Sin que pueda demostrarse que, en virtud de procesos como los arriba descritos, hayan ido también cayendo a esa zona los menos densos. Así que los autores proponen en el último párrafo de su artículo que "se necesitan más investigaciones para determinar el destino final de plásticos que tendrían que flotar, como el polietileno o el polipropileno, un requisito fundamental para evaluar el riesgo real que la contaminación por plásticos representa para la vida acuática".

Lo que nos da pie para una ulterior entrada que hable sobre lo que conocemos, por ahora, de esos riesgos.

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