La contaminación ambiental es una problemática a nivel mundial, particularmente la contaminación del agua que provoca el deterioro del ecosistema acuático. El estudio de los recursos hídricos es uno de los temas más relevantes dentro de la agenda ambiental de todos los países. La perturbación en el ciclo hidrológico y la contaminación incontrolada de los cuerpos de agua superficiales, provoca la atención de diversos organismos nacionales e internacionales para que destinen gran parte de su presupuesto al estudio de los recursos hídricos. Argentina no es ajena a esta problemática mundial y en su territorio existen cuencas hidrográficas con graves problemas de contaminación y escasez hídrica. La cuenca del río Colorado es la primera y única interprovincial de la Argentina que cuenta con un acuerdo de distribución de caudales, altamente significativo. El río Colorado atraviesa cinco provincias, siendo la zona de la cuenca inferior la correspondiente a la provincia de Buenos Aires. Debido a la naturaleza árida de los territorios que recorre, representa un recurso muy valioso para el desarrollo económico y social de la región, sirviendo en muchas ocasiones como única fuente de agua disponible para consumo humano, aseo, riego e industrias. Por ello, este trabajo de Tesis Doctoral está orientado al estudio de las características hidroquímicas y al desarrollo de sistemas embebidos para la determinación de contaminantes, en aguas naturales de la zona del Valle Inferior del río Colorado. La presente Tesis es un trabajo que se encuadra dentro de un Convenio Marco de carácter interdisciplinario (UNS, INTA, CIC-Buenos Aires y CORFO), enfocado a promover el desarrollo de la investigación y llevar a cabo estudios tendientes a mejorar la eficiencia del aprovechamiento del agua y preservación del recurso hídrico en el Valle Bonaerense del río Colorado. En tal sentido, los trabajos se desarrollan teniendo en cuenta los lineamientos de dicho Convenio: ✓ Caracterización y evaluación hidroquímica en la zona del Valle Bonaerense del río Colorado, con la finalidad de realizar una evaluación estadística hidrológica temporal que permita establecer las características actuales del sistema. ✓ Desarrollo de nuevas metodologías analíticas basadas en adquisición de datos de segundo orden provenientes del empleo de imágenes digitales, para la determinación de arsénico en muestras de aguas del Valle Bonaerense del río Colorado. ✓ Estudio de bioacumulación de cadmio y plomo en peces Cyprinus carpio, especie predominante en la región, que actúan como bioindicadores de contaminación. Las determinaciones de estos metales se realizan empleando un sistema automático Flow-batch y voltamperometría de redisolución anódica de onda cuadrada con un electrodo de film de bismuto como técnica de detección

El objetivo general de este trabajo es investigar el proceso de bioacumulación de metales pesados en especies de relevancia regional. Como ya fuera destacado en la introducción, la bioacumulación de metales pesados es un problema complejo y multifactorial. La hipótesis de trabajo es que la bioacumulación de metales pesados en peces puede ser comprendida en términos de procesos determinísticos lineales o no lineales. Estos procesos regirían, pués, la transferencia de los metales pesados entre un órgano y otro del pez bajo estudio. De este modo, se pretende investigar la falsedad o veracidad de la hipótesis de trabajo a través de los siguientes objetivos específicos: Se propone estudiar mediante modelado matemático los patrones de bioacumulación de metales pesados en peces. Para ello se llevarán a cabo dos estrategias. Por un lado se llevarán a cabo modelos matemáticos basándose en estrategias previas del grupo de trabajo usadas en problemas matemáticamente similares (Cattoni & Chara, 2008; Pafundo y col., 2008; Alleva y col., 2009; Chara y col., 2009). Se propone, a continuación, llevar a cabo simulaciones empleando los modelos generados en este trabajo final. Los parámetros del modelo desarrollado en este trabajo final se ajustarán a datos experimentales que surgen del trabajo del Prof. Dr. Carriquiriborde ya señalado (Carriquiriborde & Ronco, 2008) así como de su tesis doctoral (Carriquiriborde, 2005).

El previsible aumento de la población mundial, estimado para el año 2050 en 9.500-10.000 millones de personas, supondrá uno de los principales retos a los que se enfrente el siglo XXI. Además de los recursos e insumos necesarios (espacio, agua, residuos etc.), la seguridad alimentaria del planeta conllevará una elevada demanda de proteínas tanto para la alimentación animal como para la nutrición humana. Nuestras principales fuentes de proteína provienen de la agricultura, la ganadería (incluyendo la acuicultura) y la pesca. Es por ello por lo que la producción y rendimiento de las plantas y animales domesticados, ha aumentado exponencialmente a lo largo de las últimas décadas, estando en la actualidad muy cerca de sus límites biológicos. Sin embargo, esta elevada eficiencia esta inversamente relacionada con la sostenibilidad ambiental de estos sistemas de producción. Entre las consecuencias, la producción de piensos compuestos altamente nutritivos también ha aumentado. Para su elaboración son necesarias grandes cantidades de harina y aceite de pescado, así como de soja, entre otros componentes. El cultivo intensivo de soja conlleva graves problemas medioambientales. Por otro lado, el medio marino está cada vez más deteriorado como consecuencia de la contaminación derivada de la actividad humana y la sobreexplotación pesquera. Todo ello ha provocado una inestabilidad económica a largo plazo y un aumento continuado de los precios de estas materias primas. Pero ¿es técnicamente posible maximizar la sostenibilidad de estos sistemas de producción, optimizando simultáneamente la imprescindible eficiencia económica? Con este objetivo, se hace necesaria la búsqueda de nuevas fuentes de proteínas que puedan utilizarse como ingredientes en la elaboración de piensos compuestos destinados a la alimentación animal e indirectamente a la nutrición humana. Una de las más prometedoras, es la obtención de proteína animal a partir de la biomasa de ciertas especies de insectos domesticados. En particular, la utilización de proteínas y grasas de insectos a escala industrial, mejorará significativamente la sostenibilidad y eficiencia de la ganadería terrestre y la acuicultura. Indirectamente, permitirá mantener los niveles de pesca a unos niveles racionales y los subproductos derivados tienen un gran valor agronómico como fertilizantes de origen natural. Entre los candidatos más plausibles, los dípteros (Insecta: Diptera) presentan características biológicas y nutricionales que los hacen buenos candidatos para su producción a escala industrial. Una de las especies más prometedoras es la mosca soldado negra Hermetia illucens (Linnaeus, 1758) que junto con el coleóptero Tenebrio molitor Linnaeus, 1758 constituyen actualmente los principales integrantes de este nuevo sector de producción. La Unión Europea, también ha aprobado el uso de otras cinco especies de insectos como ingredientes de la alimentación animal, destacando entre estas la mosca común Musca domestica Linnaeus, 1758. Otras especies de dípteros no están todavía aprobadas con este fin, pero también resultan muy interesantes por su gran potencial para la cría artificial, como las especies de Calliphoridae Lucilia sericata (Meigen, 1826) o Chrysomya megacephala (Fabricius, 1794). Entre los componentes que forman parte de los piensos compuestos en la alimentación animal, los minerales suponen un importante grupo limitante desde un punto de vista nutritivo. Mediante un aporte óptimo de minerales, se puede aumentar considerablemente el rendimiento de la producción ganadera a un bajo coste. No obstante, los niveles de estos compuestos deben mantenerse dentro de unos niveles determinados por la legislación para evitar problemas nutricionales o provocar efectos nocivos en la salud animal y humana. En este sentido, existen muy pocos estudios sobre los perfiles minerales de la biomasa de insecto en general y en particular de la mosca soldado negro y otras especies de dípteros. Son especialmente escasos los datos sobre la influencia que pueda ejercer la composición del sustrato de desarrollo de las larvas, así como su importancia en las diferentes etapas de desarrollo del ciclo de vida. Por otro lado, existe la posibilidad de que se produzca bioacumulación de metales pesados en la biomasa del insecto a través de la ingesta. Así, debido a su alta toxicidad, existen diversos trabajos sobre las concentraciones de Cd y Pb en larvas maduras de mosca soldado negra, pero hay muy poca información sobre bioacumulación en el resto de etapas y estadios de desarrollo, así como de la posible influencia del medio de cría larvario. En este proyecto de tesis se analiza la posible influencia del sustrato de cría en las concentraciones de distintos minerales y metales pesados a lo largo de las etapas del ciclo de vida de Hermetia illucens y otras especies de dípteros. Para ello se usaron tres sustratos larvarios con diferentes orígenes: a) pienso comercial de gallina ponedora, b) bagazo derivado de la producción de cerveza y c) una mezcla de carne de origen porcino. En el caso de H. illucens se tomaron muestras de larvas prepupales, pupas, puparios, exuvias prepupales y adultos desarrollados en los tres medios de desarrollo. En todos los casos, tras su secado y digestión en horno microondas, se analizaron mediante espectrometría de emisión óptica de plasma acoplado por inducción (ICP-OES) para obtener las concentraciones de Ca, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni y Zn, y en espectrometría de masas con fuente de ionización de plasma (ICP-MS) para obtener las concentraciones de Ti, Co, Sr, Mo, Cd, Sn y Pb. Pocos insectos tienen la capacidad para desarrollarse en medios de tan diferente composición orgánica, por ello a modo comparativo se utilizó M. domestica con pienso comercial de gallina y el bagazo de cerveza, mientras que Lucilia sericata y Chrysomya megacephala se desarrollaron exclusivamente en el medio de origen cárnico. De esta manera no solamente se pudieron comparar diferentes tipos de medio procesados por diferentes tipos de insectos sino que también pudieron compararse los resultados obtenidos por diferentes especies de mosca con el mismo tipo de medio. En cuanto a relaciones entre patrones de acumulación (Factor de Bioacumulación) y concentraciones de los minerales, con la especie de díptero y el sustrato utilizado, en larvas prepupales y adultos no se observa ninguna relación entre resultados y la especie o el sustrato, en cambio, los resultados en pupas y puparios sí están influenciadas por la especie de estudio y el sustrato de alimentación usado. Por otro lado, Ca y Na se comportan de manera distinta en las especies estudiadas en esta investigación. La mosca soldado negra presenta un buen perfil mineral para su uso en alimentación animal, comparable con los de harina de pescado y soja. Los resultados con mosca doméstica son también comparables a las harinas de pescado y soja, en los dos medios estudiados. Los dos califóridos presentan un perfil mineral de menor calidad, pero comparable a la harina de soja y también aptos para su uso en la elaboración de piensos.

En la presente Tesis Doctoral se ha estudiado la presencia y bioacumulación de compuestos organoclorados en la piscicultura del Mediterráneo occidental, así como en el entorno marino circundante. La investigación realizada se estructura en tres partes diferenciadas. En la primera parte se ha utilizado la técnica GC-MS para el estudio de la presencia de los contaminantes organoclorados en productos de la acuicultura marina, investigándose el comportamiento de los mismos a lo largo del ciclo biológico de la dorada (Sparus aurata), y comparando los resultados obtenidos en ejemplares salvajes y cultivados. Además, se ha realizado un estudio específico sobre la transferencia maternal de organoclorados a los ovocitos de doradas salvajes y cultivadas. En la segunda parte se han determinado las relaciones entre isótopos estables de carbono y nitrógeno con el objetivo de estudiar las diferentes características alimentarias de las doradas salvajes y cultivadas, relacionándolas con el comportamiento de los compuestos organoclorados en las cadenas tróficas estudiadas. Por último, se ha desarrollado metodología analítica para la determinación de Dioxin-Like PCBs mediante GC-MS/MS (trampa iónica), en muestras procedentes de la acuicultura marina, estudiando en detalle las etapas de purificación de los extractos y el fraccionamiento de los analitos previamente a la determinación analítica.

El objetivo de la Tesis es obtener una visión de la situación actual de la laguna costera del Mar Menor en relación con la contaminación por metales pesados procedentes de actividades mineras mediante el empleo de herramientas ecotoxicológicas. Comienza con el estudio de la entrada de residuos mineros en el ecosistema, su distribución en las aguas de la laguna así como los efectos tóxicos asociados. Continua valorando la biodisponibilidad de los metales contenidos en los sedimentos lagunares mediante pruebas de toxicidad y de bioacumulación; sus efectos en praderas de fanerógamas y comunidades de invertebrados asociados, para continuar determinando la potencial transferencia trófica de metales en las redes alimenticias lagunares y su posible biomagnificación. Finalmente, la Tesis concluye determinando la utilidad de indicadores propuestos para su aplicación en la Directiva Europea Marco del Agua cuando son aplicados a dos ecosistemas acuáticos contaminados por contaminación tóxica (metales pesados). / The objective of the Thesis is to determine the present situation of the Mar Menor coastal lagoon in relation with the contamination caused by heavy metals coming from old mining activities through the use of ecotoxicological tools. It begins with the study of the entrance of mining wastes in the lagoon ecosystem, its distribution in the lagoon waters as well as their toxic effects. It continues assessing the bioavailability of metals contained in sediments of the lagoon by means of bioaccumulation studies and toxicity tests; their possible deleterious effects on marine phanerogams and associated invertebrate communities. It also determines the potential trophic transfer of metals in trophic webs of the lagoon studying the possible biomagnification of metals. Finally, the Thesis concludes determining the utility of some indicators proposed for their application in the European Water Framework Directive when they are applied to aquatic ecosystems impacted by toxic contamination (heavy metals).

El exceso de metales pesados en suelos y agua es uno de los problemas actuales más relevantes por el riesgo de toxicidad que implica su ingreso a las cadenas tróficas. El uranio (U) es un constituyente natural de todos los suelos y la mayoría de las aguas naturales, pero se encuentra en mayor concentración en algunas rocas y minerales, que pueden ser explotados para obtener concentrados de U utilizables en la generación de energía. El uso potencial de plantas para la limpieza de suelos y aguas contaminados con niveles excesivos de Uranio derivados de su manipulación está en estudio, habiéndose llegado en un caso a una instalación de rizofiltración por girasol a escala piloto. Este trabajo tiene como objetivo general la contribución al conocimiento sobre la absorción de U en plantas terrestres y sobr el comportamiento de las mismas en medios contaminados con este metal pesado. Se ha subdividido en dos objetivos específicos: 1. Estudiar la capacidad potencial de absorción de U in situ de algunas especies vegetales de aparición espontánea en un área minera; 2. Estudiar el comportamiento y tolerancia de la remolacha roja (Beta vulgaris) a distintas concentraciones de U en condiciones de hidroponía en laboratorio. El coirón (Stipa sp) fue la única especie vegetal que se encontró en todos los suelos, incluyendo las escombreras de colas de mineral, tolerando concentraciones de U en el sustrato de hasta 280 mgU kg-1. Tagetes minuta (chin-chil o chil-chil) se encontró en sustratos de hasta 280 mgU kg-1. Las dos especies de jarilla, Larrea divaricata y Larrea nitida, en cambio, sólo estuvieron presentes en sustratos con baja contaminación. En todos los casos la acumulación de U y el factor de transferencia sustrato-planta o factor de bioacumulación (FB) fueron bajos. En el cultivo hidropónico, la remolacha sobrevivió en solución nutritiva con distintas concentraciones de U agregado entre 0 y 5 mgU L-1 durante 15 días. La tolerancia al U estaría asociada a la presencia de P, e / López, SC. (2009). Estrés por uranio en plantas. Acumulación en especies vegetales de zonas mineras y estudio de respuestas fisiológicas en remolacha (Beta vulgaris) [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/5764 / Palancia