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    Nuevo método científico para derivar criterios de calidad del agua de metales para proteger diferentes ecosistemas marinos en todo el mundo

    Distribuciones globales de la temperatura y la salinidad de la superficie del mar, que varían entre diferentes regiones geográficas. Crédito:Universidad de Hong Kong

    Mayor contaminación de los ecosistemas marinos por metales como el mercurio, cadmio, el cromo y el níquel son una preocupación medioambiental mundial, debido a que las concentraciones elevadas de metales pueden representar un peligro para los organismos marinos, y humanos que pueden consumir mariscos contaminados. Establecer criterios de calidad del agua (WQC) para metales (es decir, límites de seguridad ambiental) es un paso esencial para evaluar y regular los niveles de riesgo en el medio marino, y, por lo tanto, ofrece protección a los organismos marinos y la integridad de los ecosistemas.

    En el presente, el método actual para derivar WQC de metales en Australia, Europa y América del Norte se basan principalmente en datos de laboratorio generados mediante la realización de pruebas de toxicidad con organismos marinos en condiciones de laboratorio fijas (por ejemplo, una combinación fija de temperatura y salinidad). Tal WQC derivado de laboratorio puede no ser protector para los ecosistemas marinos porque las condiciones ambientales en el ambiente natural son a menudo muy diferentes de las del entorno del laboratorio. En realidad, las condiciones ambientales varían entre las diferentes regiones geográficas (por ejemplo, trópicos frente a regiones templadas); incluso en la misma región, las condiciones ambientales como la temperatura del agua y la salinidad cambian estacionalmente. Tales cambios pueden influir sustancialmente en la toxicidad de los metales para los organismos marinos.

    En la última década, Los científicos ambientales han estado buscando una forma de predecir la toxicidad de los metales y derivar su WQC para proteger la biodiversidad y la integridad de los ecosistemas marinos con diferentes condiciones ambientales. Esta tarea es tremendamente importante para la protección del medio ambiente.

    Profesor Kenneth Leung, El Subdirector de la Facultad de Ciencias Biológicas y Científico del Instituto Swire de Ciencias Marinas de HKU y colaboradores internacionales abordaron conjuntamente este problema global. El equipo pasó tres años desarrollando un modelo empírico novedoso para estimar las toxicidades y derivar WQC para metales y metaloides en ambientes marinos costeros con regímenes variables de temperatura y salinidad. Su método se basa en una integración de distribuciones de sensibilidad de especies (SSD) basadas en la temperatura y la salinidad con el modelo de relaciones cuantitativas de características de iones (QICAR), mientras que partes de los resultados de su modelo se validan con datos empíricos. El equipo también analizó datos ambientales en tiempo real de la temperatura y la salinidad de la superficie del mar en diferentes partes del mundo y aplicó su modelo para derivar WQC provisional específico del sitio para más de 30 metales y metaloides.

    El equipo de investigación hizo uso de macrodatos y desarrolló un modelo novedoso para predecir la toxicidad de los metales y derivar su WQC específico del sitio en entornos marinos de todo el mundo. Esta importante innovación ha sido publicada en el último número de la revista internacional Ciencia y tecnología ambiental .

    Los resultados indican que la toxicidad de los metales para los organismos marinos generalmente aumenta con el aumento de la temperatura del agua de mar, pero se encuentra que las toxicidades de los metales son las más bajas a una salinidad óptima y aumentan cuando la salinidad aumenta o disminuye con respecto a la salinidad óptima. Si un WQC de un metal se deriva de un experimento de laboratorio realizado a temperatura y salinidad óptimas, Es poco probable que tal WQC proteja a los organismos marinos que viven en un ambiente con mayor temperatura y menor salinidad.

    Los resultados también sugieren que las especies marinas que viven en aguas más cálidas en la región tropical (incluidos Hong Kong y el sur de China) son más susceptibles a la toxicidad por metales que sus contrapartes templadas. Muchos gobiernos en Asia, como Hong Kong y Corea, a menudo emplean datos de toxicidad templados para derivar WQC o adoptan directamente los WQC generados en Europa y América del Norte. pero esos usos sustitutos de la información sobre las zonas templadas para proteger los ecosistemas marinos tropicales plantean una gran incertidumbre en el margen de seguridad.

    El nuevo método desarrollado por el equipo mejorará en gran medida la gestión de metales y metaloides en entornos marinos costeros en todo el mundo. ya que las autoridades ambientales pueden emplear este método para derivar WQC provisionales específicos del sitio para facilitar una mejor protección del ecosistema teniendo en cuenta las condiciones ambientales específicas y las posibles influencias del cambio climático global.

    El profesor Wu Fengchang dijo:"El profesor Kenneth Leung y su equipo en HKU ya han revelado los perfiles de toxicidad dependientes de la temperatura y la salinidad de varios contaminantes y han producido los conjuntos de datos empíricos pertinentes, mientras que nuestro equipo en CRAES es bueno en el modelado cuantitativo de la relación estructura-actividad para la toxicidad de los metales. Nuestros conocimientos y habilidades complementarios son un requisito previo para el éxito de este proyecto colaborativo. Estamos muy contentos de trabajar juntos ".

    El profesor Wu también considera que los resultados de este estudio serán de enorme beneficio para derivar WQC de metales para diferentes partes de los entornos marinos en China y más allá.

    El profesor Kenneth Leung dijo:"En Hong Kong, la salinidad en las aguas marinas occidentales es relativamente baja debido a la descarga de agua dulce del río Pearl, mientras que la salinidad en las aguas orientales es constantemente alta debido a la influencia dominante de las corrientes oceánicas del Océano Pacífico y el Mar de China Meridional. Teniendo en cuenta estas diferencias de salinidad, el método desarrollado por el equipo se puede aplicar fácilmente para derivar WQC de metales provisionales específicos del sitio para permitir una mejor protección de los ecosistemas marinos del este y oeste de Hong Kong, respectivamente."

    "Nuestro nuevo método no solo permite a diferentes países derivar WQC de metales específicos del sitio para salvaguardar sus entornos marinos, también traerá beneficios socioeconómicos a las sociedades de todo el mundo. Es porque podemos reducir el número de pruebas de toxicidad, utilizar menos productos químicos en las pruebas, matar menos animales, y ahorrará mucho dinero y tiempo para realizar tales pruebas ", agregó el profesor Leung.

    El equipo de investigación seguirá investigando la influencia de la materia orgánica disuelta y suspendida en la toxicidad de los metales en el agua de mar. con miras a mejorar su modelo. También harán uso de datos de seguimiento de campo de las concentraciones de metales y la biodiversidad marina para validar su WQC provisional derivado en diferentes cuerpos de agua.


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