Las floraciones de cianobacterias tóxicas comprometen el uso del agua del Río Negro, Uruguay

Las floraciones de cianobacterias tóxicas generan impactos negativos a nivel ambiental, económico, y en la salud humana y animal. Se realizó un análisis de datos históricos (1989-2020, n = 423) y un experimento de enriquecimiento de nutrientes para estudiar las cianobacterias del Río Negro, principal río interno del país. En base a indicadores cuantitativos (biovolumen, abundancia de células de cianobacterias y observación visual), se definieron cuatro niveles de peligrosidad de exposición a cianobacterias tóxicas. Las cianobacterias más frecuentes (Microcystis sp. y Dolichospermum sp.) son productoras potenciales de diversas toxinas, incluyendo algunas que no han sido analizadas aún en Uruguay. Se advierte un deterioro ambiental creciente desde el año 2000, pautado por el aumento de la biomasa de cianobacterias y las concentraciones de toxinas (microcistinas). Los nutrientes en el agua indican eutrofización avanzada, asociada al incremento del área agrícola de la cuenca. Los resultados experimentales demostraron el papel clave de los nutrientes y el tiempo de residencia en el favorecimiento de estos organismos. Las floraciones tóxicas de cianobacterias amenazan seriamente los múltiples servicios ecosistémicos que brinda el río, siendo indispensable la instrumentación de planes de monitoreo de cianobacterias y medidas de manejo para controlar la eutrofización a largo plazo

Blooms de cianobactérias tóxicas comprometem o uso da água do Rio Negro, Uruguai

Toxic cyanobacterial blooms generate negative environmental, economic and health impacts. We carried out an analysis of historical limnological data (1989-2020, n = 423) and we performed a nutrient enrichment experiment to study the cyanobacteria of Río Negro, the largest internal river of Uruguay. We defined four hazard levels of exposure to toxic cyanobacteria based on quantitative indicators (biovolume and abundance of cyanobacterial cells and visual observation). The most common cyanobacteria (Microcystis sp. and Dolichospermum sp.) are potential producers of various toxins, including some that have not yet been analyzed in Uruguay. Accelerating environmental deterioration since 2000 has been caused by an increase of cyanobacteria biomass and concentrations of toxins (microcystins). Nutrient concentrations indicated advanced eutrophication, associated with the increase in the area devoted to agriculture of ​​the watershed. Experimental results demonstrated the key role of nutrients and residence time in favoring these organisms. Toxic cyanobacterial blooms seriously threaten the multiple ecosystem services provided by the river, making it essential to implement cyanobacteria monitoring, and management plans to control eutrophication in the long term.  Las floraciones de cianobacterias tóxicas generan impactos negativos a nivel ambiental, económico, y en la salud humana y animal. Se realizó un análisis de datos históricos (1989-2020, n = 423) y un experimento de enriquecimiento de nutrientes para estudiar las cianobacterias del Río Negro, principal río interno del país. En base a indicadores cuantitativos (biovolumen, abundancia de células de cianobacterias y observación visual), se definieron cuatro niveles de peligrosidad de exposición a cianobacterias tóxicas. Las cianobacterias más frecuentes (Microcystis sp. y Dolichospermum sp.) son productoras potenciales de diversas toxinas, incluyendo algunas que no han sido analizadas aún en Uruguay. Se advierte un deterioro ambiental creciente desde el año 2000, pautado por el aumento de la biomasa de cianobacterias y las concentraciones de toxinas (microcistinas). Los nutrientes en el agua indican eutrofización avanzada, asociada al incremento del área agrícola de la cuenca. Los resultados experimentales demostraron el papel clave de los nutrientes y el tiempo de residencia en el favorecimiento de estos organismos. Las floraciones tóxicas de cianobacterias amenazan seriamente los múltiples servicios ecosistémicos que brinda el río, siendo indispensable la instrumentación de planes de monitoreo de cianobacterias y medidas de manejo para controlar la eutrofización a largo plazo.Blooms de cianobactérias tóxicas geram impactos ambientais e econômicos negativos, alem de danos à saúde humana e animal. Análise de dados históricos (1989-2020, n = 423) e um experimento de enriquecimento de nutrientes foram realizados para estudar as cianobactérias do Río Negro, o principal rio interno do Uruguai. Com base em indicadores quantitativos (biovolume e abundância de células cianobacterianas e observação visual) foram definidas quatro categorias de perigosidade de exposição a toxinas. As cianobactérias mais comuns (Microcystis sp. e Dolichospermum sp.) são produtoras potenciais de várias toxinas, algumas das quais nunca foram analisadas en Uruguai. Elevadas biomassas de cianobactérias  e concentrações das toxinas (microcistinas) foram encontradas desde 2000 com tendência a aumentar casos em categorias de alta perigosidade e alertando para a deterioração ambiental, a última década. Concentrações altas de nutrientes na água indicam eutrofização avançada associado com o aumento da área da bacia dedicada à agricultura. Os resultados experimentais demonstraram o papel fundamental dos nutrientes e do tempo de residencia no favorecimento de cianobactérias. A proliferação de cianobactérias tóxicas ameaçam seriamente os múltiplos serviços ecossistêmicos fornecidos pelo rio, tornando essencial a implementação de monitoramento de cianobactérias, planos de manejo e monitoreamento para controlar a eutrofização em longo prazo.

Cianobacterias y cianotoxinas en ecosistemas límnicos de Uruguay = Cyanobacteria and cyanotoxins in freshwaters of Uruguay

Las floraciones de cianobacterias en cuerpos de agua dulce constituyen un problema mundial, asociado a la eutrofización (enriquecimiento de nutrientes) y cambios hidrológicos de los ecosistemas. En este estudio se generó una base de datos históricos (n= 3061 para 64 ecosistemas, de 1980 a 2014), elaborada por un grupo de trabajo interinstitucional (OSE, DINAMA, IM, Universidad de la República e IIBCE), y se analizó la distribución de cianobacterias planctónicas y de cianotoxinas (microcistina, saxitoxina y cilindrospermopsina) en Uruguay. Los valores de clorofila ay nutrientes totales indicaron procesos de eutrofización en diversos ecosistemas. En dos mapas georreferenciados se visualiza la distribución de cianobacterias en el país, según indicadores cuantitativos globales, y de la microcistina (cianotoxina más frecuente). En dichos mapas se destacan los embalses (Río Uruguay y Río Negro) y las playas del Río de la Plata como las zonas de mayor riesgo de exposición a cianobacterias según las categorías de la Organización Mundial de la Salud para aguas recreacionales. Además, se analizaron muestras de floraciones (espuma) y se cuantificó 20 mg L-1de microcistinas totales y la presencia de genes que sugieren diferentes variedades de microcistinas. Se generó información básica que podrá ser útil para programas de monitoreo nacionales e investigación

Indicadores de eutrofización cultural en ecosistemas acuáticos continentales subtropicales y modelos predictivos de cianobacterias planctónicas

ANII: POS_NAC_2016_1_13035

Evolution of eutrophication in Santa Lucía river: influence of land use intensification and perspectives

El río Santa Lucía (RSL), principal fuente de agua potable de Uruguay, presenta síntomas de eutrofización. Este estudio evaluó algunos factores que influyen en la eutrofización del río para contribuir a la conservación y gestión del recurso. Se analizó la mayor base de datos de calidad de agua del RSL (2004 - 2016), con indicadores de intensificación productiva y cambios en el uso del suelo. La eutrofización del RSL tendió a estabilizarse en 2010, con máximos de fósforo total (PT) en 2013. Los embalses aumentaron su estado hipereutrófico, y los arroyos Canelón Grande y Chico se mantienen en hipereutrofia. El fósforo reactivo soluble se correlacionó con el PT (r2 = 0,95, 76 % del total), asociado al exceso de fertilización de suelos y no se relacionó con indicadores de erosión. La relación significativa entre el PT y la importación de fertilizantes (indicador proxy) refleja el impacto de las actividades productivas (máximas: 2011 - 2015) en la eutrofización del RSL. Para mejorar la eficacia en la retención de nutrientes será necesario profundizar en las medidas de control de la fertilización y de efluentes de tambos, la extensión de las zonas de amortiguación hacia los tributarios de menor orden y las nacientes.Santa Lucía River (RSL) is the main drinking water resource of Uruguay which has symptoms of eutrophication.This study analyzed factors influencing the eutrophication of the river in order to contribute to the conservation and management of water quality. We analyzed the largest water quality database of RSL (2004 - 2016), including land-use changes and indicators of agriculture production. The eutrophication of RSL tended to stabilize in 2010, with maximum values of total phosphorus (PT) in 2013. The reservoirs increased the hypereutrophic state, while the rivers Canelón Grande and Chico were stable in hypereutrophy. The soluble reactive phosphorus correlated positively with PT (r2 = 0,95, 76 % of PT), associated to the excess of land fertilization and it was not correlated with soil erosion indicators. The significant correlation between PT and fertilizers import reflected to the impact of productive activities in the basin (maxima: 2011 - 2015) and RSL eutrophication. Measures to control the excess of land fertilization, dairy effluents, together with the extension of buffer zones, are necessary to improve the efficacy of nutrient load reduction in streams and water sources

Evolución de la eutrofización en el Río Santa Lucía: influencia de la intensificación productiva y perspectivas = Evolution of eutrophication in Santa Lucía river: influence of land use intensification and perspectives

El río Santa Lucía (RSL), principal fuente de agua potable de Uruguay, presenta síntomas de eutrofización. Este estudio evaluó algunos factores que influyen en la eutrofización del río para contribuir a la conservación y ges-tión del recurso. Se analizó la mayor base de datos de calidad de agua del RSL (2004 - 2016), con indicadores de intensificación productiva y cambios en el uso del suelo. La eutrofización del RSL tendió a estabilizarse en 2010, con máximos de fósforo total (PT) en 2013. Los embalses aumentaron su estado hipereutrófico, y los arroyos Canelón Grande y Chico se mantienen en hipereutrofia. El fósforo reactivo soluble se correlacionó con el PT (r2 = 0,95, 76 % del total), asociado al exceso de fertilización de suelos y no se relacionó con indicadores de erosión. La relación significativa entre el PT y la importación de fertilizantes (indicador proxy) refleja el impacto de las actividades productivas (máximas: 2011 - 2015) en la eutrofización del RSL. Para mejorar la eficacia en la retención de nutrientes será necesario profundizar en las medidas de control de la fertilización y de efluentes de tambos, la extensión de las zonas de amortiguación hacia los tributarios de menor orden y las nacientes

Bloom-forming cyanobacteria and cyanotoxins in Argentina: A growing health and environmental concern

Toxic cyanobacterial blooms are a water quality issue worldwide whose incidence and severity are predicted to increase due to climate change and eutrophication. Argentina is not an exception to this trend, since those massive proliferations have increased in the last two decades as a consequence of water quality changes due to human activities. This work presents a thorough search and analysis of published literature on the occurrence of cyanobacterial blooms and cyanotoxins in Argentina. We retrieved 241 bloom events (1944?2014) covering 63 impacted water bodies, used either for recreational activities and/or drinking water supply. The highest incidence was concentrated in the central and eastern areas of the country (Chaco-Pampean Plain and Peripampean Sierras), the most densely populated regions, also highly impacted by agro-industrial activities. Intense blooms of Microcystis, Dolichospermum and Cylindrospermopsis species represent a potential hazard for both human beings and wild?life through oral ingestion and/or direct contact, although quantitative and systematic registers to estimate the extent of occurrence are still missing. Elevated microcystins concentrations, together with the presence of blooms of potential saxitoxin or anatoxin-a producers emphasize the need to increase monitoring of these toxins in drinking water supplies and recreational areas. The data presented are valuable for promoting the generation and implementation of guideline values and risk management frameworks at a national and regional scale.Fil: Aguilera, Anabella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaFil: Haakonsson, Signe. Universidad de la República. Facultad de Ciencias; UruguayFil: Martin, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaFil: Salerno, Graciela Lidia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; Argentina. Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas; ArgentinaFil: Echenique, Ricardo Omar. Universidad Nacional de La Plata; Argentin

Evolución de la eutrofización en el Río Santa Lucía: influencia de la intensificación productiva y perspectivas

Santa Lucía River (RSL) is the main drinking water resource of Uruguay which has symptoms of eutrophication. Tis study analyzed factors influencing the eutrophication of the river in order to contribute to the conservation and management of water quality. We analyzed the largest water quality database of RSL (2004 - 2016), including land-use changes and indicators of agriculture production. Te eutrophication of RSL tended to stabilize in 2010, with maximum values of total phosphorus (PT) in 2013. Te reservoirs increased the hypereutrophic state, while the rivers Canelón Grande and Chico were stable in hypereutrophy. Te soluble reactive phosphorus correlated positively with PT (r2  = 0,95, 76 % of PT), associated to the excess of land fertilization and it was not correlated with soil erosion indicators. Te signifcant correlation between PT and fertilizers import (proxy) reflected to the impact of productive activities in the basin (maxima: 2011 - 2015) and RSL eutrophication. Measures to control the excess of land fertilization, dairy efuents, together with the extension of buffer zones, are necessary to improve the efcacy of nutrient load reduction in streams and water sources.El río Santa Lucía (RSL), principal fuente de agua potable de Uruguay, presenta síntomas de eutrofzación. Este estudio evaluó algunos factores que influyen en la eutrofzación del río para contribuir a la conservación y gestión del recurso. Se analizó la mayor base de datos de calidad de agua del RSL (2004 - 2016), con indicadores de intensifcación productiva y cambios en el uso del suelo. La eutrofzación del RSL tendió a estabilizarse en 2010, con máximos de fósforo total (PT) en 2013. Los embalses aumentaron su estado hipereutrófco, y los arroyos Canelón Grande y Chico se mantienen en hipereutrofa. El fósforo reactivo soluble se correlacionó con el PT (r2 = 0,95, 76 % del total), asociado al exceso de fertilización de suelos y no se relacionó con indicadores de erosión. La relación signifcativa entre el PT y la importación de fertilizantes (indicador proxy) refleja el impacto de las actividades productivas (máximas: 2011 - 2015) en la eutrofzación del RSL. Para mejorar la efcacia en la retención de nutrientes será necesario profundizar en las medidas de control de la fertilización y de efluentes de tambos, la extensión de las zonas de amortiguación hacia los tributarios de menor orden y las nacientes

Challenges for chlorophyll-a remote sensing in a highly variable turbidity estuary, an implementation with sentinel-2

Coastal waters have high ecological and economic relevance and are globally threatened by intense human activities leading to eutrophication. The decameter resolution of Sentinel-2 Multispectral Instrument (S2-MSI) provides an advantage to detect spatially heterogeneous phenomena that are limited in extent, such as harmful cyanobacterial blooms (cyanoHABs). Chlorophyll-a is typically used in remote sensing of blooms; however, it remains to be evaluated in several coastal regions of the world. The Río de la Plata estuary (South America) provides a key case study due to its highly variable concentrations of suspended sediments, and the increasing frequency of cyanoHABs. Here, we evaluate the potential and limitations of S2-MSI indices to retrieve chlorophyll-a in these optically complex waters, obtaining regional algorithms and comparing them to previously available ones. We propose an approach to follow the evolution of chlorophyll-a thresholds (10 and 24 μg/L) that can contribute to monitoring programs and early warning strategies of cyanoHABs

Cianobacterias y cianotoxinas en ecosistemas límnicos de Uruguay

Cyanobacterial blooms are a worldwide environmental problem. This phenomenon is typically associated with eutrophication (nutrient enrichment) and changes in hydrology. In this study we analysed the distribution of planktonic cyanobacteria in Uruguay and their toxins (microcystin, saxitoxin and cylindrospermopsin), working with an interagency team (OSE, DINAMA, IM, University of the Republic and IIBCE). An historical data base (n = 3061 for 64 ecosystems, years 1980-2014) was generated. Differences between lotic and lentic ecosystems were found in terms of chlorophyll a and nutrient concentrations, usually indicating eutrophication. Two geo-referenced maps for the country were generated with cyanobacteria biomass indicators and the most relevant toxin (microcystin), according to risk levels suggested by the World Health Organization for recreational waters. The areas of greatest risk of exposure were the reservoirs of large rivers (Uruguay and Río Negro) and Río de la Plata beaches. In the second part of the study, up to 20 mg L-1of microcystin was quantified in bloom (scum) samples, as well as the presence of genes that suggest more microcystin varieties, potentially with greater toxicity. This study provides basic information about the distribution of cyanobacteria in Uruguayan freshwaters that will be useful for national monitoring programs and scientific research.Las floraciones de cianobacterias en cuerpos de agua dulce constituyen un problema mundial, asociado a la eutrofización (enriquecimiento de nutrientes) y cambios hidrológicos de los ecosistemas. En este estudio se generó una base de datos históricos (n= 3061 para 64 ecosistemas, de 1980 a 2014), elaborada por un grupo de trabajo interinstitucional (OSE, DINAMA, IM, Universidad de la República e IIBCE), y se analizó la distribución de cianobacterias planctónicas y de cianotoxinas (microcistina, saxitoxina y cilindrospermopsina) en Uruguay. Los valores de clorofila ay nutrientes totales indicaron procesos de eutrofización en diversos ecosistemas. En dos mapas georreferenciados se visualiza la distribución de cianobacterias en el país, según indicadores cuantitativos globales, y de la microcistina (cianotoxina más frecuente). En dichos mapas se destacan los embalses (Río   Uruguay y Río Negro) y las playas del Río de la Plata como las zonas de mayor riesgo de exposición a cianobacterias según las categorías de la Organización Mundial de la Salud para aguas recreacionales. Además, se analizaron muestras de floraciones (espuma) y se cuantificó 20 mg L-1de microcistinas totales y la presencia de genes que sugieren diferentes variedades de microcistinas. Se generó información básica que podrá ser útil para programas de monitoreo nacionales e investigación