Estado geoquímico y ambiental de la Laguna de El Hito (Cuenca)

Resumen

Esta Tesis Doctoral recoge los resultados de la determinación y evaluación del estado ambiental de la Laguna de El Hito y su cuenca de recepción hidrológica. Para ello, tras una intensa campaña de toma de muestras de aguas, sedimentos y suelos se ha determinado la abundancia y distribución de compuestos orgánicos en los mismos. Los resultados obtenidos sirven para el establecimiento del fondo geoquímico orgánico previo a la construcción y puesta en servicio del Almacén Temporal Centralizado (ATC) de la Empresa Nacional de Residuos Radiactivos S.A. (ENRESA). La Laguna de El Hito está protegida por diversas directivas tanto europeas, nacionales y autonómicas y, a pesar de albergar numerosas especies de flora y fauna, ha sufrido una antropización intensa ligada a las actividades agropecuarias y también a también a su cercanía a núcleos poblacionales (El Hito y Montalbo) y vías de comunicación. Para la realización de este estudio, se han recogido y analizado muestras de agua de la propia laguna y de los piezómetros situados en su perímetro (27 muestras). Durante el período de desecación de la laguna se recogieron 77 muestras de sedimento; en la cuenca de recepción se recogieron 50 muestras. Esta tesis se ha enfocado primordialmente en la determinación y cuantificación de los contaminantes orgánicos que más frecuentemente aparecen en el medio físico: hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs) y pesticidas organoclorados (OCPs). Además, con el fin de la caracterización medioambiental de la laguna, se han determinado los biomarcadores (alcanos y ácidos alcanoicos) que permiten delinear su estado biológico natural. Se han identificado 18 hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs) de 2 a 6 anillos bencénicos y, a partir del cálculo de índices se ha determinado su origen que ha resultado ser mixto: antropogénico y petrogénico aunque predomina el primero. Sus contenidos no son especialmente notables en ninguno de los tres sistemas estudiados: agua, sedimentos y suelos ya que, de hecho, no se superan en ningún caso los Niveles Genéricos de Referencia (NGRs) para la salud humana y los ecosistemas de los R.D. 1744/2003 para aguas potables y R.D.09/2005 para sedimentos. Se han determinado y cuantificado 24 OCPs cuyas concentraciones, en algunos casos, superan los NGRs para la salud humana y los ecosistemas del R.D. 09/2005 para sedimentos y suelos y también para aguas según el R.D. 1744/2003. Gracias al empleo de índices geoquímicos se pudo determinar tanto su origen como su estado de degradación que indican aplicaciones históricas con alguna influencia más reciente. Para determinar el estado "natural" de la laguna se analizaron los biomarcadores presentes en agua y sedimentos provenientes del bioma actual (n-alcanos y ácidos n-alcanoicos) y, mediante el empleo de diferentes índices: ACL (longitud media de cadenas), CPI (índice de preferencia de carbonos), Paq (índice de preferencia de acuáticas), TARHC (relación plantas terrestresacuáticas) y TARFA (relación de plantas terrestres/algas) se pudo determinar su procedencia: aporte mayoritario de vegetación terrestre (herbáceas) y macrofitas acuáticas (principalmente en la parte central de la laguna) lo que está en consonancia con el carácter efímero (estacional) de la laguna. En los suelos, poco desarrollados, de la cuenca de recepción el aporte principal de materia orgánica procede de los cultivos y de la vegetación espontánea actual. También se ha podido definir el aporte de biomarcadores "antiguos" procedentes de los materiales del Terciario que constituyen el área fuente. Los resultados analíticos obtenidos, fueron tratados mediante métodos estadísticos avanzados y su distribución (valores e índices) queda reflejada en gran número de mapas. Dado que se determinó la huella geoquímica actual de los sedimentos de la laguna, se pensó que podría resultar interesante conocer su evolución a lo largo del tiempo. Para ello se perforó un sondeo manual de 120 cm de profundidad en el área central de la laguna, que cubre aproximadamente los últimos 1200 años, y que fue desmuestrado con alta resolución. Los resultados permiten identificar cinco episodios climáticos históricos, dos de ellos reflejando mayor pluviosidad (ca. 1300-1500 DC y 1650-1750 DC) y tres que reflejan sequías más prolongadas (800-1300 DC, 1500-1650 DC y 1750-2015 DC). ----------ABSTRACT---------- This Ph.D. Thesis deals with the determination and evaluation of the environmental conditions of Lake El Hito and its hydrological catchment. For this purpose, a large sampling campaign to recover water, sediment and soil samples was performed to determine the concentration and distribution of organic compounds. These results allow the establishment of the organic geochemical baseline, before the construction of the High-Level Radioactive Waste Management Disposal of the Radioactive Waste Management Company of Spain (ENRESA). Lake El Hito is protected by some european, national and autonomic legislations. However, in spite of containing numerous faunal and plant species this area suffered intense anthropic influence linked to agriculture, and the presence of villages (El Hito and Montalbo), and roads and motorways. For this study, diverse water samples from the lake and piezometers in the area were picked (27 samples). During the dry season, 77 samples of sediment were picked; in the catchment 50 samples were recovered. This Thesis has focused on the determination and quantification of the most common organic pollutants in the environment: polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and organochloride pesticides (OCPs). In order to characterise the environmental conditions of the Lake, biomarkers (alkanes and alkanoic acids) were also identified. A total of 18 PAHs were identified, with 2 to 6 benzenic rings and, with the aid of some indexes, their origin was interpreted: anthropic and petrogenic, being predominant the first one. Their concentrations are low in all cases: water, sediments and soils. In fact, they were lower than the soil screening levels (SSL) for human health and ecosystems of the Spanish legislation (R.D. 1744/2003 for water, and R.D.09/2005 for sediments). A total of 24 OCPs were identified and quantified. In some cases OCPs are higher than the SSLs for human health and ecosystems of the Spanish legislation (R.D. 1744/2003 for water, and R.D.09/2005 for sediments). Based on some OCP indexes, it was possible to identify their origin and degradation, indicating that they were historically used, remaining in the sediments, but with some recent application. In order to determine the “natural” conditions of the Lake, biomarkers form waters, sediments and soils were also identified, becoming mainly from the present biome, but also originally present in Miocene sediments (alkanes and alkanoic acids). Using some indexes ACL (average chain length), CPI (carbon preference index), Paq (aquatic proxy), TARHC (terrigenous vs. aquatic ratioalkanes) and TARFA (terrigenous vs. aquatic ratio-fatty acids) it was possible to interpret their origin: major input of terrestrial plants (grasses) and aquatic macrophytes (mainly in the central part of the lake), which is in accordance with the ephemeral characteristics of El Hito Lake. In soils from the catchment, the main biomarker input comes from agriculture and natural vegetation. It could also be possible to identify the presence of “ancient” biomarkers from Cenozoic materials. The analytical results were treated using advanced statistical methods and the distribution of the diverse values (concentration and indexes) is shown in several maps. The palaeoenvironmental condition of the last ca. 1200 years was also interpreted from the biomarker content along a 120 cm core drilled in the central part of the lake, which was sampled at high resolution. Results allow the identification of five environmental periods, two of them reflecting higher rainfall (ca. 1300-1500 AC y 1650-1750 AC), and the other three, with drier conditions during longer intervals (800-1300 AC, 1500-1650 AC y 1750-2015 AC).