Current and Historic Levels of Persistent (PAHs, PCBs) and Emerging Pollutant (Nano-microplastics or NMPs) Body-Burdens in Oysters and Fish from an Urban-Industrialized Estuary

Resumen Técnico: Niveles Actuales e Históricos de Cargas Corporales de Contaminantes Persistentes (PAHs, PCBs) y Contaminantes Emergentes (Nano-microplásticos o NMPs) en Ostras y Peces de un Estuario Urbano-Industrializado

Planteamiento del Problema
La Bahía de Galveston, un importante estuario urbano-industrializado en Texas que drena el área metropolitana de Houston, sirve como un centro crítico para el transporte marítimo y la producción de energía. A pesar del extenso monitoreo histórico de contaminantes heredados, existe una brecha significativa en la comprensión de las cargas corporales actuales de contaminantes emergentes, específicamente de los nano y microplásticos (NMPs), dentro de este ecosistema. Mientras que los contaminantes heredados como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) y los bifenilos policlorados (PCBs) están bien documentados, la coocurrencia de estos con los NMPs en el biota, así como la capacidad de cuantificar los NMPs en tejidos de peces utilizando métodos analíticos avanzados, sigue siendo poco explorada. El estudio aborda la necesidad de comparar los niveles actuales de carga corporal tanto de contaminantes heredados como emergentes frente a datos históricos para evaluar el impacto continuo de la industrialización y la urbanización en la salud estuarina y la posible exposición humana.

Metodología
El estudio empleó un análisis comparativo de biota muestreada en la Bahía de Galveston en 2021, incluyendo ostras orientales (Crassostrea virginica), bagre de cola de gaff (Bagre marinus), corvina roja (Sciaenops ocellatus) y sierra (Cynoscion nebulosus). Las muestras se recolectaron de manera oportunista durante la primavera y el otoño, adhiriéndose a los límites de tamaño del Departamento de Parques y Vida Silvestre de Texas.

• Contaminantes Heredados (PAHs y PCBs): Las concentraciones de 14 PAHs prioritarios de la EPA y 28 PCBs (incluyendo 11 congéneres tipo dioxina) se cuantificaron en el tejido de branquias/manto de la ostra y en los tejidos de músculo e hígado de los peces. El análisis utilizó Extracción con Disolvente Acelerado (ASE) seguido de Cromatografía de Gases-Espectrometría de Masas (GCMS).
• Contaminantes Emergentes (NMPs): Los NMPs (que oscilan entre 700 nm y 5 mm) se cuantificaron mediante un novedoso enfoque de Pirólisis-Cromatografía de Gases-Espectrometría de Masas en Tándem (Py-GCMS/MS) con corrección de lípidos para minimizar los falsos positivos por interferencia de lípidos. Este método se centró en 12 polímeros comunes, incluyendo Nylon-66 (N66), Poliamida (PA), Polietileno (PE), Polipropileno (PP) y Caucho de Estireno-Butadieno (SBR).
• Comparación Histórica: Se realizó una revisión bibliográfica exhaustiva (1965–2021 para PAHs/PCBs; 2000–2023 para NMPs) para compilar datos de concentraciones históricas en matrices de agua, sedimento y biota.
• Evaluación de Riesgo: Se calcularon las razones de origen para los PAHs para determinar los orígenes petrogénicos frente a los pirogénicos. La Ingesta Diaria Promedio (ADI) y la ingesta humana anual de NMPs se estimaron basándose en las concentraciones de tejido medidas y en las tasas de consumo estándar.

Resultados Clave

• Patrones de Acumulación de Contaminantes:

  • Dominancia de NMPs: Los NMPs exhibieron las cargas corporales más altas en todo el biota, variando de dos a cuatro órdenes de magnitud por encima de los PAHs y PCBs.
  • Especificidad de Tejidos: Las ostras acumularon las concentraciones más altas de todos los contaminantes en relación con el músculo de los peces (PAHs ≤ 2.4x, PCBs ≤ 19.2x, NMPs ≤ 278x más altos). Dentro de los peces, los tejidos del hígado mostraron consistentemente cargas de contaminantes significativamente mayores que el músculo (por ejemplo, los PCBs fueron 6x–42x más altos en el hígado; los NMPs fueron ~29x–53x más altos en el hígado).
  • Variación de Especies: La sierra mostró una bioacumulación de NMPs significativamente mayor en el músculo (13,063 µg/g DW) en comparación con la corvina roja (43 µg/g DW).

• Distribución de Fuentes:

  • PAHs: El análisis de razón diagnóstica indicó un origen mixto para los PAHs en la Bahía de Galveston, con una dominancia petrogénica general (57%) pero contribuciones pirogénicas significativas (43%). Los tejidos hepáticos de algunas especies mostraron firmas pirogénicas más altas.
  • PCBs: Los PCBs tipo dioxina, particularmente el PCB-126, fueron prominentes en los tejidos de los peces. También se detectaron congéneres no tipo dioxina como el PCB-52 y el PCB-128, lo que refleja las entradas industriales heredadas y los procesos de degradación microbiana.

• Tendencias Históricas:

  • PAHs y PCBs: Los niveles actuales de PAHs y PCBs se mantienen dentro de los rangos previamente reportados, sin mostrar un descenso a largo plazo discernible a pesar de las prohibiciones regulatorias de los PCBs. Los sedimentos continúan actuando como un reservorio, manteniendo la bioisponibilidad.
  • NMPs: Debido a la falta de datos de concentración previos a 2019, no fue posible realizar un análisis de tendencia temporal directa para los NMPs. Sin embargo, el estudio establece una línea base que muestra que los NMPs son ubicuos, con concentraciones en el músculo de los peces que son seis órdenes de magnitud superiores a las de las aguas superficiales.

• Exposición Humana:

  • La ingesta humana anual estimada de NMPs a través del consumo de mariscos se calculó en ≤ 443.90 mg NMP/kg de peso corporal/año para la sierra y ≤ 309.98 mg/kg/año para las ostras. Aunque estos valores son menores que algunas estimaciones globales de la ingesta total de microplásticos, representan una ruta de exposición cuantificable a partir de los mariscos locales.

Significancia y Reivindicaciones
Los autores presentan este estudio como el primero en reportar las cargas corporales de NMPs en peces de la Bahía de Galveston utilizando el método Py-GCMS/MS, demostrando su efectividad para el monitoreo ambiental de tanto nano como microplásticos. La investigación destaca que:

1. Las Ostras como Centinelas: Las ostras sirven como bioindicadores altamente efectivos para las tres clases de contaminantes debido a su naturaleza de filtración y estilo de vida sésil, acumulando cargas significativamente mayores que el músculo de los peces.
2. Persistencia de Contaminantes Heredados: A pesar de los esfuerzos regulatorios, los niveles de PAHs y PCBs no han disminuido, lo que subraya el papel de los sedimentos como reservorios a largo plazo y la necesidad de un monitoreo continuo.
3. Amenaza Emergente: El estudio cuantifica la escala de la contaminación por NMPs, revelando que los NMPs son el contaminante dominante por masa en el biota estudiado.
4. Avance Metodológico: La aplicación de Py-GCMS/MS con corrección de lípidos proporciona un marco robusto para el monitoreo futuro de NMPs en matrices biológicas complejas.

El artículo concluye que los futuros esfuerzos de monitoreo deben priorizar los NMPs junto con los contaminantes heredados para informar plenamente las estrategias de evaluación de riesgos y mitigación.