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Laboratorio de líneas 1 y 6 de CAPES se reacredita para el período 2022-2025

Este sello es reconocido por el Comité Institucional de Seguridad en Investigación de la UC, y permite a los laboratorios galardonados acelerar el llenado y aprobación del Protocolo de evaluación que otorga dicho Comité.

Parte del equipo del laboratorio, compuesto en su mayoría por estudiantes e investigadores CAPES.

El Laboratorio de Restauración, Suelos y Metales (RESUME), asociado a las líneas 1 de Contaminación por metales y rehabilitación y de suelos, y 6, sobre Intensificación ecológica en agricultura, fue reacreditado bajo el Sello de Prácticas Seguras 2022-2025.

Este sello, parte del programa “Laboratorio Seguro” de la Vicerrectoría de Investigación UC, busca certificar, y al mismo tiempo premiar, a los laboratorios de la Universidad que cumplen de manera destacada las prácticas y procedimientos que permiten un trabajo seguro al interior de sus dependencias.

El Laboratorio RESUME, dirigido por la investigadora CAPES, Dra. Rosanna Ginocchio, y con Luz María de la Fuente como encargada de seguridad, se sometió este año a la reacreditación luego de la obtención, en 2018, del sello, como parte de los 60 laboratorios certificados durante la primera versión del proceso. En esta oportunidad, el laboratorio obtuvo 106% de logro. 

Este sello es reconocido por el Comité Institucional de Seguridad en Investigación de la UC, y permite a los laboratorios galardonados acelerar el llenado y aprobación del Protocolo de evaluación que otorga dicho Comité.

En el laboratorio es un espacio compartido por los equipos de los académicos del Departamento de Ecosistemas y Medio Ambiente (DEMA) de la Facultad de Agronomía UC, Eduardo Arellano y Rosanna Ginnocchio, investigadores principales de las líneas 6 y 1 de CAPES, respectivamente, y se focaliza en la caracterización fisicoquímica general de suelos y sustratos, bioensayos de toxicidad y biodisponibilidad de metales en plantas y lombrices y microbiología en ambientes terrestres, entre otras actividades de investigación y de formación de capital humano de pre y postgrado.

“En RESUME realizamos bioensayos estándares de toxicidad a cobre en plantas, y ahora estamos comenzando a hacerlo con lombrices”, explica la Dra. Ginocchio. “También hacemos ensayos de tolerancia a cobre en plantas nativas, de forma de identificar especies nuestras que puedan ser usadas en la fitoestabilización de suelos contaminados o residuos mineros masivos. También realizamos algunos análisis generales de suelos, como capacidad de retención de agua, textura, secuestro de Carbono, pH, conductividad eléctrica y actividad de cobre iónico, entre otros”.

La Dra. Ginocchio también comentó la importancia de crear una adecuada cultura de trabajo al interior de los laboratorios de investigación de la UC, y reconoció el gran compromiso y trabajo de la también investigadora CAPES Luz María de la Fuente para lograr esta acreditación.

“El proceso de revalidación del Sello Laboratorio Seguro duró tres meses” cuenta De la Fuente. En ese período tuvimos que actualizar documentación como los compromisos de los profesores a cargo, declarar las líneas y técnicas de investigación, y actualizar el listado de alumnos y profesionales que se encuentran trabajando en el laboratorio. El comité mantuvo los requisitos solicitados durante el proceso de validación anterior, por lo tanto, contábamos con todos ellos, como la señalética, los protocolos de prácticas seguras, y el listado de reactivos entre otros”.

Además, prosigue, “durante el proceso el equipo del Programa Laboratorio Seguro realizó una visita de diagnóstico al laboratorio, donde nos sugirieron algunas medidas para aumentar la seguridad, lo cual se vio reflejado en el alto porcentaje de aprobación obtenido. Todo esto fue posible gracias al constante apoyo del equipo del Programa y por supuesto, al constante compromiso del equipo del laboratorio” concluye.

Por su parte, Verónica Arenas, Coordinadora del Programa Laboratorio Seguro de la Vicerrectoría de Investigación UC, felicitó y destacó el compromiso adquirido por el equipo al participar de este proceso de revalidación, y destacó que el laboratorio presenta aspectos de bioseguridad y biocustodia destacables.

Texto: DEMA UC y Comunicaciones CAPES
Créditos imagen: Laboratorio RESUME

Estudio confirma la capacidad de la hojarasca para proteger a los suelos de la contaminación por cobre

Este es el primer estudio que describe el contenido de cobre en suelos y hojarasca en huertos de Chile, y uno de los pocos trabajos a nivel mundial que realiza estos experimentos en frutales.

Hojarasca en plantaciones de ciruelo

Para muchos de nosotros, la capa de hojas secas que se forma bajo bosques y arboledas a comienzos del otoño, comúnmente conocida como hojarasca, es, o una leve molestia —si nos toca removerla de desagües y canaletas— o una agradable ocurrencia —cuando paseamos por algún parque sintiendo el crujir de las hojas bajo nuestros pies.

Para ciertos árboles frutales, sin embargo, la presencia de esta cobertura natural bien puede ser una última línea de defensa entre ciertos contaminantes y un suelo fértil y saludable.

Así al menos lo demostró un grupo de investigadores del Centro de Ecología Aplicada y Sustentabilidad (CAPES UC), el Laboratorio de Ecología Microbiana de la U. de O’Higgins y el Departamento de Fruticultura y Enología de la PUC, quienes decidieron estudiar el rol de la hojarasca como protectora del suelo en plantaciones frutales de la región de O’Higgins, zona donde la aplicación intensiva de pesticidas a base de cobre es una práctica común. Sus resultados fueron publicados en la revista Plant, Soil and Environment.

“El estudio surge en una visita a terreno de un productor frutal, quién nos mostró y explicó in situ cómo aplicaban pesticida a base de cobre y las concentraciones en que este elemento se podría encontrar en el suelo” relata Tomás Schoffer, investigador CAPES y autor principal del trabajo. “Para ejemplificar lo anteriormente descrito, el productor nos quiso mostrar el suelo, y para eso removió la hojarasca del frutal. En ese momento nos surgió la pregunta de qué efecto tendría la hojarasca sobre la incorporación de cobre (aplicado como pesticida) en el suelo”.

La duda, explica el ingeniero agrónomo de la Universidad Católica, se fundaba en el hecho de que la capa orgánica de los suelos (la cual incluye la hojarasca) es uno de los principales sumideros de metales cuando éstos provienen de la atmósfera. “De hecho” añade, “existe evidencia científica de que la hojarasca genera un efecto protector sobre el reclutamiento de plántulas en sitios afectados por una fundición de cobre. Si bien la fuente del metal y el escenario eran diferentes, pensamos que podría existir un efecto similar”.

Para confirmarlo, los investigadores seleccionaron huertos frutícolas de la Región de O’ Higgins por ser ésta la región de mayor producción de frutales de nuestro país donde se aplican pesticidas a base de cobre. Los huertos seleccionados fueron de cerezos, ciruelos y kiwi, usando viñas de uva de mesa, donde no se aplican estos químicos, como grupo de control. En todos los huertos, se tomaron muestras tanto de la hojarasca como del suelo inmediatamente bajo ella para medir sus contenidos de cobre.

“Adicionalmente”, cuenta Schoffer “realizamos para las muestras ensayos de respiración microbiana del suelo inducidas por fuentes de carbono (MicroRespTM), esto para tener un parámetro con el que medir la actividad microbiana del suelo. Con estos datos, contrastamos los contenidos de cobre de la hojarasca y del suelo, y la actividad microbiana del suelo, de cada huerta”.

Protegidos de las plagas, pero expuestos a los metales

Históricamente, los plaguicidas en base a cobre han sido usados con frecuencia para controlar enfermedades microbianas en árboles frutales, ofreciendo a estos cultivos protección contra hongos y bacterias nocivas, y al mismo tiempo, exponiéndolos a altas concentraciones de este metal.

“La aplicación de pesticidas en general, sobre todo en los sistemas frutícolas intensivos, ha llevado a diversos impactos en el medio ambiente, tales como la pérdida de biodiversidad dentro del predio y en las zonas aledañas” comenta Rosanna Ginnochio, investigadora principal de CAPES y otra de las autoras del estudio. “Como su vía de aplicación es por aspersión, un alto porcentaje de estos químicos se dispersa en la atmósfera, produciendo contaminación difusa (fuera del predio) que perfectamente puede llegar a las poblaciones humanas cercanas, imponiendo eventuales riesgos para la salud”. De hecho, se estima que alrededor del 70-90% del pesticida aplicado se difunde hacia otras áreas.

En el caso de los suelos, detalla Ginocchio, “el proceso puede resultar en un enriquecimiento excesivo con este metal, alterando la calidad de estos y, en consecuencia, su actividad microbiana, pues, recordemos, el cobre es antibacteriano y fungicida”.

“El cobre es un micronutriente esencial para todos los organismos, pero se vuelve tóxico por sobre un cierto umbral” aclara Schoffer. “Por lo tanto, si se considera la forma de aplicación de estos pesticidas, su prolongado uso, su acumulación en el suelo y el hecho de que son fungicidas, es de esperar que se produzca un impacto sobre la biodiversidad microbiana del suelo y, con ello, una disminución de su calidad y función”.

El investigador también añade que esta excesiva presencia de cobre no sólo afecta a los microorganismos del suelo, sino que también a plantas y organismos de la mesofauna edáfica. “Lo anterior se traduce en un efecto indirecto sobre los seres humanos, ya que eventualmente el cobre podría ingresar a la cadena trófica y biomagnificarse, afectando finalmente la salud de las personas. Sin embargo, éste no es la única forma en que los pesticidas a base de cobre afectan a los seres humanos. Como mencionó la Prof. Ginocchio, existe una difusión de estos pesticidas a otras áreas, pudiendo afectar directamente a las personas y generando afecciones tales como el cáncer.

El uso intensivo de pesticidas en base a cobre puede traer riesgos indirectos no sólo para el suelo, sino que para la biodiversidad y la salud humana.

¿La hojarasca al rescate?

Entre los resultados del estudio, Schoffer comenta que niveles de cobre hallados en el suelo no difirieron en los diferentes huertos. “Sin embargo”, revela, “el nivel de cobre en la hojarasca fue estadísticamente superior en los huertos donde se aplicó cobre (cerezos, ciruelos y kiwis) en comparación a los huertos donde no se aplicó cobre (uva de mesa). Como suponíamos, la hojarasca cumplió un efecto protector contra el ingreso de cobre al suelo”.

De hecho, los investigadores encontraron hasta 7 veces más cobre en la hojarasca que en el suelo de los huertos donde se aplicó cobre. “Sin embargo, no pudimos evaluar con certeza tal efecto protector sobre las comunidades microbianas. Primero, porque no hubo diferencia en la actividad microbiana en los diferentes huertos (donde ésta siempre estuvo presente) y segundo, porque al no haber diferencias entre los niveles de cobre en los suelos de los huertos testeados, no obtuvimos una gradiente de cobre desde donde evaluar una posible inhibición de la actividad microbiana. En este contexto, estudios han demostrado que los microorganismos del suelo no son tan sensibles a cambios en los niveles de cobre como los presentados en este estudio. Por lo anterior es que en la actualidad nos encontramos evaluando el efecto de pesticidas a base de cobre en bioindicadores más sensibles” explica Schoffer.

Así y todo, los investigadores pudieron concluir que cobre disperso en los huertos logró acumularse mayoritariamente en la hojarasca, la que funcionó como una barrera para la entrada de este metal a los suelos estudiados. “Esto”, explica Rosanna Ginocchio, “porque las hojas y la hojarasca adsorben el cobre en sus superficies, disminuyendo su translocación al suelo y, por ende, reduciendo los riesgos de contaminación”.

Más allá de su rol como protector de los suelos, tanto Schoffer como Ginocchio coinciden en que estos resultados suponen nuevos usos para la hojarasca producida por los árboles frutales: “como grupo, pensamos que, una vez removida, la hojarasca puede integrarse a un sistema de compostaje, donde se incluyan otros residuos orgánicos, con el fin de diluir el contenido de cobre y finalmente ser aplicado de manera segura a los suelos, comenta Schoffer.

A la fecha, este es el primer estudio que describe el contenido de cobre en suelos y hojarasca en huertos de Chile, y uno de los pocos trabajos a nivel mundial que realiza estos experimentos en frutales y no en viñedos.

Texto: Comunicaciones CAPES

Artículo CAPES: Metales en los suelos

La investigadora principal de la línea 1 de CAPES, Rosanna Ginocchio, junto a los investigadores Alexander Neaman, Yasna Tapia y Alexey Novoselov, reflexionaron sobre las principales claves para desarrollar una legislación que evite el riesgo de contaminación de los suelos por metales, una realidad dolorosamente presente en nuestro país. Su artículo, que compartimos de forma íntegra, apareció en la Revista InduAmbiente de marzo-abril de 2021.

Existe certeza que en el norte y centro de Chile, las rocas son naturalmente abundantes en cobre y otros elementos minerales (como el arsénico, que pese a ser un metaloide, será referido aquí como un «metal» para facilitar la comprensión). Este hecho hace que las concentraciones de metales sean naturalmente altas en los suelos de esta zona, en comparación con el resto del país u otras partes del mundo. Estas concentraciones naturales se definen como «concentraciones de línea base» o background en inglés.

Las altas concentraciones de cobre en las rocas posibilitan que Chile sea un país minero y líder mundial en la producción de este recurso. Sin embargo, como consecuencia de esta actividad productiva, se ha generado un enriquecimiento antrópico de suelos con metales en diversas áreas su zona norte y centro. Al mismo tiempo, otras actividades económicas también han enriquecido los suelos con metales. Como la agricultura, que ha incrementado dicha concentración en ciertas zonas debido al uso intensivo de pesticidas y fertilizantes químicos (Schoffer et al. 2020).

Legislación inexistente

En Chile, existe preocupación por la contaminación de los suelos con metales, sin embargo, no contamos con una legislación nacional al respecto. En este escenario, cabe preguntarse: ¿Las leyes de otros países, son adecuadas para nuestra realidad?, ¿cómo se puede desarrollar una regulación soberana y apropiada?

En ausencia de una normativa específica para regular la contaminación antrópica de los suelos del país con metales, el Reglamento del Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (D.S. N°40/2012), en su Titulo II, artículo 11, presenta una lista de 14 países cuyas normas de calidad ambiental y de emisión pueden ser utilizadas como referencias. En la temática de interés, los autores de este artículo realizamos un exhaustivo análisis y llegamos a la conclusión que Italia es uno de los países que más se asemeja a Chile desde el punto de vista geoquímico (Neaman et al. 2020). Asimismo, la legislación italiana establece concentraciones máximas de metales en suelos. Entonces, ¿la legislación italiana será la más aplicable para regular la contaminación antrópica con metales en suelos de Chile?

Para responder a esta interrogante, estudiamos suelos ubicados en la cuenca del río Aconcagua (Región de Valparaíso), en áreas donde no se realizan actividades humanas. Es decir, las concentraciones de metales en suelos de esas zonas representan una condición natural o de línea base, que para el cobre total fue de 134 mg/kg. Ese valor está por encima del límite legislativo de Italia (120 mg/kg), o sea, aplicando la legislación italiana en Chile, se puede llegar a una conclusión errónea de que todos los suelos evaluados están contaminados, incluso en áreas con ausencia de actividades antrópicas (ver tabla adjunta).

Por otro lado, los estudios realizados demuestran que el contenido de línea base de cobre total en suelos de la cuenca del Aconcagua no representa ningún riesgo para la biota presente (por ejemplo, Verdejo et al. 2015). En otras palabras, el límite legislativo de Italia para cobre en suelos representa un valor muy exigente para la realidad chilena y puede señalar riesgo ambiental donde no lo hay.

 

 

Claves para regular

Actualmente, sociedades científicas, académicos y organizaciones no gubernamentales (ONGs) están elaborando un Proyecto de Ley Marco de Suelos que vele por la protección de este recurso y de los servicios ecosistémicos que entrega al ser humano. Uno de los tópicos de esta ley es la contaminación de los suelos. En este contexto, ¿cómo establecer los contenidos máximos permisibles de metales en los suelos chilenos?

Para abordar ese tema, en primer lugar, es preciso definir el criterio para llamar a un suelo como «contaminado». Algunos investigadores proponen referirse a la contaminación cuando la concentración de un metal en el suelo sobrepasa tres veces el valor de la línea base. Según nuestro parecer, tal criterio es aplicable a suelos con bajas concentraciones naturales de metales. Sin embargo, en el caso de la cuenca del Aconcagua, los contenidos triples del valor de la línea base representarán un riesgo para la salud humana, en el caso de arsénico y plomo (ver tabla adjunta). Aunque los criterios de toxicidad de estos elementos para la salud humana se han establecido en estudios extranjeros, será imprudente no considerarlos debido a ausencia de estudios análogos en Chile.

 

 

Bioensayos con lombrices permiten analizar el riesgo para la biota de los metales en los suelos

Por lo tanto, proponemos considerar como «contaminado» cualquier suelo cuyas concentraciones de metales superen la línea base. Para tal efecto, será importante realizar estudios en cada cuenca hidrográfica del país, debido a la variabilidad en las concentraciones naturales de metales presentes en los suelos.

Un ejemplo de esto último son las grandes diferencias entre las cuencas Casablanca y Aconcagua, presentadas en la tabla adjunta, lo cual se debe a la distinta composición de las rocas. Aunque ambas cuencas se encuentran ubicadas en la Región de Valparaíso, en la primera predominan rocas plutónicas intermedias (dioritas y granodioritas), mientras que en la segunda son más abundantes las rocas volcánicas (basaltos, andesitas y dacitas), tal como se puede apreciar en la figura adjunta.

Esos tipos de rocas se caracterizan por química y mineralogía distintas. A la vez, los metales de interés tienden a concentrarse en minerales específicos. Por ejemplo, la calcopirita (CuFeS2) es el mineral de cobre más importante. Por otro lado, el mayor contenido de Cu se puede encontrar en rocas volcánicas asociadas con el magmatismo de arco, como basaltos y andesitas. En este contexto, las vulcanitas máficas e intermedias entregan mayores concentraciones de cobre a los suelos de la cuenca del río Aconcagua, en comparación con la cuenca del estero Casablanca.

Evaluación de riesgo

Hoy en día, la ciencia no es capaz de predecir correctamente la biodisponibilidad de los metales en el suelo. Es decir, no se logra pronosticar, de manera robusta, si ocurren o no efectos tóxicos sobre los organismos. Respecto a los riesgos de metales en suelos para la biota, se pueden realizar ensayos de toxicidad (bioensayos), en condiciones de laboratorio o de terreno, basándose en los protocolos internacionales.

Se ha demostrado que sólo una fracción del total del metal presente en un suelo se encuentra biodisponible. Justamente por eso, la presencia de altas concentraciones de metales en suelos no significa necesariamente que ocurran efectos tóxicos. Esta situación, para el caso de la biota, fue demostrada en diversos estudios realizados a nivel nacional (por ejemplo, Ginocchio et al. 2002, Tapia et al. 2013) e internacional.

Debido a esta razón, las regulaciones relacionadas con la contaminación del suelo, a nivel internacional, han evolucionado hacia normativas basadas en evaluaciones de riesgo para la biota y/o la salud humana (por ejemplo, Reinikainen et al. 2016), en vez de valores umbrales específicos basados en los contenidos totales o parciales de metales en el suelo.

Es importante destacar que la evaluación de riesgo ambiental (para la salud humana y la biota) debe realizarse en forma sitio-específica ya que hay diversos factores que determinan la fracción biodisponible del metal y, por ende, la exposición real de la biota o humanos a los contaminantes y la eventual ocurrencia de efectos negativos (toxicidad). Estos factores incluyen las características fisicoquímicas de los suelos, el clima del lugar, la forma química/mineralógica en la que se encuentra el contaminante en el suelo y la sensibilidad (o tolerancia) intrínseca de la biota presente, entre otros.

 

 

Los autores proponen hacer estudios de línea base en cada cuenca hidrográfica y considerar como «contaminado» todo suelo cuyas concentraciones de metales la superen.

Respecto a los riesgos de los metales en suelos para la salud humana, se puede llevar a cabo una evaluación sitio-específica utilizando, por ejemplo, hortalizas. Si los contenidos de metales en las partes comestibles de las hortalizas están por debajo de los valores umbrales, no hay riesgo para la salud humana. Sin embargo, la tasa de consumo de hortalizas y otras vías de exposición (por ejemplo, ingestión accidental del suelo) también deben considerarse en esta evaluación (Lizardi et al. 2020).

Finalmente, será necesario realizar estudios de concentraciones de metales en la sangre y/u orina de las personas que habitan en áreas contaminadas, para luego contrastar los valores obtenidos con los umbrales establecidos por la Organización Mundial de la Salud. Tales estudios son escasos en el país y se han realizado principalmente en el caso de intoxicaciones agudas de la población.

Conclusiones

Debido a altas concentraciones naturales o de línea base de metales en los suelos del país, existe una necesidad de avanzar hacia el desarrollo de una legislación soberana respecto a los suelos contaminados por metales. Esta regulación debe considerar las condiciones locales (por ejemplo, línea base, tipo de suelo y condiciones climáticas), en lugar de adaptar y/o adoptar leyes extranjeras que pueden sobreproteger o subproteger la biota presente.

La futura legislación chilena respecto a la contaminación del suelo debe basarse en evaluaciones de riesgo ambiental, o sea para la biota y/o la salud humana, en vez de valores umbrales específicos basados en concentraciones totales o parciales de metales presentes en el suelo.

Finalmente, se agradece a ANID PIA/BASAL FB0002 (Center of Applied Ecology and Sustainability, CAPES) por el financiamiento para el desarrollo y difusión de este estudio.

Texto: Neaman, Ginocchio, Tapia y Novoselov, con ligeros cambios para normalización

Artículo originalmente publicado en InduAmbiente 169 (Marzo-Abril 2021), páginas 36 a 39.