Los sedimentos y la historia de los cambios en los sistemas acuáticos

México, D.F.-Los procesos naturales y las actividades antropogénicas que se realizan cerca de los cuerpos de agua (lagos, presas, lagunas costeras) dejan directa o indirectamente una huella en los sedimentos, por lo que son considerados un banco de información integrada en el tiempo, y ayudan a los científicos a reconstruir la historia de las condiciones ambientales del pasado, por ejemplo, de las tendencias de la contaminación o del azolvamiento de una laguna como resultado de la erosión continental provocada por el cambio de uso de suelo.

Los restos de los peces que mueren, las partículas de los suelos erosionados desde el continente y las que llegan a la columna de agua por transporte eólico y escorrentía (agua de lluvia que recorre la superficie de un terreno), o lo que se genera in situ en la columna de agua, se deposita en los sedimentos del fondo de los sistemas acuáticos. En este proceso los sedimentos arrastran sustancias y elementos presentes en el agua, que al depositarse en el fondo conforman un registro de las características de la columna de agua al momento del depósito.

Así, los sedimentos son el depósito final de todo lo que se acumula, capa por capa, hasta convertirse en un registro de las condiciones y las transformaciones que ocurren en el sistema acuático con el paso del tiempo, explicó la doctora Ana Carolina Ruiz Fernández, del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (Icmyl-UNAM) Unidad Académica Mazatlán, Sinaloa.

La edad del sedimento

Todos los elementos tienen isótopos, el hidrógeno tiene tres, y el estaño diez, y desde la perspectiva química estos isótopos se comportan de manera idéntica, pero la diferencia en sus masas conduce a comportamientos distintos durante procesos físicos.

Algunos isótopos son estables, mientras que otros son inestables; estos últimos se desintegran emitiendo radiación y se transforman en otros elementos, a través de lo que se denomina desintegración radioactiva. Algunos elementos pesados se descomponen en elementos que también son radioactivos y que a su vez se descompondrán, formando una cadena de desintegraciones sucesivas que termina con la formación de un isótopo estable. Es el caso del uranio 238 cuya cadena de desintegraciones sucesivas culmina en el plomo 206, o de la cadena radioactiva de torio 232, que termina en plomo 208.

La velocidad a la que un isótopo radioactivo se desintegra es una constante característica de cada isótopo, que se determina a través del tiempo de semidesintegración; es decir, el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de la concentración inicial de un isótopo radioactivo. Este proceso de desintegración radioactiva puede ser utilizado para determinar, entre otras cosas, la edad de los sedimentos.

Lo que Ana Carolina Ruiz, integrante de la Academia Mexicana de Ciencias, y su equipo de investigación miden son isótopos radioactivos dentro de la columna sedimentaria. Dependiendo de la actividad de estos isótopos radioactivos en los sedimentos se puede establecer el tiempo en que se depositaron en el fondo de los sistemas acuáticos.

“Para conocer las condiciones ambientales del pasado recolectamos núcleos de sedimentos y medimos el isótopo radioactivo plomo 210, con el fin de determinar hace cuánto tiempo se depositaron las capas sedimentarias en el fondo del sistema acuático”. El plomo 210 es un radionúclido natural que constantemente precipita desde la atmósfera hacia los sistemas acuáticos y es arrastrado por las partículas suspendidas a través de la columna de agua, para finalmente incorporarse a los sedimentos, explicó la investigadora del Laboratorio de Geoquímica Isotópica y Geocronología del Icmyl-UNAM.

Si en la superficie de los sedimentos existe plomo 210 de origen atmosférico, con el paso del tiempo y al enterrarse esta capa sedimentaria, la actividad de este elemento disminuirá debido a su desintegración radioactiva, y al comparar la concentración de plomo 210 en la capa superficial de los sedimentos con las concentraciones de los estratos subsecuentes, es posible establecer las edades de cada estrato.

Una vez que los especialistas conocen la edad de los sedimentos, se analizan también las concentraciones de elementos o compuestos que puedan indicar la calidad del ambiente al momento en que cada estrato sedimentario se depositó, por ejemplo, las concentraciones de contaminantes metálicos como el mercurio o compuestos orgánicos como los hidrocarburos del petróleo.

Entonces, saber la edad de los sedimentos y las concentraciones de los contaminantes permite identificar las cantidades de estos elementos antes de la intervención del hombre y las tendencias de incremento de la contaminación antropogénica; o determinar si como resultado de los planes de manejo del sistema acuático disminuyeron las tendencias de contaminación ambiental.

“Trabajamos en periodos de tiempo relativamente cortos desde la perspectiva geológica, en escalas de hasta 10 años se utiliza torio 228, en periodos de hasta 100 años, plomo 210, cesio 137 o plutonio 239; para sedimentos más antiguos, de hasta 35 mil años de edad, se utiliza carbono 14, mientras que para escalas de más de 375 000 se puede utilizar el torio 230”.

Estudios necesarios

Si se quieren conocer las concentraciones a las que se debe mantener un sistema en condiciones saludables se necesita tener una idea de cuáles son las concentraciones previas al impacto antropogénico. “Esta información podría derivarse de programas de monitoreo a largo plazo, los cuales son extremadamente caros y prácticamente inexistentes en México. Sin embargo, el estudio de núcleos sedimentarios fechados con métodos radioactivos son una alternativa para conocer las características naturales y la evolución de las condiciones ambientales, de una forma integrada, durante largos periodos de tiempo”.

Actualmente, la investigadora trabaja en un proyecto que busca evaluar las tendencias temporales de la elevación del nivel del mar, ya que para distintas zonas del país no se sabe a qué velocidad sucede, por tanto, es difícil informar a la población acerca de los riesgos de establecerse cerca de la costa, así como del impacto potencial que puede recibir la infraestructura ubicada en la franja costera si, por ejemplo, en 20 años va a estar inundada debido a la elevación del nivel del mar.

De esta manera, la doctora Ruiz Fernández y su equipo han desarrollado una metodología para estudiar sedimentos costeros basada en indicadores geoquímicos y micropaleontológicos que incluye el fechado con plomo 210, con el fin de determinar la velocidad a la que se está elevando el nivel del mar en la zona costera de Mazatlán, Sinaloa.

 Fotografía de un núcleo sedimentario y un perfil de flujo de carbono orgánico, que incluye los valores de flujo respecto a la profundidad y la edad derivada del fechado con plomo 210 (Foto: cortesía doctora Ana Carolina Ruiz Fernández.)


Fotografía de un núcleo sedimentario y un perfil de flujo de carbono orgánico, que incluye los valores de flujo respecto a la profundidad y la edad derivada del fechado con plomo 210 (Foto: cortesía doctora Ana Carolina Ruiz Fernández.)

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