Trabajo de redacción y ejecución de proyectos. El río Manzanares.

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Resumen

El anteproyecto plantea un estudio basado en un problema de reciente descubrimiento: la presencia de los contaminantes emergentes como la cocaína y sus metabolitos en los ríos, y las repercusiones ecológicas de los mismos. Se pretende estudiar concretamente los ríos Jarama y Manzanares, en Madrid.

Evaluaremos el ecosistema fluvial de los ríos Jarama y Manzanares, evaluando las especies de plantas, animales, y microorganismos asociados a estos, para determinar en ellos los efectos metabólicos y fisiológicos que puedan presentar por la presencia de la cocaína y los metabolitos que van a ser analizados: benzoilecgonina, ecgonina metil éster, norcocaína y cocaetileno. Se tomarán como controles los ríos Tajuña, para control del río Jarama; y el río Alberche, como control del río Manzanares.

Por último, se buscará generar mayor conocimiento sobre estos efectos, así como posibles cambios legislativos y valorar posibles soluciones técnicas para este problema.

Introducción

En los últimos años, gracias a estudios de calidad de aguas, se ha detectado la aparición de contaminantes emergentes como la cocaína y sus metabolitos. Entre los lugares estudiados en los que se han detectado dichas sustancias en el agua, destacan la Albufera en Valencia [1,2], el Manzanares y en el Jarama (detectados en estos ríos en 2013). Se han estudiado también los efectos dañinos que tienen sobre la flora, afectando especialmente a los procesos de germinación [3]; y también sobre la fauna [4]. Aunque el mayor efecto es el que sufren la flora y los microorganismos, el problema se agrava dado que estas sustancias pueden transmitirse a lo largo de la cadena trófica y extenderse por el ecosistema [5,6].

En el río Manzanares y en el Jarama [7] se han encontrado las más elevadas concentraciones, seguidos por el Ebro y el Llobregat; según indican estudios previos en España.

Objetivos

Nuestro principal objetivo es llevar a cabo una investigación básica para determinar los efectos que la cocaína y sus metabolitos como la benzoilecgonina, la ecgonina metil éster, la norcocaína y el cocaetileno tienen sobre los ecosistemas de 2 ríos: Jarama y Manzanares [8].

Como objetivo secundario, se pretende generar más conocimiento acerca de los daños que dichos contaminantes provocan al ecosistema y al ser humano, ya sea de modo directo o indirecto; así mismo se busca concienciar a la población y a las autoridades de la amenaza a la salud y al medio ambiente que este problema supone.

Igualmente, a la luz de los resultados de la investigación, podría proponerse (si fuese necesario) una reforma de la legislación de eliminación de residuos farmacológicos o de drogas.

Hipótesis previas

Apoyándonos en los pocos estudios precedentes sobre este tema, se parte de la hipótesis de que la presencia de cocaína y algunos de sus metabolitos en los ríos tiene efectos significativos sobre el ecosistema. Presumiblemente esto puede suceder en los ríos Jarama y Manzanares, bien sea sobre la fauna, la flora o los microorganimos, ya que los contaminantes afectarían a la cadena trófica, de modo que con que uno estuviese dañado, afectaría a los demás [9,10]. Dado que es una cuestión incipiente, son pocos los estudios previos. Encontramos casos de problemas en la germinación de las plantas debido a la presencia de estos metabolitos: benzoilecgonina, ecgonina metil éster, norcocaína y cocaetileno, por ello las plantas se someterán a un estudio fisiológico y metabólico.

Mediante las observaciones de los organismos más característicos y representativos de los distintos taxones animales y vegetales (los que sean mejores indicadores según la búsqueda y el criterio de los expertos) en los ecosistemas fluviales de estos ríos, y mediante los pertinentes análisis in situ y en laboratorio, esperamos obtener resultados acerca de cómo afecta la cocaína y sus metabolitos a los seres vivos cuando se liberan dichos contaminantes a las redes fluviales.

En última instancia, tendremos en cuenta dónde hay más consumo, suponiendo que es allí seguramente donde hay mayor vertido de sustancias como la benzoilecgonina y otros derivados de la cocaína; no obstante, si se aprueba el proyecto pediremos una lista verificada por la policía y la Agencia Estatal Antidopaje, para corroborar cuáles son los puntos geográficos más importantes en este sentido, y evitar así que provoquen alteraciones indebidas en nuestras estimaciones. Según los estudios realizados hasta la fecha, parece ser que podríamos encontrar una mayor contaminación por estas sustancias cerca de la Cañada Real Galiana (Río Jarama) y la zona de Moncloa – Ciudad universitaria (Río Manzanares). Por otro lado, del Tajuña y el Alberche no hay antecedentes al respecto. De cara a la elección de nuestras zonas de estudio, éstas serán revaloradas teniendo en cuenta estos datos, así como también se tendrán en cuenta los núcleos de poblaciones cercanas (que aumentarán en principio las concentraciones de contaminantes), así como las depuradoras cercanas [11], que también parecen asociadas a la presencia de mayores concentraciones de cocaína y sus metabolitos.

Estructura desglosada del trabajo

La estructura desglosada del trabajo se encuentra detallada en forma de tabla, en el anexo.

Metodología

Según los pocos estudios previos que hasta ahora se han realizado sobre la presencia de la cocaína y sus metabolitos en el medio (algunos ya citados en los antecedentes) y considerando la escasa información de que se dispone actualmente sobre este tema, se ha optado por una recogida de muestras de agua en los ríos, con intención de correlacionar posteriormente las mayores concentraciones de estos contaminantes emergentes con los efectos que se encuentren en el ecosistema. Se llevará a cabo una recogida de microorganismos, de flora y fauna de los ecosistemas en cuestión, y se realizarán observaciones del comportamiento de los animales. Y de ser necesario, se diseccionarán y analizarán en el laboratorio. El análisis se basará en otros estudios realizados para diversas drogas, concretamente en estudios de la cocaína en la orina humana, utilizando la técnica de espectrometría de masas, siendo esta técnica una forma de determinar las concentraciones de cocaína y sus metabolitos, según lo que se ha visto en orina humana, que también serviría para el control de las concentraciones de dichas sustancias en el agua mediante el centro asociado y contratado SIdI [12].

El análisis de flora y fauna se realiza en cada río: el río Jarama [4,5], río Tajuña [6], río Manzanares [13], y del río Alberche [14]. Tomaremos muestras en múltiples puntos en cada río, que vienen indicados en el anexo. (Ver Imagen 1 y Tabla 2). Entre otros puntos, se realizarán las capturas y las mediciones cerca de donde vierta una depuradora. Se estimarán las concentraciones de estas sustancias en el agua, y se estudiará si hay alteraciones de algún tipo (anatómicas, fisiológicas, etológicas o de desarrollo) en los organismos que se hallen en estos ríos así como los organismos que estén relacionados más indirectamente con este ecosistema, analizando los efectos en flora y fauna [15,16,17].

Para la consecución del objetivo principal, se muestreará también en los ríos Tajuña y Alberche; en varios puntos concretos en los que se presuponga que haya concentraciones bajas de cocaína y de sus metabolitos, para realizar las mismas estimaciones y tener así una zona de control en la que observar el estado del ecosistema fluvial sin ser afectado por estas sustancias. El río Tajuña servirá como control del río Jarama y el Alberche como control del río Manzanares; debido a sus ecosistemas similares en suelo, microorganismos, plantas, etc.

Procedimiento

Los objetivos se relacionaran a continuación con las tareas que les corresponden para su consecución, desarrollando así la estructura del proyecto.

El Objetivo principalà Evaluar los daños de la cocaína y sus metabolitos más frecuentes: benzoilecgonina, ecgonina metil éster, norcocaína y cocaetileno; en el ecosistema fluvial de los ríos Jarama y Manzanares. Para ello, cumpliremos los siguientes sub-objetivos:

 Sub-objetivo 1à Evaluar las concentraciones de cocaína y sus metabolitos en el agua.

o Tarea 1.1: Recoger las muestras de agua de los ríos Jarama y Manzanares, en determinados puntos geográficos (distintos tramos del río).

o Tarea 2.1: Analizar dichas muestras de agua y las concentraciones de los metabolitos de interés. De ello se encargará el SIdI.

Resultados esperados: Mediante los análisis que se realicen por espectrometría de masas en el SIdI, se espera hallar concentraciones relativamente elevadas de cocaína y sus metabolitos, que correlacionaremos después con el ecosistema fluvial. Especialmente supervisado por un miembro de la sección de Limnología del departamento de Ecología de la UAM.

 Sub-objetivo 2à Evaluar las concentraciones de cocaína y metabolitos en la fisiología de las plantas y microorganismos que están asociados a dichos ecosistemas mediante estudios fisiológicos.

o Tarea 2.1:Desglosada en:

§ Recogida muestras de las plantas más características asociadas al sistema fluvial.

§ Análisis de las muestras de las plantas, con estudios fisiológicos y metabólicos.

§ Análisis en laboratorio de la germinación de las semillas de estas plantas, evaluando si dicho bioproceso se ve afectado a causa de estos metabolitos. Se realizará mediante cultivos hidropónicos.

§ Análisis metabólico y fisiológico de las tres partes de la planta: raíz, tallo y hojas; y los posibles efectos que generen los metabolitos fisiológicamente y metabólicamente.

§ Los organismos de estudio serán aquellos que nos recomienden los expertos de la sección de Botánica y de la sección de Fisiología Vegetal del departamento de Biología de la UAM. Han de ser especies indicadoras y presentes en los ecosistemas de todos los ríos de nuestro estudio.

Resultado esperado: Se espera encontrar concentraciones relativamente elevadas de cocaína y/o sus metabolitos en organismos asociados directamente al río, así como se espera detectar alteraciones u otros efectos en su desarrollo, ya sean problemas fisiológicos o metabólicos. Se espera encontrar una relación de causalidad entre estas supuestas alteraciones y las relativamente elevadas concentraciones de cocaína y sus metabolitos en dichos organismos vegetales. Se espera que se vean afectadas mayoritariamente las raíces, en la parte estructural de absorción de nutrientes, y en la parte madura de la planta (flores o frutos), así como en la semilla, dado que son partes de alta actividad metabólica.

Además, se complementa con la siguiente tarea, que incluye el estudio de los microorganismos:

o Tarea 2.2: Desglosada en los siguientes apartados:

§ Recoger muestras de los microorganismos más característicos asociados al sistema fluvial.

§ Análisis de los microorganismos modelo o más comunes, y en base a ellos, realizaremos el estudio metabólico.

§ Análisis de las muestras de los microorganismos, con estudios metabólicos.

§ Los organismos de estudio serán aquellos que recomiende el microbiólogo de la sección de Microbiología del departamento de Biología Molecular de la UAM.

Resultado esperado: Esperamos encontrar daños o concentraciones elevadas en organismos asociados directamente al río, así como los efectos que estos produzcan en su desarrollo y metabolismo.

 Sub-objetivo 3à Evaluar las alteraciones producidas por las concentraciones de cocaína y sus metabolitos en el comportamiento de la fauna asociada al ecosistema fluvial (estudios etológicos).

o Tarea 3.1: Realizar observaciones de comportamiento de estos animales fundamentales, de modo que valoramos que están asociados al ecosistema y pueden verse afectados. Analizando especialmente las especies más características según la opinión de los expertos, asociados directamente con el agua. Los cuales estudiaremos también con fisiología y metabolismo; para lo cual se ha de:

§ Determinar las zonas de captura de peces e de invertebrados acuáticos, considerando para ello las facilidades logísticas, y teniendo en cuenta el criterio de los expertos (zoólogo y fisiólogo animal, en este caso). Preguntar a la gente que transita por la zona con asiduidad y a los pescadores habituales en caso de que nuestros expertos lo crean conveniente.

§ Colocar las redes y equipos de pesca.

§ Capturar y recolectar ejemplares, actividad supervisada por el zoólogo (J. Moreira da Rocha, de la sección de Zoología del departamento de Biología de la UAM) y el fisiólogo animal (M. Magariños Sánchez, de la sección de Fisiología Animal del departamento de Biología de la UAM), quienes decidirán en base a su criterio de expertos en la materia qué especies y qué ejemplares son las mejores indicadoras y la más aptas para nuestro estudio, así como los estadios de su ciclo vital.

Resultados esperados: Suponiendo que se hayan detectado alteraciones o efectos dañinos encontrados en las plantas y microorganismos de estos ecosistemas, esperamos encontrar cambios de comportamiento en los diversos organismos vertebrados asociados a estos ecosistemas, así como en su metabolismo y fisiología.

 Sub-objetivo 4à Evaluar las correlaciones entre las concentraciones de cocaína y sus metabolitos y las alteraciones observadas en los organismos estudiados en el ecosistema fluvial.

o Tarea 4.1: Con los resultados de las concentraciones de los metabolitos halladas en el agua, correlacionar dichas concentraciones con los daños que encontremos en microorganismos y plantas del ecosistema.

o Tarea 4.2: Asociar el cambio de comportamiento de la fauna del ecosistema y/o sus alteraciones fisiológicas o del desarrollo, con las concentraciones de los contaminantes en el agua, y con las concentraciones en los productores primarios, que afectan a los animales y microorganismos a lo largo de la cadena trófica.

Resultados esperados: Esperamos encontrar alteraciones a lo largo de la cadena trófica de estos ecosistemas, ya sea en la banda verde, la banda marrón y/o la banda azul, ya que esta última conecta las dos anteriores. Con ayuda de nuestros expertos colaboradores.

 Objetivo secundario 1à Generar mayor conocimiento con respecto a las consecuencias que pueden tener estos efectos ecológicos en el ser humano de modo directo o indirecto.

o Tarea 1: A partir de las conclusiones anteriores, se intentará estimar la interacción y los daños posibles que puede haber entre el ser humano y el ecosistema fluvial.

Resultados esperados: Es de esperar que cuanta mayor sea la concentración de estos contaminantes emergentes haya más riesgos en la salud; habría que comparar estudios posteriores, para saber más sobre la influencia de estos compuestos en nuestra propia salud cuando son liberados al ecosistema a través de la red fluvial.

 Objetivo secundario 2à Determinar y valorar, en base a los resultados obtenidos, los posibles cambios legislativos o de normativa concerniente a la eliminación de estos residuos, así como cambios o soluciones técnicas en los procesos de depuración del agua para mitigar estos vertidos. Publicar los resultados de la investigación.

o Tarea 1: A partir de las conclusiones anteriores revisaremos los daños, proponiendo recomendaciones o soluciones que puedan mitigar estos efectos y proteger al ecosistema frente a estos compuestos. Además, se realizarán cuatro publicaciones en revistas open source para publicar los resultados de la investigación.

Resultados esperados: Se espera acordar alguna solución legislativa con la administración, y/o encontrar soluciones técnicas al problema.

Materiales

Presupuesto

o Personal: No aparece reflejado, ya que se contará, aparte de los 3 promotores del anteproyecto, con 3 doctores de la UAM, en cuyo sueldo se incluye el trabajo de investigación.

o Transporte a las zonas de muestreo: 4.512 €.

o Material fungible de campo: 6.000 €.

o Material fungible de laboratorio: 2.700 €.

o Material inventariable: 1.800 €.

o Otros: Servicios del SIdI: 35.040 €.

o Gastos indirectos: 10.000 €.

o Gastos de publicación: 12.000 €.

o Total: 72.052 €.

Cronograma:

Cronograma: Las 2 tareas correspondientes al apartado «objetivo 1 sub-objetivo 1» nos llevarían todo el primer año; para abordar el «sub-objetivo 2» se necesitarían 2 años, puesto que es necesario analizar la germinación de las semillas y realizar el análisis metabólico de los microorganismos en el segundo año. Las tareas referentes al «sub-objetivo 4» abarcarían el tercer año, para poder integrar el análisis de los microorganismos y de las germinaciones al conjunto de análisis de efectos. Los 2 objetivos secundarios se realizarían en los 2 últimos trimestres para poder globalizar los resultados, sacar conclusiones definitivas tras haber obtenido previamente todos los resultados y realizar publicaciones open source con los resultados definitivos.

Marco lógico:

La finalidad del proyecto es la investigación básica de la contaminación y daños ecológicos provocados por la cocaína y sus metabolitos presentes en los ríos Jarama y Manzanares. Para poder verificar la hipótesis de que efectivamente existe una relación directa entre dichos compuestos y diversos efectos o daños sobre los seres vivos de estos ecosistemas fluviales. Es necesario realizar una evaluación de dichas sustancias presentes en el agua de estos ríos, y examinar la calidad ecosistemas fluviales donde se encuentran a fin de detectar anomalías o daños en alguno de sus componentes, ya sean especies vegetales o animales.

El estudio se basaría en el análisis de espectrometría de masas de dichas sustancias. Gracias a las técnicas que se emplearán, como podrían ser técnicas de depuración o eliminado, se espera lograr el aislamiento de cocaína y metabolitos encontrados, y la determinación de sus concentraciones en el agua de río. Una vez obtenidos estos resultados, se necesitarían investigaciones posteriores para poder diseñar un mecanismo de eliminación de estas sustancias. Para esto se tomarían muestras de agua en diversos puntos de los ríos, siendo dos de ellos (Jarama y Manzanares) ríos contaminados por estas sustancias (lo cual ya ha sido justificado anteriormente mediante estudios anteriores), y se compararían esas concentraciones con las que se calcularían en el agua de otros dos ríos (Tajuña y Alberche), que servirían de control, ya que se supone que están libres de estos contaminantes y además son ecológicamente semejantes (al menos en lo que a nuestro problema respecta) a los otros 2 ríos objeto de este estudio.

Hay que tener en cuenta, de cara a la toma de muestras y posterior interpretación de los resultados, se ha de tener en cuenta la dificultad que pueden suponer diversos factores, como son la influencia humana, la estacionalidad, las variaciones del caudal de los ríos, las diferencias temporales de concentraciones de ciertos compuestos, y las diferencias en las tasas de renovación de los distintos ríos.

Los beneficiarios de este proyecto serían los habitantes de la comunidad de Madrid, especialmente las poblaciones que se encuentran al norte con el R. Jarama, al este con el R. Manzanares, al sur con el R. Alberche y al sureste con el R. Tajuña, sobre todo teniendo en cuenta que estos ríos son muy importantes en el abastecimiento de agua de la Comunidad de Madrid. Debido a la naturaleza del proyecto, se ha juzgado conveniente solicitar la financiación al Ministerio de Economía y Competitividad.

Permisos:

Se solicitarán los permisos necesarios para la toma de muestras de agua a la Conferencia Hidrográfica del Tajo: De acuerdo con la Directiva 271/91/CEE dicho organismo es el encargado de regular la recogida, tratamiento y vertido de las aguas residuales urbanas y las procedentes de determinadas actividades industriales; también con el Real Decreto 484/1995, de 7 de abril, sobre medidas de regulación y control de vertidos. Así mismo, siguiendo la Ley 10/1993, de 26 de octubre, de la Comunidad Autónoma de Madrid que regula el vertido de líquidos industriales al sistema integral

de saneamiento en esta Comunidad autónoma (posible modificación según los resultados obtenidos, para controlar estos contaminantes emergentes, para disminuir los efectos ecológicos).

Por otro lado, la Ley 3/1988, de 13 de octubre, para la gestión del Medio Ambiente de la Comunidad de Madrid, en su artículo 7.2.3 atribuye a la Agencia de Medio Ambiente el ejercicio de las competencias en materia de protección de la calidad y control de la contaminación de las aguas; siendo este el marco legal en el que nos moveremos.

Así mismo, solicitaremos a la Comunidad de Madrid los permisos (para muestras de organismos), y a los parques correspondientes: Parque Regional de la Cuenca Alta del Manzanares, Parque Regional del Sureste, para realizar nuestros estudios.

Bibliografía

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2. Redacción. Detectan Cocaína y Éxtasis En Las Aguas De La Albufera De Valencia. Ambientum.com: 23/9/2010, 2010. Disponible en: <http://www.ambientum.com/boletino/noticias/Detectan-cocaina-y-extasis-aguas-Albufera-de-Valencia.asp&gt;.

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7. GONZÁLEZ ALONSO, Silvia, et al. Pollution by Psychoactive Pharmaceuticals in the Rivers of Madrid Metropolitan Area (Spain). Environment International, 2, 2010, vol. 36, no. 2, pp. 195-201. ISSN 0160-4120.

8. GONZÁLEZ, A., et al. El Registro Paleolítico De Las Terrazas Complejas De Los Valles Del Manzanares y Jarama, 2010, vol. Museo Arqueológico Regional de la Comunidad de Madrid, Alcalá de Henares, no. Actas de las quintas Jornadas del Patrimonio Arqueológico en la Comunidad de Madrid. Los primeros pobladores: Arqueología del Pleistoceno, pp. 73-92.

9. MORENO, J. L.; NAVARRO, C. y DE LAS HERAS, J. Propuesta De Un Índice De Vegetación Acuática (IVAM) Para La Evaluación Del Estado Trófico De Los Ríos De Castilla-La Mancha: Comparación Con Otros ´índices Bióticos”. Limnetica, 2006, vol. 25, no. 3, pp. 821-838.

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12. LAMBING, M.; ROBARGE, T. y PHILLIPS, E. Confirmation and Quantitation of Cocaine and Major Metabolites in Urine using the ISQ Single Quadrupole GC–MS. Thermo Fisher Scientific, 2010.

13. GONZÁLEZ GRANADOS, J. Flora y Vegetación Gipsícola, Halófila y Nitrófila De Madrid. Especial Comunidad De Madrid, 2010, pp. 46-57.

14. MONTORE BLAZQUEZ, JA; and PÉREZ ANDUEZA, G. Estado Ecológico De Los Ríos Alberche y Tiétar En El Parque Regional De La Sierra De Gredos (Ávila). Comunidades De Macroinvertebrados Acuáticos. Congreso Nacional De Medio Ambiente, 2014, 2014.

15. IZQUIERDO, JA; SUÁREZ, P. y YUSTOS, JL. El río Jarama: Desde el pico de las Tres Provincias hasta Aranjuez. Los Libros de la Catarata ed., Madrid: Los Libros de la Catarata, 1998. Página 13, pp. 13. ISBN 84-8319-028-1.

16. Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. La Ribera Del Jarama y Su Medio Ambiente En El Tramo Medio.. Viernes, 29 de mayo de 1998 22:19:42, 1998. Disponible en:<http://roble.pntic.mec.es/~mbedmar/iesao/ciencias/lavegetd.htm&gt;.

17. GRIJALBO, J. Vega Del Río Tajuña. Tielmes (Madrid). 19-9-2010 // 600 Msn. Jueves, 23 de septiembre de 2010, 2010Available from:<http://javiergrijalbo.blogspot.com.es/2010/09/vega-del-rio-tajuna-tielmes-madrid-19-9.html&gt;.

 Este trabajo y redacción es mérito de Juan Orellana, Bioplantologo (twitter, instagram y cienciared) y yo. Espero que hayáis aprendido tanto como nosotros.

Si queréis conocer más conceptos y sobre biología medio ambiental aquí.

Gracias por leer. Que la ciencia y la fuerza os acompañe.

Ammu