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 Informe Sintético Campaña de Muestreo
Estuario Reloncaví – 30 de Abril 2015
Post-erupción Volcán Calbuco
Participantes:
Dr. Cristian A. VARGAS – Director – Centro para el Estudio de Forzantes Múltiples sobre Sistemas Socio-Ecológicos Marinos
(MUSELS) & Facultad de Ciencias Ambientales, Universidad de Concepción
Dr. Diego NARVÁEZ – Postodoctorado – Centro para el Estudio de Forzantes Múltiples sobre Sistemas Socio-Ecológicos
Marinos (MUSELS) – Universidad de Concepción
Srta. Lorena ARIAS – Químico Analista – Instituto Milenio de Oceanografía (IMO)
Sr. Gabriel ROJAS – Biólogo Marino – Instituto de Fomento Pesquero (IFOP)
Colaboración:
Dra. Laura FARÍAS - Centro de Ciencia de Clima y la Resilencia (CR2) & Departamento de Oceanografía, Universidad de
Concepción
Antecedentes. Tras cerca de cuarenta y tres años de inactividad, el Volcán Calbuco entró en erupción el pasado 22 de abril de 2015 poniendo a la región en alerta roja y pudiendo generar importantes cambios en la biogeoquímica de ecosistemas terrestres y acuáticos, con consecuencias tanto ecológicas, como socio-­‐económicas. Los volcanes emiten cenizas y gases durante las emisiones. Los gases volcánicos mas comunes son el bióxido de carbono (CO2), bióxido de azufre (SO2), metano (CH4) y varios otros compuestos de cloro (Cl), flúor (F), y nitrógeno (N). El SO2 puede reaccionar con el vapor de agua de la atmósfera y producir lluvia ácida, lo cual ocasiona corrosión y daños a la vegetación y ríos aledaños. Además, las cenizas (partículas de roca y minerales de un diámetro menor a 2 mm) y/o material piroclástico expulsadas con alto contenido de sílice y metales pueden alterar a los suelos y llegar a las cuencas hidrográficos, experimentando una lenta transformación. Esto podría traducirse en acidificación, incremento de metales traza, silicatos, cambios de alcalinidad, entre otros, teniendo consecuencias sobre los ciclos biogeoquimicos y organismos vivos. Con el objeto de poder evaluar algún efecto evidente de la actividad eruptiva del Volcán Calbuco sobre las propiedades físico-­‐química de las aguas del Estuario Reloncaví, ubicado a tan sólo 40 km del macizo, el grupo de investigación del Centro para el Estudio de Forzantes-­‐
Múltiples sobre Sistemas Socio-­‐Ecológicos Marinos (MUSELS), organizó una campaña de terreno, que contó con la participación de investigadores del Instituto Milenio de Oceanografía (IMO), Instituto de Fomento Pesquero (IFOP), y la colaboración del Centro de Ciencias del Clima y la Resiliencia (CR2). Esta campaña se realizó entre los días 29 y 30 de Abril, periodo coincidente con un tercer evento eruptivo de menor magnitud, pero cuya pluma de ceniza se propagó en dirección sur-­‐
este, y parte de ella sedimentó en el área de Cochamó y Ralún. Esta primera campaña del 30 de Abril no caracteriza de forma directa las condiciones del estuario durante este tercer evento 1 2 1ER INFORME MONITOREO BIOGEOQUIMICO ESTUARIO RELONCAVÍ eruptivo, considerando que fue demasiado prematuro para poder observar cualquier efecto de este material en las condiciones químicas de las aguas del estuario. El presente reporta los primeros resultados del análisis de variables consideradas de relevancia ambiental en el área de erupción del Volcan Calbuco. Mediciones realizadas. Se seleccionaron tres estaciones de muestreo, las que son señaladas en la Figura 1, y cuyas coordenadas se entregan a continuación: Estacion 1: -41º 43' 57' S -72º 32' 50.8''W'
Profundidad 447 m
Estacion 2: -41º 41' 40.4' S -72º 26' 24.6''W' Profundidad 284 m
Estacion 3: -41º 37' 50.3' S -72º 20' 55.6''W' Profundidad 183 m
Fig. 1. Estaciones de muestreo consideradas en este estudio (tomado de Google Earth) , y fotografía del tercer proceso eruptivo del Volcán Calbuco el 30 de Abril del 2015. 2 Estudios realizados en otras partes del mundo han demostrado que los principales cambios en las propiedades físico-­‐químicos de ecosistemas acuáticos cercanos a zonas donde han ocurrido eventos eruptivos, son; cambios en la turbidez del agua, concentración de sulfatos (SO42-­‐), concentración de sílice disuelta (Si[OH]4), grado de acidez o pH, niveles de pCO2 , estos últimos los cuales a su vez determinan el estado de saturación del carbonato de calcio (CaCO3), el cual es un elemento importante para organismos calcificadores, como mitílidos (choritos) u otros invertebrados marinos. En cada una de estas estaciones y en virtud de los antecedentes anteriormente señalados, durante este estudio se realizaron perfiles verticales para las siguientes variables: ! Temperatura, Salinidad, Densidad y Oxígeno Disuelto: Perfilador Seabird SeCat 19 ! Pigmentos de diferentes grupos algales: Perfilador FluoroProbe bbe Moldaenke Además, utilizando una botella GO-­‐FLO de 5 L, se tomaron muestras de agua a cinco profundidades para perfiles de: ! Nutrientes inorgánicos (Nitrato, Nitritos y Fosfato). ! Silicatos. ! pH y Alcalinidad, y estimaciones de pCO2 (presión parcial de CO2) y Ωaragonita (estado de saturación del carbonato de calcio). ! Sulfatos. ! Gases: Metano (CH4) y Óxido Nitroso (NO2) Resultados preliminares y discusión. Los perfiles verticales de CTDO muestran una columna de agua fuertemente estratificada, como es característico para este sistema estuarino, con una capa superficial de agua de mayor temperatura (12-­‐13 ºC) y de baja salinidad (< 20 PSU), en los primeros 5 m de profundidad. El agua superficial de menor temperatura se observa asociada a la Stn. 1, cerca de la boca del Río Puelo. La columna de agua superficial se muestra bien oxigenada, con valores superiores a los 4 ml L-­‐1 de oxígeno disuelto. Los perfiles registrados por el sensor de fluorescencia del CTDO, registran un máximo de fluorencencia sub-­‐superficial en todas las estaciones, el que alcanza valores máximos en la Stn 2, con dos máximos, uno principal a los 2 mts, y uno secundario a los 5 mts de profundidad. Algo similar se observa en las Stn. 1 y 3, pero con máximos de menor magnitud. 3 4 1ER INFORME MONITOREO BIOGEOQUIMICO ESTUARIO RELONCAVÍ Fig. 2. Perfiles verticales de temperatura, salinidad, oxígeno disuelto y fluorescencia. Esto último se ve reforzado al analizar los perfiles registrados por el equipo FluoroProbe (Fig. 3), el cual realiza mediciones más precisas de pigmentos, separando incluso la clorofila por grupos fitoplanctónicos, en base a sus pigmentos accesorios. Los perfiles reafirman la presencia de un florecimiento fitoplanctónico durante la campaña de muestreo, con máximos sub-­‐superficiales entre los 10 a 25 µg L-­‐1. Estos máximos estuvieron asociados principalmente a pigmentos de diatomeas, con un máximo a los 2 y 4 mts en la Stn 1 y 2, y dos máximos sub-­‐superficiales a los 4 y 7 mts en la Stn 3 (Fig. 3), casi similar a lo observado con el perfilador CTDO (Fig. 2). Estos máximos han sido también reportados en meses de otoño, principalmente durante fines de Abril y Mayo, siendo dominados por cadenas de diatomeas (e.g. González et al. 2010). 4 Fig. 3. Perfiles verticales de clorofila para cuatro diferentes grupos de fitoplancton (e.g. algas verdes, cianobacterias, diatomeas+dinoflagelados y criptófitas). Las concentraciones de nitrato (NO3-­‐) y fosfato (PO42-­‐) son muy bajas en los primeros 5 mts de la columna de agua, con valores menores a 5 y 0.5 µM, respectivamente (Fig. 4); mientras que los máximos de concentración de ácido silícico (Si[OH]4) son observados en esta capa superficial (> 25 µM) (Fig. 4). Esta condición es característica en los sistemas de fiordos, incluyendo el Estuario del Reloncaví, debido al efecto de dilución que generan las descargas de agua dulce de los ríos, con aguas pobres en nutrientes y muy ricas en silicatos (e.g. Silva et al. 1997). La distribución vertical del perfil de los nutrientes sugieren su utilización asociada al máximo de clorofila asociado a la capa de los 4 a 8 mts de profundidad (i.e. especialmente el Si[OH]4), incrementando en concentración en aguas de mayor salinidad, bajo los 10 mts de profundidad (Fig. 4), característica propia de masa de aguas de origen subantarticas que entran al seno y estero del Reloncavi (Silva et al., 1997). 5 6 1ER INFORME MONITOREO BIOGEOQUIMICO ESTUARIO RELONCAVÍ Fig. 4. Distribución vertical de nutrientes (NO3 y PO4) y silicatos a cinco diferentes profundidades en la columna de agua. Los valores de alcalinidad son los típicos observados para un ecosistema estuarino, con aguas de baja alcalinidad (< 1500 µM kg-­‐1) asociado al aporte de agua dulce en los primeros 4-­‐5 mts de profundidad, el cual incrementa y se mantiene bajo esta capa salobre (Fig. 5). No se observan valores bajos de pH en la capa superficial que permitan observar la presencia de aguas corrosivas en superficie. Sin embargo, los niveles de pH, rápidamente disminuyen bajo los 5 mts de profundidad (Fig. 5), alcanzando valores entre 7.6 a 7.7 bajo los 10 mts de profundidad. Lo anterior, estaría asociado a una disminución en la concentración del oxígeno disuelto, lo cual sugiere procesos de consumo de oxígeno, asociado a la remineralización de materia orgánica que incrementan los niveles de CO2 y reducen el pH en el agua de mar, bajo esta capa salobre (Fig. 5 y 6). La capa superficial del estuario presenta valores bajos de pCO2, que en promedio son menores a 500 µatm y en la Stn 2 y 3 llegan a estar equilibrada con los niveles de CO2 atmosférico (Fig. 6). La baja salinidad y alcalinidad de las aguas superficiales determina la presencia de aguas “corrosivas”, con valores bajos en el estado de saturación de CaCO3 (Ωaragonita) entre 0.5 a 0.9, observándose un incremento asociado al máximo de clorofila subsuperficial a los 5 mts, y luego nuevamente se observan aguas corrosivas subsaturadas, con valores entre 0.6 a 0.8. Estas características del sistema, son muy similares a las reportadas por Alarcón et al. (2015) para el Estuario Reloncaví, cuando aguas de baja salinidad (< 28 PSU) y alcalinidad total (< 1800 µM kg-­‐
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), son advectadas al interior y determinan bajos niveles de Ωaragonita. Esta en consecuencia, pareciese ser una condición natural para el área de estudio, pero entrega información importante para los acuicultores, respecto de la profundidad “ideal” para el crecimiento de Mytilus chilensis, en aguas sub-­‐superficiales, entre los 4 a 6 mts. de profundidad, donde estaría la máxima concentración de fitoplancton, y ausencia de aguas “corrosivas” . 6 Fig. 5. Distribución vertical de pH y alcalinidad a cinco diferentes profundidades en la columna de agua.. Fig. 6. Distribución vertical de pCO2 y estado de saturación de CaCO3 (Ωaragonita) a cinco diferentes profundidades en la columna de agua.. 7 8 1ER INFORME MONITOREO BIOGEOQUIMICO ESTUARIO RELONCAVÍ Resumen La información colectada en esta campaña de muestreo representa una condición “típica” de un período otoñal para el Estuario del Reloncaví, y no revela condiciones anómalas en las características físico-­‐químicas en las aguas superficiales y sub-­‐superficiales, al menos en el área geográfica considerada en este estudio. Se desconoce si la descarga de agua dulce del Río Petrohué en la cabeza del fiordo/estuario, podría haber generado cambios en las características químicas del estuario en esta región específica. Dada la ocurrencia de un evento eruptivo con fecha 30 de Abril (i.e. durante la campaña de este muestreo), que emitió gran cantidad de material volátil, que en ésta oportunidad se desplazó con dirección sur-­‐este, y que posteriormente sedimentó en el área de la cabeza del Estuario Reloncaví; se hace altamente relevante el poder continuar con al menos dos campañas de observación del área de estudio, de forma de poder observar si se han producido cambios en la química de las aguas al interior del estuario como resultado de este evento. Resta aún por análisis muestras de metano, óxido nitroso y sulfatos, que se encuentran en proceso de análisis y nos entregarán información más detallada en un segundo reporte con información de una segunda campaña a realizar en la zona, y que haremos llegar a INTEMIT y las autoridades correspondientes. Referencias Alarcon, E.; Valdés, N.; Torres, R. (2015) Saturación de carbonato de calcio en un área de cultivo de mitílidos en el Seno Reloncaví, Patagonia norte, Chile. Lat. Am. J. Aquat. Res. 43(2): 277-­‐
281. González, H.E.; Calderón, M.J.; Castro, L.; Clement, A.; Cuevas, L.A.; Daneri, G.; Iriarte, J.L.; Lizárraga, L.; Martínez, R.; Menschel, E.; Silva, N.; Carrasco, C.; Valenzuela, C.; Vargas C.A.; Molinet, C. (2010) Primary production and plankton dynamics in the Reloncaví Fjord and the Interior Sea of Chiloé, Northern Patagonia, ChileMar Ecol Prog Ser 402: 13-­‐30. Silva N, Calvete C, Sievers H (1997) Características oceanográficas físicas y químicas de canales australes chilenos entre Puerto Montt y Laguna San Rafael (Crucero Cimar Fiordo 1). Cien Tecnol Mar 20:23–106 Agradecimientos Agradecemos las gestiones de difusión de estos resultados realizadas por el Instituto Tecnológico para la Mitilicultura (INTEMIT) y muy especialmente a la Compañía ORIZON por brindarnos las facilidades para el trabajo de terreno en el Estuario de Reloncavi. 8