Yolanda Pica Granados y otros *

Introducción

La Década Internacional de las  Naciones Unidas sobre Agua y Saneamiento se caracterizó en los años ochenta por sus esfuerzos por proveer de agua potable a comunidades pobres de países en desarrollo. Puso gran énfasis en los programas nacionales e internacionales dirigidos a mejorar la calidad microbiológica del agua de consumo. Para ello, y, en lo posible, proporcionó a los gobiernos recursos y medios que les permitieran tener un mejor control de la calidad microbiológica del agua. Sin embargo, la atención a la problemática sobre la contaminación química, igualmente importante, ha sido postergada desde entonces. (Forget y Sánchez, 2004.)

Durante aquellos años, el Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo (IDRC, por sus siglas en inglés), apoyó activamente la investigación sobre evaluación y control microbiológico de la calidad del agua, enfocada a la adaptación de métodos simples de monitoreo a escala comunitaria. Impulsó el desarrollo de una red internacional conformada por científicos de diferentes instituciones de países en desarrollo y canadienses. Esta red tuvo como principal tarea lograr una tecnología de costo reducido para el efecto. Como resultado, se desarrolló e implementó el ensayo de tira de papel indicador de sulfuro de hidrógeno (H2S), conocido también como ensayo de Presencia-Ausencia (P/A). Su utilidad quedó demostrada en programas locales de vigilancia y control de la calidad del agua de consumo en varios países (Dutka, 1989; Payment y Sánchez, 1989; Dutka y El‑Shaarawi, 1990; Castillo et al., 1994; Castillo et al., 1995; Aguilar Revelo y Rosales Escalante, 1998; Sánchez y Dutka, 1998; INN, 2002).

Por lo anterior, el IDRC apoyó en 1996 la creación de una nueva red de investigadores que se avocase al desarrollo de una herramienta analítica para evaluar la contaminación química del agua, basada en pruebas de toxicidad que pudiesen servir de manera sustentable en las comunidades, pero cuya sensibilidad, al mismo tiempo, pudiera detectar un espectro amplio de contaminantes químicos potencialmente nocivos o peligrosos a la salud y al ambiente.

Desarrollo

La red  WaterTox se constituyó en 1997, apoyada por el IDRC y el National Water Research Institute (NWRI), del gobierno Canadiense. Quedó integrada además por el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua; el Centro de Investigaciones del Medio Ambiente, de la Universidad Nacional de La Plata, Argentina; el Saint-Lawrence River Institute of Environmental Sciences (SLRIES), de Cornwall, Canadá; el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile; el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Colombia; la Institución Centroamericana para Estudios sobre Sustancias Tóxicas de la Universidad Nacional de Costa Rica; el All India Institute of Hygiene and Public Health, y el Institute of Colloid Chemistry and Water Chemistry, de la Academia Ucraniana de Ciencias. Otras instituciones y personas acordaron participar en actividades de la red como asesores, consultores y coorganizadores, incluyendo el St. Lawrence Centre, del Ministerio del Ambiente del Canadá, y la Dra. G. Fiskesjö, del Departamento de Genética de la Universidad de Lund, Suecia, en su calidad de experta.

La tarea de la red WaterTox fue desarrollar y validar una “batería” de pruebas de “toxicidad” que permitiera evaluar la contaminación química del agua en ambientes naturales y en fuentes para el consumo.

Resultados

Con esta intercalibración se estableció la sensibilidad de los organismos de prueba (cuadro 1) y se generaron criterios preliminares sobre la “reproductibilidad analítica” de los métodos aplicados. Esto último, con base en la concordancia de los resultados de laboratorio (cuadro 2). El análisis de esta información dio elementos para seleccionar los posibles métodos de una batería preliminar de pruebas de toxicidad, útil para el monitoreo de la calidad del agua. En ella fueron incluidos los ensayos de semillas de Lactuca sativa, bulbos de Allium sativum, Hydra attenuata (96 horas) y Daphnia magna (48 horas).

En 1999 se formalizó el desarrollo de un nuevo ejercicio de calibración intralaboratorios, con la batería de pruebas seleccionadas. Para ello, cada laboratorio elaboró cartas de control con tóxicos específicos para cada bioensayo: Cr⁺⁶ para Hydra attenuata y Daphnia magna, y Zn⁺² para  Lactuca sativa. (cuadro 3.)

En forma simultánea, se llevó a cabo nuevamente un análisis de seis muestras ciegas enviadas por el IDRC a todos los participantes, para la determinación de los valores de la CL₅₀ o CE₅₀. La composición de las muestras fue revelada a los laboratorios al término del ejercicio. Los tóxicos analizados fueron Hg⁺², Metolaclor y 4-Nitroquinolina-N-óxido, en forma replicada (cuadro 4). Los resultados de los coeficientes de variación obtenidos para los ocho laboratorios de la red mostraron valores menores al 30% en la mayoría de los casos.

Relación Efecto/Dosis, basada en: ^a efecto de letalidad; ^b efecto de inhibición de la maduración y ^c efecto de la inhibición del crecimiento ^d de la población.

Nota: Se resalta en negritas la respuesta de mayor sensibilidad, denotada por un número mayor (Pica-Granados et al., 1999; 2000), y se muestra que los métodos más sensibles se complementan para abordar un ámbito amplio de detección de tóxicos.

Nota: Se resaltan en negritas los valores más altos, los cuales señalan las pruebas de mayor reproductibilidad entre los laboratorios (Forget, et al., 2000a).

Nota: Los resultados de la Concentración Letal Media (CL₅₀) y de la Concentración Efectiva Media (CE₅₀) entre los ocho laboratorios, muestran  límites de confianza que definen una estrecha banda de variabilidad de los resultados de las pruebas entre los mismos, lo cual demuestra  su repetibilidad y confiabilidad analítica.

En el año 2000 se desarrolló la segunda fase de este trabajo, con el objeto de validar la batería seleccionada con muestras de fuentes de aguas de consumo de los distintos países. Se incluyó nuevamente la evaluación de una serie de seis muestras ciegas enviadas a lo largo del año, que incluía Hg⁺², 4-Nitroquinolina-N-óxido y agua blanda, en forma replicada, con el fin de evaluar el potencial de resultados falsos positivos con la batería (Ronco et al., 2002; Díaz-Báez et al., 2002).

Evaluación de toxicidad con Daphnia magna en cuerpos de agua dulce.

En esta segunda fase, cuatro de los ocho laboratorios participantes incluyeron el ensayo de 72 horas de exposición con el alga Selenastrum capricornutum (Pseudokirchneriella subcapitata), que había sido adaptado y validado durante la primera fase de la investigación de la red WaterTox por Blaise y colaboradores (2000). Los resultados obtenidos con el alga fueron exitosos, por lo que se consideró adecuada su inclusión en la batería de pruebas.

Los resultados del análisis conjunto de la red WaterTox, en su fase de intercalibración con muestras ciegas (Forget et al., 2000a; Forget et al., 2000b) y los obtenidos de manera individual por cada laboratorio miembro, se publicaron en un número especial de la revista Environmental Toxicology (Vol. 15 [4], 2000), con acceso electrónico http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/jissue/72516023. Dichos resultados, producto de la aplicación de la batería de pruebas de toxicidad en muestras ambientales de los distintos países (Ronco et al., 2002; Díaz-Báez et al., 2002), fueron publicados en revistas científicas y demostraron la robustez de la información, así como las bondades analíticas de la propia batería de pruebas.

Transferencia de la tecnología

AQUAtox©

La primera de estas acciones de diseminación fue el proyecto educativo AQUAtox©. El IDRC apoyó la creación de  una red educativa para vincular a profesores y estudiantes jóvenes de todo el mundo con expertos científicos que trabajan en laboratorios de calidad de agua, en países tanto del Norte como del Sur. Se trataba de versiones simplificadas de los ensayos de toxicidad del proyecto WaterTox, tales como: la prueba de toxicidad aguda con semillas de lechuga (Lactuca sativa); la inhibición del crecimiento de raíces de cebolla (Allium cepa); el bioensayo de toxicidad aguda (efectos letales y subletales) con Hydra attenuata, sin olvidar la prueba de tira de papel indicador de sulfuro de hidrógeno (H2S) para la detección de contaminación microbiológica.

El objetivo general de AQUAtox© fue fomentar la protección del ambiente a través de prácticas de investigación de campo con estudiantes de primaria y secundaria.

El programa ha sido muy exitoso. Se inició en 1999, como un proyecto piloto, lográndose la participación de más de 100 colegios de 25 países de Europa, Norte y Suramérica, Asia y África. Hoy sigue vigente con grandes avances en Uruguay, donde se ha logrado la participación en programas de control de la calidad del recurso hídrico departamental a través de 56 docentes entrenados para el efecto, quienes se han convertido en  monitores de la Comisión Mixta de Monitoreo Ambiental Ciudadano (CMMAC) y en los guías de más de 2 000 niños, a los que han instruido en la aplicación de las técnicas bioanalíticas. El programa ha sido existoso también en Brasil, a través del programa conocido como AQUamiga, que incorporó a más de 1 100 niños provenientes de escuelas distribuidas en ocho municipios. A partir de 2005, el programa AQUAtox© forma parte de las actividades de Ecoclubes de Argentina (http://www.aquatox.ecoclubes.org.ar).

Actualmente, el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria (CEPIS), de la Organización Mundial de la Salud (OMS), está dirigiendo el fortalecimiento y conformación de nuevos núcleos de trabajo de la red (nodos) en varios países de la Región, entre ellos Argentina, Colombia, Perú y posiblemente Nicaragua, Bolivia y Ecuador.

Transferencia a municipalidades

Una segunda acción, puesta en marcha el año 2000, fue un proyecto de investigación aplicada a la transferencia de la batería de pruebas de la red WaterTox, a laboratorios de las municipalidades de países de Suramérica. Para ello, el IDRC y el Secretariado de Manejo del Medio Ambiente (SEMA-EMS) convocaron a un concurso de proyectos a gobiernos locales del Cono Sur y del Mar Caribe, asociados con centros de investigación y organismos no gubernamentales interesados en hacer estudios de investigación aplicada con base en la adopción de estas tecnologías. Se recibieron 24 propuestas, provenientes de pequeños y medianos municipios de 11 países de América Latina, de las cuales cinco fueron seleccionadas (cuadro 5).

Los resultados de la intercalibración entre municipios, así como el análisis de las experiencias aprendidas, pueden ser consultados en Feola y Sánchez (2004), y los correspondientes a los estudios de caso en http://www.idrc.ca/lacro/bioensayos.

Otros logros

Como resultado de esta experiencia, se logró desarrollar herramientas técnicas apropiadas para la evaluación de la toxicidad química principalmente para cuerpos de agua dulce, que satisfacen las necesidades locales. Otros logros son la edición del libro Ensayos toxicológicos y métodos de evaluación de calidad de aguas. Estandarización, intercalibración, resultados y aplicaciones, publicado por Castillo y colaboradores y editado por el IMTA en 2004. Esta obra es la primera en su género para Latinoamerica y para los demás países de habla hispana, y un modelo innovador de colaboración internacional y de fortalecimiento de capacidades científicas, cuyo éxito ha incentivado el desarrollo de la ecotoxicología en diversos países, especialmente de Latinoamérica. Este modelo ha involucrado a actores múltiples, desde científicos y funcionarios públicos hasta la sociedad civil, estudiantes y docentes. Su aplicación ha provisto de las bases científicas para que los bioensayos se consideren herramientas sumamente útiles para la evaluación ambiental, y se hayan abierto las puertas para su empleo en programas de monitoreo y en los planes de transformación de los marcos normativos enfocados a la protección de los recursos naturales de países como Uruguay, Argentina, Chile y México (Pica-Granados et al., 2006).

México

Durante 2002, el IMTA promovió la transferencia de los bioensayos a los laboratorios regionales de la Comisión Nacional del Agua (Conagua). Actualmente, el desarrollo respectivo en dos de estos laboratorios ha sido acreditado por la Entidad Mexicana de Acreditación de laboratorios de pruebas (EMA), y se emplean en programas de seguimiento de la calidad del agua en la región del Río Balsas, así como en proyectos específicos, principalmente de contingencias y análisis ambientales (Maya et al., 2004).

En 2005, el Instituto Nacional de Ecología (INE) de la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales de México (Semarnat) apoyó un proyecto de investigación con el propósito de expandir el uso de una batería de bioensayos para México, a fin de incorporarlos más adelante en el marco de regulación ambiental. Para ello, las tareas se han enfocado a generar las capacidades técnicas y a adaptar las metodologías que permitan identificar organismos nativos de México que puedan ser empleados como especies subrogadas, a fin de sustituir las especies estándar originarias de países de latitudes bajas o, en su defecto, de contrastar sus sensibilidades para evitar incurrir en una subestimación de riesgos ambientales por contaminantes tóxicos.

Batería de organismos de prueba para evaluación de toxicidad promovida por la red WaterTox.

El proyecto se denominó “Pruebas Biológicas para la Evaluación Ecotoxicológica de Sustancias Químicas” y ha sido coordinado en sus diversas fases por la Universidad Autónoma Metropolitana y el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Sus dos primeras fases (2005-2006) se desarrollaron con base en las experiencias de la WaterTox ya antes descritas.

El resultado de esta fase fue la identificación de 34 expertos (la mayoría de ellos avocados al trabajo con especies de agua dulce, y solo unos pocos dedicados a especies marinas y suelos), y la selección de las pruebas y especies que se muestran en el siguiente cuadro.

¹ Métodos intercalibrados internacionalmente por la red WaterTox (IMTA), especies no nativas.
² Métodos calibrados internamente por el IMTA.
El resto de los métodos o especies aún no han sido calibrados.Las que aquí aparecen han sido propuestas por diversas universidades y centros de investigación del país.

Durante la segunda fase (2006) se generó un manual que será publicado por el INE. Se incluyen en él los protocolos de todas las pruebas susceptibles de integración. Será el segundo documento, también editado por Mexico, para la difusión extensiva de metodologías detalladas útiles para hacer bioensayos con organismos tanto acuáticos como terrestres, incluyendo especies nativas de distribución en la región subtropical de Centro y Suramérica.

En esta segunda fase también se llevaron a efecto la transferencia de tecnología y la capacitación de seis laboratorios nacionales, para finalmente desarrollar con ellos la calibración de los dos métodos básicos para el análisis de la toxicidad potencial del agua y de los materiales solubles (como desechos de D. magna, S. capricornutum y P. subcapitata). Este ejercicio permitió desarrollar capacidades, detectar problemáticas específicas de cada laboratorio, dar solución a los problemas técnicos correspondientes, adquirir experiencia y, sobre todo, demostrar la relevancia que pueden tener para México los programas de intercalibración analítica, referida a bioensayos.

En forma paralela, el IMTA, en colaboración con la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, del Instituto Politécnico Nacional (IPN), desarrolló pruebas de sensibilidad con cuatro de las especies nativas de cladóceros propuestas (cuadro 6). Los resultados verificaron la posibilidad del empleo de por lo menos tres de ellas (D. exilis, Ceriodaphnia dubia y Simocephalus mixtus) como especies susceptibles de intercalibración, al ser sus resultados analíticamente consistentes y también más sensibles al Cr⁺⁶ que los de Daphnia magna. El uso de estas especies nativas es prometedor. Sin embargo, es necesario conocer su sensibilidad a una amplia gama de compuestos químicos tóxicos, a fin de definir su ámbito de respuestas y su capacidad de detección. Estas incógnitas serán resueltas en la tercera fase del proyecto, durante 2007, con el objetivo de contar con elementos técnicos que demuestren sus atributos analíticos y permitan su definición como organismos de prueba, aptos para el monitoreo de contaminantes tóxicos en ambientes de México.

Conclusiones

El proyecto WaterTox mostró ser una experiencia exitosa para el desarrollo y la validación de una batería de pruebas de toxicidad, adaptable a países en desarrollo.

Los ensayos de germinación y de elongación de la raíz de lechuga (Lactuca sativa c.v. mantecosa); de crecimiento de la raíz con bulbos de cebolla (Allium sativum, c.v. amarilla); de letalidad con el cladócero Daphnia magna (48 h) y con el celenterado Hydra attenuata (96 h) y el de crecimiento poblacional con S. capricornutum (o P. subcapitata), son los más adecuados para constituir una batería de ensayos toxicológicos útiles en la evaluación de contaminación química tóxica en el agua de fuentes de abasto y de ambientes naturales.

La experiencia de México a través del IMTA busca servir de ejemplo para promover la aplicación de bioensayos en aquellos países en vías de desarrollo de la región de Latinoamerica que se enfrentan a serios problemas de calidad del agua por contaminación química. Con el análisis de las experiencias planteadas se desea resaltar la importancia de la colaboración de redes nacionales e internacionales para el fortalecimiento de capacidades, así como los efectos positivos que se logran al conjuntar esfuerzos entre científicos y funcionarios públicos.

Referencias

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* Yolanda Pica Granados, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, Jiutepec, Morelos, México.
María Consuelo Díaz B., Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia.
Andrés Sánchez B., Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo (IDRC-CIID), Ottawa, Canadá.
Silvia Caicedo, Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo (IDRC-CIID), Ottawa, Canadá.
Gabriela Castillo, Universidad de Chile, Santiago de  Chile.
Alicia Ronco, Universidad de La Plata, Mar del Plata, Argentina.
Julio Espínola, Municipalidad de Montevideo, Montevideo, Uruguay.
Jose Esquierro, Serviço Municipal de Água e Esgoto, SEMAE, Piracicaba, Brasil.
Maria Luisa Esparza, Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria, (CEPIS), Organización Panamericana de la Salud (OPS), Lima, Perú.
Patricia Ramírez Romero, Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Iztapalapa, México.
Ania Mendoza Cantú, Instituto Nacional de Ecología, Secretaria de  Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat), México.