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INTRODUCCIÓN
Para perforar los pozos petroleros se requiere el uso de lodos de perforación formados a partir de diferentes formulaciones de productos químicos que son bombeados hacia el interior del pozo, para enfriar el trépano, presurizar y retornar hacia la superficie llevando consigo fragmentos de roca desprendidos durante la acción de la barrena perforadora, denominados cortes de perforación. Los lodos pueden estar constituidos en base acuosa o en base aceite. Su manejo inadecuado puede ocasionar derrames al medio, afectando la vida y bienestar de muchas especies acuáticas y terrestres (Romero, 2014).
El grado de impacto que una descarga o vertimiento puede tener sobre el ambiente, depende de las cargas contaminantes contenidas en los residuos y del ambiente donde son descargados. Un claro ejemplo, son los altos niveles de cloruro de sodio contenidos en los fluidos de perforación, los cuales conllevan un impacto de grado menor si son descargados al mar por su condición natural. En el caso que esta misma descarga se realice sobre un cuerpo de agua dulce o en un suelo agrícola, tendrá un impacto negativo más significativo, porque la fauna y la flora se ven alteradas por la presencia de altas concentraciones de sales en su hábitat (Díaz, et al, 2021).
La ecotoxicología hace referencia específicamente al efecto de los tóxicos sobre los ecosistemas, es decir que para esta ciencia el sujeto de estudio principal es realmente el conjunto constituido por las poblaciones, la biocenosis y el hábitat, teniendo por tanto que analizar y describir condiciones poco controladas y un gran número de interacciones
Para determinar el efecto tóxico de una sustancia se calcula la CL50, la cual representa la concentración letal media y se refiere a la concentración estimada de la sustancia prueba que produce una mortalidad del 50 % de la población de los organismos expuestos durante el periodo de experimentación. El valor de CL50 calculado por un programa estadístico indica el potencial de peligrosidad de la sustancia pero no debe ser usado directamente para predecir los efectos de una descarga de la sustancia de prueba en ambientes naturales (Díaz, et al, 2022).
El objetivo de este trabajo fue determinar el grado de toxicidad de un fluido de perforación base agua utilizando dos ensayos con lombrices de tierra y semillas de lechuga como especies terrestres indicadoras de contaminación.
MATERIALES Y MÉTODOS
Para la evaluación de la toxicidad del fluido base agua se realizaron dos bioensayos agudos con biomodelos representativos del ecosistema terrestre: lombrices de tierra adultas de la especie Eisenia andrei (OECD 207, 1984) y semillas de lechuga (Lactuca sativa) (OECD 208, 2006) (figura 1).
Preparación de la muestra
El fluido de perforación fue aportado por una compañía que realiza perforaciones en Cuba, se preparó para los ensayos realizando una dilución 1:9 (lodo: agua) (v/v), en un frasco de 1 L, se colocó en zaranda termostática con agitación de 130 rpm por 30 min, posteriormente se dejó reposar por 12 horas en refrigeración. El sobrenadante o fracción de solidos suspendidos (FSS), se consideró como la muestra al 100 %, a partir de la cual se prepararon las concentraciones para los ensayos (EPA, 2011). Primero se probaron concentraciones de biobúsqueda (100; 50; 25; 10 y 1 %) y posteriormente se ajustaron las concentraciones finales a 45; 40; 35 y 30 %.
Preparación del ensayo con la lombriz de tierra en papel de filtro
Las lombrices de la especie Eisenia Andrei se adquirieron de los receptáculos de cría de la Empresa de Suministros Agropecuarios (GELMA) y se trasladaron hasta el laboratorio en contenedores apropiados para ese fin. Las lombrices se mantuvieron durante una semana en adaptación bajo condiciones controladas de temperatura de 22 ± 2 0C y humedad relativa del 57 %. Se alimentaron con estiércol vacuno.
Para el ensayo se prepararon recipientes de cristal de 250 mL con papel de filtro Whatman N0 1 en la base, se añadieron 4 ml de cada una de las concentraciones y agua destilada para los controles, se colocaron cuidadosamente 2 lombrices adultas con presencia de clitelo (abultamiento en el cuerpo que constituye la estructura reproductiva). (Tabla 1) Se incubaron en oscuridad por 72 h a 22 ± 2º C. Se prepararon 3 réplicas para cada concentración y el control. El ensayo es válido si la mortalidad del control no excede el 10 % (figura 2).
Tabla 1 Resumen de las condiciones del bioensayo agudo en papel de filtro empleando la lombriz de tierra (Eisenia andrei)
Preparación del ensayo con las semillas de lechuga
Las semillas de lechuga (figura 1, B) utilizadas presentan más de un 95% de probabilidad de germinación, se adquirieron en una tienda estatal (Consultorio Agropecuario) que comercializa diferentes productos y materias primas para su uso en la agricultura y ganadería. Se prepararon las placas Petri con papel de filtro Whatman N 01, se le añadieron 4 mL de cada dilución y para los controles agua destilada. El ensayo es válido si no se presentan anomalías graves dentro del control, las réplicas del blanco no deben presentar una inhibición mayor que el 10 % (Romero, 2014).
Con la ayuda de una pinza se colocaron cuidadosamente 20 semillas. En esta operación se aseguró espacio suficiente entre las semillas para permitir la elongación de las raíces. Las placas se incubaron envueltas en papel metálico para evitar la pérdida de humedad y la entrada de la luz, por un período de 120 horas (5 días) a una temperatura de 22±2 ºC y humedad del 57 % (tabla 2, figura 3).
La evaluación final de los efectos tóxicos se determinó por la mortalidad (efecto letal) y la CL50 de la fase de solidos suspendidos del fluido y se calculó con el programa estadístico Statgraphics Centurion XV. versión 15.2.05 de uso libre, según el método Probit. Los valores obtenidos se compararon con el criterio de toxicidad establecido por CFR vigente, donde se considera una sustancia tóxica cuando el valor de CL50 es inferior al 3 %.
RESULTADOS
Bioensayo con la lombriz de tierra en papel de filtro
Se logró la supervivencia y adaptación a las condiciones del laboratorio de las lombrices colectadas. En el control no hubo mortalidad por lo que se considera válido el ensayo. A medida que las concentraciones aumentan el efecto letal aumenta proporcionalmente. Al 50 y 100 % de concentración del fluido la mortalidad fue general (figura 4, tabla 3).
Según se muestra en el gráfico dosis-efecto, la CL50 calculada mediante el análisis estadístico según el método Probit es de 36.95 %. Este valor obtenido supera el 3 %, lo que se reporta como no tóxico para la biota terrestre según los códigos CFR vigentes (figura 5).
Bioensayo con las semillas de lechuga
Al término de la incubación se realizó el conteo de las semillas no germinadas (efecto letal) para cada concentración. El control reportó una mortalidad menor que el 10 % por lo que el bioensayo se considera válido (Acosta y Romero, 2015). La mortalidad fue aumentando proporcionalmente con la concentración del fluido, al 100% la mortalidad fue completa (figura 6).
Según se muestra en el gráfico (figura 7, tabla 4), la CL50 calculada fue de 30.1 %, este valor supera el 3 %, lo que se reporta como no tóxico para la biota terrestre según los códigos CFR vigentes. Como el valor-P del análisis de desviaciones es menor que 0.05, existe una relación estadísticamente significativa entre las variables, con un nivel de confianza del 95.0 %.
El valor de la CL50 de este ensayo resultó menor que la reportada en el ensayo con las lombrices (Eisenia andrei) por lo que se infiere que las semillas de lechuga (Lactuca sativa) presentan ligeramente mayor sensibilidad al producto probado, lo cual evidencia su potencial como bioindicador de contaminación.
El fluido base agua analizado no resulto toxico a los bioindicadores utilizados, según los valores calculados de la CL50 estos fueron superiores al 3 %, lo que constituye un dato importante en aras de tomar decisiones en cuanto a su uso y disposición final de los residuos. Los ensayos toxicológicos a productos y desechos de la industria petrolera utilizando especies terrestres proporciona información sobre posibles peligros potenciales a los ecosistemas.
Desde la década de los 80, los lodos sintéticos base aguan se tornaron cruciales para el éxito de las perforaciones, debido a su reducido impacto ambiental y al aumento de la eficiencia del proceso de perforación. A partir de la primera vez que estos fluidos fueron usados, a principios de la década de los 90, los investigadores se han dedicado a mejorar los sistemas no tóxicos, desarrollando así nuevos productos y sistemas de fluidos de perforación para regular los materiales tóxicos y no biodegradables, como polímeros, polímeros naturales y polímeros naturalmente modificados (Ortiz, 2016).
CONCLUSIONES
El fluido de perforación base agua ensayado no es tóxico según los valores calculados de la CL50 para ambos ensayos toxicológicos utilizando bioindicadores terrestres, al comparar estos valores con los CFR vigentes. Estos resultados apoyan el uso de este fluido en la exploración petrolera en cuba sin daños al ecosistema terrestre.
