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Informe Sinttico Campaa de Muestreo

Estuario Reloncav 30 de Abril 2015 Post-erupcin Volcn Calbuco

Participantes: Dr. Cristian A. VARGAS Director Centro para el Estudio de Forzantes Mltiples sobre Sistemas Socio-Ecolgicos Marinos (MUSELS) & Facultad de Ciencias Ambientales, Universidad de Concepcin

Dr. Diego NARVEZ Postodoctorado Centro para el Estudio de Forzantes Mltiples sobre Sistemas Socio-Ecolgicos Marinos (MUSELS) Universidad de Concepcin Srta. Lorena ARIAS Qumico Analista Instituto Milenio de Oceanografa (IMO) Sr. Gabriel ROJAS Bilogo Marino Instituto de Fomento Pesquero (IFOP) Colaboracin: Dra. Laura FARAS - Centro de Ciencia de Clima y la Resilencia (CR2) & Departamento de Oceanografa, Universidad de Concepcin Antecedentes. Tras cerca de cuarenta y tres aos de inactividad, el Volcn Calbuco entr en erupcin el pasado 22 de abril de 2015 poniendo a la regin en alerta roja y pudiendo generar importantes cambios en la biogeoqumica de ecosistemas terrestres y acuticos, con consecuencias tanto ecolgicas, como socio-econmicas. Los volcanes emiten cenizas y gases durante las emisiones. Los gases volcnicos mas comunes son el bixido de carbono (CO2), bixido de azufre (SO2), metano (CH4) y varios otros compuestos de cloro (Cl), flor (F), y nitrgeno (N). El SO2 puede reaccionar con el vapor de agua de la atmsfera y producir lluvia cida, lo cual ocasiona corrosin y daos a la vegetacin y ros aledaos. Adems, las cenizas (partculas de roca y minerales de un dimetro menor a 2 mm) y/o material piroclstico expulsadas con alto contenido de slice y metales pueden alterar a los suelos y llegar a las cuencas hidrogrficos, experimentando una lenta transformacin. Esto podra traducirse en acidificacin, 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 algn efecto evidente de la actividad eruptiva del Volcn Calbuco sobre las propiedades fsico-qumica de las aguas del Estuario Reloncav, ubicado a tan slo 40 km del macizo, el grupo de investigacin del Centro para el Estudio de Forzantes-Mltiples sobre Sistemas Socio-Ecolgicos Marinos (MUSELS), organiz una campaa de terreno, que cont con la participacin de investigadores del Instituto Milenio de Oceanografa (IMO), Instituto de Fomento Pesquero (IFOP), y la colaboracin del Centro de Ciencias del Clima y la Resiliencia (CR2). Esta campaa se realiz entre los das 29 y 30 de Abril, periodo coincidente con un tercer evento eruptivo de menor magnitud, pero cuya pluma de ceniza se propag en direccin sur-este, y parte de ella sediment en el rea de Cocham y Raln. Esta primera campaa del 30 de Abril no caracteriza de forma directa las condiciones del estuario durante este tercer evento

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eruptivo, considerando que fue demasiado prematuro para poder observar cualquier efecto de este material en las condiciones qumicas de las aguas del estuario. El presente reporta los primeros resultados del anlisis de variables consideradas de relevancia ambiental en el rea de erupcin del Volcan Calbuco.

Mediciones realizadas. Se seleccionaron tres estaciones de muestreo, las que son sealadas en la Figura 1, y cuyas coordenadas se entregan a continuacin: Estacion 1: -41 43' 57' S -72 32' 50.8''W' Profundidad 447 m Estacion 2: -41 41' 40.4' S -72 26' 24.6''W' Profundidad 284 m Estacion 3: -41 37' 50.3' S -72 20' 55.6''W' Profundidad 183 m

Fig. 1. Estaciones de muestreo consideradas en este estudio (tomado de Google Earth) , y fotografa del tercer

proceso eruptivo del Volcn Calbuco el 30 de Abril del 2015.

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Estudios realizados en otras partes del mundo han demostrado que los principales cambios en las propiedades fsico-qumicos de ecosistemas acuticos cercanos a zonas donde han ocurrido eventos eruptivos, son; cambios en la turbidez del agua, concentracin de sulfatos (SO42-), concentracin de slice disuelta (Si[OH]4), grado de acidez o pH, niveles de pCO2 , estos ltimos los cuales a su vez determinan el estado de saturacin del carbonato de calcio (CaCO3), el cual es un elemento importante para organismos calcificadores, como mitlidos (choritos) u otros invertebrados marinos. En cada una de estas estaciones y en virtud de los antecedentes anteriormente sealados, durante este estudio se realizaron perfiles verticales para las siguientes variables:

! Temperatura, Salinidad, Densidad y Oxgeno Disuelto: Perfilador Seabird SeCat 19 ! Pigmentos de diferentes grupos algales: Perfilador FluoroProbe bbe Moldaenke

Adems, utilizando una botella GO-FLO de 5 L, se tomaron muestras de agua a cinco profundidades para perfiles de:

! Nutrientes inorgnicos (Nitrato, Nitritos y Fosfato). ! Silicatos. ! pH y Alcalinidad, y estimaciones de pCO2 (presin parcial de CO2) y aragonita (estado de

saturacin del carbonato de calcio). ! Sulfatos. ! Gases: Metano (CH4) y xido Nitroso (NO2)

Resultados preliminares y discusin. Los perfiles verticales de CTDO muestran una columna de agua fuertemente estratificada, como es caracterstico para este sistema estuarino, con una capa superficial de agua de mayor temperatura (12-13 C) 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 Ro Puelo. La columna de agua superficial se muestra bien oxigenada, con valores superiores a los 4 ml L-1 de oxgeno disuelto. Los perfiles registrados por el sensor de fluorescencia del CTDO, registran un mximo de fluorencencia sub-superficial en todas las estaciones, el que alcanza valores mximos en la Stn 2, con dos mximos, 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 mximos de menor magnitud.

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Fig. 2. Perfiles verticales de temperatura, salinidad, oxgeno disuelto y fluorescencia.

Esto ltimo se ve reforzado al analizar los perfiles registrados por el equipo FluoroProbe (Fig. 3), el cual realiza mediciones ms precisas de pigmentos, separando incluso la clorofila por grupos fitoplanctnicos, en base a sus pigmentos accesorios. Los perfiles reafirman la presencia de un florecimiento fitoplanctnico durante la campaa de muestreo, con mximos sub-superficiales entre los 10 a 25 g L-1. Estos mximos estuvieron asociados principalmente a pigmentos de diatomeas, con un mximo a los 2 y 4 mts en la Stn 1 y 2, y dos mximos 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 mximos han sido tambin reportados en meses de otoo, principalmente durante fines de Abril y Mayo, siendo dominados por cadenas de diatomeas (e.g. Gonzlez et al. 2010).

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Fig. 3. Perfiles verticales de clorofila para cuatro diferentes grupos de fitoplancton (e.g. algas verdes,

cianobacterias, diatomeas+dinoflagelados y criptfitas).

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 M, respectivamente (Fig. 4); mientras que los mximos de concentracin de cido silcico (Si[OH]4) son observados en esta capa superficial (> 25 M) (Fig. 4). Esta condicin es caracterstica en los sistemas de fiordos, incluyendo el Estuario del Reloncav, debido al efecto de dilucin que generan las descargas de agua dulce de los ros, con aguas pobres en nutrientes y muy ricas en silicatos (e.g. Silva et al. 1997). La distribucin vertical del perfil de los nutrientes sugieren su utilizacin asociada al mximo de clorofila asociado a la capa de los 4 a 8 mts de profundidad (i.e. especialmente el Si[OH]4), incrementando en concentracin en aguas de mayor salinidad, bajo los 10 mts de profundidad (Fig. 4), caracterstica propia de masa de aguas de origen subantarticas que entran al seno y estero del Reloncavi (Silva et al., 1997).

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Fig. 4. Distribucin vertical de nutrientes (NO3 y PO4) y silicatos a cinco diferentes profundidades en la columna de agua.

Los valores de alcalinidad son los tpicos observados para un ecosistema estuarino, con aguas de baja alcalinidad (< 1500 M 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, rpidamente 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, estara asociado a una disminucin en la concentracin del oxgeno disuelto, lo cual sugiere procesos de consumo de oxgeno, asociado a la remineralizacin de materia orgnica 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 atm y en la Stn 2 y 3 llegan a estar equilibrada con los niveles de CO2 atmosfrico (Fig. 6). La baja salinidad y alcalinidad de las aguas superficiales determina la presencia de aguas corrosivas, con valores bajos en el estado de saturacin de CaCO3 (aragonita) entre 0.5 a 0.9, observndose un incremento asociado al mximo de clorofila subsuperficial a los 5 mts, y luego nuevamente se observan aguas corrosivas subsaturadas, con valores entre 0.6 a 0.8. Estas caractersticas del sistema, son muy similares a las reportadas por Alarcn et al. (2015) para el Estuario Reloncav, cuando aguas de baja salinidad (< 28 PSU) y alcalinidad total (< 1800 M kg-1), son advectadas al interior y determinan bajos niveles de aragonita. Esta en consecuencia, pareciese ser una condicin natural para el rea de estudio, pero entrega informacin 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 estara la mxima concentracin de fitoplancton, y ausencia de aguas corrosivas .

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Fig. 5. Distribucin vertical de pH y alcalinidad a cinco diferentes profundidades en la columna de agua..

Fig. 6. Distribucin vertical de pCO2 y estado de saturacin de CaCO3 (aragonita) a cinco diferentes profundidades en

la columna de agua..

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Resumen La informacin colectada en esta campaa de muestreo representa una condicin tpica de un perodo otoal para el Estuario del Reloncav, y no revela condiciones anmalas en las caractersticas fsico-qumicas en las aguas superficiales y sub-superficiales, al menos en el rea geogrfica considerada en este estudio. Se desconoce si la descarga de agua dulce del Ro Petrohu en la cabeza del fiordo/estuario, podra haber generado cambios en las caractersticas qumicas del estuario en esta regin especfica. Dada la ocurrencia de un evento eruptivo con fecha 30 de Abril (i.e. durante la campaa de este muestreo), que emiti gran cantidad de material voltil, que en sta oportunidad se desplaz con direccin sur-este, y que posteriormente sediment en el rea de la cabeza del Estuario Reloncav; se hace altamente relevante el poder continuar con al menos dos campaas de observacin del rea de estudio, de forma de poder observar si se han producido cambios en la qumica de las aguas al interior del estuario como resultado de este evento. Resta an por anlisis muestras de metano, xido nitroso y sulfatos, que se encuentran en proceso de anlisis y nos entregarn informacin ms detallada en un segundo reporte con informacin de una segunda campaa a realizar en la zona, y que haremos llegar a INTEMIT y las autoridades correspondientes.

Referencias Alarcon, E.; Valds, N.; Torres, R. (2015) Saturacin de carbonato de calcio en un rea de cultivo

de mitlidos en el Seno Reloncav, Patagonia norte, Chile. Lat. Am. J. Aquat. Res. 43(2): 277-281.

Gonzlez, H.E.; Caldern, M.J.; Castro, L.; Clement, A.; Cuevas, L.A.; Daneri, G.; Iriarte, J.L.; Lizrraga, L.; Martnez, R.; Menschel, E.; Silva, N.; Carrasco, C.; Valenzuela, C.; Vargas C.A.; Molinet, C. (2010) Primary production and plankton dynamics in the Reloncav Fjord and the Interior Sea of Chilo, Northern Patagonia, ChileMar Ecol Prog Ser 402: 13-30.

Silva N, Calvete C, Sievers H (1997) Caractersticas oceanogrficas fsicas y qumicas de canales australes chilenos entre Puerto Montt y Laguna San Rafael (Crucero Cimar Fiordo 1). Cien Tecnol Mar 20:23106

Agradecimientos Agradecemos las gestiones de difusin de estos resultados realizadas por el Instituto Tecnolgico para la Mitilicultura (INTEMIT) y muy especialmente a la Compaa ORIZON por brindarnos las facilidades para el trabajo de terreno en el Estuario de Reloncavi.