INTRODUCCIÓN

En 2015, se publicó un estudio sobre la estimación de la contaminación por plástico de los océanos encontrándose que, en 2010 se introdujeron entre 4.8 y 12.7 millones de toneladas métricas (^{Jambeck et al., 2015}). Posteriormente, en 2016 se estimó que entre 19 y 23 millones de toneladas, es decir el 11 % de los residuos plásticos generados en todo el mundo, se incorporaron en los ecosistemas acuáticos (de agua dulce y marinos) (^{Borrelle et al., 2020}). Estos hechos hacen evidente el impacto que tienen los residuos plásticos en el ambiente y la biodiversidad en los últimos años, los cuales van desde el cambio del paisaje, ya que se ha vuelto común verlos por doquier, hasta ser parte de los elementos físicos de distintos ecosistemas, trayendo como consecuencia la pérdida del valor estético (^{Hishan, 2023}; ^{Shruti et al., 2021}), escénico o ecosistémico. Inclusive, se ha registrado la incorporación de los plásticos en los organismos y últimamente, en la biodiversidad mediante la ingesta y exposición directa a ellos, o de manera indirecta por las sustancias químicas que se desprenden por la intemperización del plástico. ^{Peña-Montes & Peralta-Peláez (2018)} le llaman a dicha incorporación: “La plastificación de la biodiversidad”, esto se define como: “La incorporación de distintos polímeros plásticos de origen sintético que son depositados en el ambiente o algunos de sus derivados, producto de la intemperización de este, en los tejidos de los organismos”.

En México, algunos autores han reportado la presencia de residuos plásticos en playas. ^{Piñón-Colin et al. (2018)} investigaron la ocurrencia, distribución y caracterización de microplásticos en las playas de arena de la península de Baja California, México; sus resultados muestran que en dichas playas hay 135 ± 92 partículas/kg, siendo más abundante la forma de fibras (91 %) y los polímeros como el poliacrílico, la poliacrilamida, el tereftalato de polietileno, los poliésteres y el nylon.

^{Retama et al. (2016)} realizaron un estudio para contabilizar las fibras de microplásticos en las playas de las bahías de Huatulco, encontrando hasta 69 fibras por cada 30 g. ^{Shruti et al. (2019)} analizaron microplásticos en los sedimentos del río Atoyac en Puebla en 29 puntos, se encontraron valores de hasta 1 633 ± 202.56 partículas/kg en la parte baja del río, siendo el 51 % de las partículas de color y el 49 % blancas. Se obtuvieron películas (25.9 %), fragmentos (22 %) y fibras (14.8 %) indicando que toda la cuenca tiene presencia de microplásticos. ^{Shruti et al. (2021)} realizaron una revisión sobre estudios realizados en las costas del Golfo de México. Los autores encontraron que esta región del planeta es poco estudiada, aunque hay evidencia de la presencia de basura plástica en el Golfo de México desde la década de los 80´s, como lo mencionan ^{Lecke-Mitchell & Keith-Mullin (1992)}. La mayoría de los estudios realizados en el Golfo de México han sido en el norte, en sitios pertenecientes a Estados Unidos y un 47 % examina la presencia de piezas de plástico en sedimentos (^{Shruti et al., 2021}). Estos mismos autores mencionan la necesidad de unificar las técnicas de detección y cuantificación para tener datos representativos. ^{Narciso-Ortíz et al. (2020)} realizaron estudios en el Parque Nacional Sistema Arrecifal Veracruzano (PNSAV) tanto en playas como en la desembocadura del río Jamapa, encontrando micropartículas (rango de tamaño de 5 a 100 nm) en cada uno de los puntos de muestreo. Para el caso de los arrecifes, las micropartículas oscilaron entre 0.716 y 32 μm de tamaño, pero alcanzaron 0.83-784 μm en ríos.

Los arrecifes son de gran importancia debido a que albergan una amplia biodiversidad, la cual comprende un cuarto de la vida marina; además, contribuyen a la mitigación de los impactos que son provocados por tormentas, huracanes y vientos del norte. Asimismo, los arrecifes mantienen la línea de costa relativamente estable, además de ser el principal productor de oxígeno y captan dióxido de carbono (^{SEMARNAT, 2017}).

El Parque Nacional Sistema Arrecifal Veracruzano (PNSAV) cuenta con una superficie de 65 516 hectáreas. El PNSAV está integrado por al menos 28 arrecifes, algunos de los cuales presentan lagunas arrecifales con pastos marinos, playas, bajos, islas o cayos (^{SEMARNAT, 2017}). Está ubicado en la plataforma occidental del Golfo de México, dentro de la porción central del litoral veracruzano, frente a las costas de Veracruz, Boca del Río y Alvarado. Por lo tanto, es importante determinar la presencia de residuos plásticos en esta región. El presente trabajo se centró en la detección, cuantificación y caracterización de partículas de plástico presentes en las playas del área de influencia del PNSAV.

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de estudio: Se localiza en la zona costera central del estado de Veracruz, en el PNSAV, Golfo de México, México y comprende las playas La Mancha (Municipio de Actopan), Chachalacas (Municipio de Úrsulo Galván), Chalchihuecan (Municipio de La Antigua) y Antón Lizardo y Sendero (Municipio de Alvarado) (Fig. 1).

Figura 1 Área de estudio. Se indican en puntos negros las diferentes playas muestreadas en la zona de influencia del Parque Nacional Sistema Arrecifal Veracruzano (PNSAV). 

Muestreo: Los muestreos se realizaron en abril y noviembre de 2019, durante la pandemia por SARS-CoV-2 y en los meses de mayo y junio de 2021. En todos los sitios de muestreo se hizo un transecto de 100 m de longitud paralelo a la línea de marea más alta y que se localiza antes del primer cordón de dunas, donde se colocaron los cuadrantes. Se establecieron cinco cuadrantes de 1 m² cada uno, con una distancia entre ellos de 20 m (Fig. 2) (^{Enríquez-Hernández, 2003}; ^{Hidalgo-Ruz & Thiel, 2013}). Dentro de cada cuadrante se recolectó el primer centímetro de arena, la cual se transportó en bolsas y se etiquetó con el número de cuadrante, nombre de la playa, fecha y coordenadas geográficas.

Figura 2 Representación esquemática de las zonas de muestreo en las playas arenosas. 

Separación de piezas plásticas: En el laboratorio, las muestras se colocaron en charolas y se secaron en un horno solar por una semana monitoreando la temperatura para que no excediera de 80°C, con el fin de evitar que los microplásticos puedan sufrir alguna transformación.

Cada muestra se pasó por una serie de tamices con distinta apertura de malla (710 µm, 500 µm, 355 µm y 150 µm) (^{Hidalgo-Ruz et al., 2012}). Las piezas (pz) de plástico se separaron en meso (> 0.6 mm) y microplásticos (< 0.5 mm), y posteriormente fueron caracterizadas por color y morfología. Los microplásticos (MP) con dimensiones entre 0.5 cm y 1 mm se retiraron manualmente y todos aquellos con un tamaño < 1 mm se colocaron en cajas Petri de vidrio para ser observados en el microscopio estereoscópico.

Las muestras que presentaron microplásticos en los tamices de 710 y 500 µm, se separaron y contaron manualmente. Los microplásticos se pudieron distinguir visualmente siguiendo los siguientes criterios: 1) no se ven estructuras celulares u orgánicas, 2) las fibras deben ser similarmente gruesas en toda su longitud y 3) las partículas deben estar presentes en varios colores. Fue necesaria una cuidadosa clasificación visual para separar los plásticos de otros materiales como los desechos orgánicos (fragmentos de conchas, partes de animales, algas secas o pastos marinos, entre otros) y otros (revestimientos de pintura, vidrio, etc.) (Fig. 3).

Figura 3 Secuencia de muestreo y observación de piezas de plástico en muestras de las playas arenosas de la región costera central del estado de Veracruz. A) Se observa uno de los sitios de muestreo, B) Toma de muestras, C) Procesamiento de muestras en el tamizador y D-E) presencia de mesoplásticos y microplásticos en el tamiz. 

Cuantificación de piezas plásticas: Cada muestra fue observada y analizada con ayuda de un estereoscopio, donde se evaluó la presencia de microplásticos. Para el caso de las microfibras, con el fin de descartar falsos positivos (microalgas), se evaluó la presencia de extremos regulares, separaciones celulares y de un núcleo celular. Adicionalmente, cada contaminante plástico fue sumergido en ácido clorhídrico para descartar materia orgánica y residuos calcáreos y se analizaron nuevamente en el microscopio estereoscópico. Las muestras resultantes se analizaron por medio de la espectrometría infrarroja por transformación de Fourier (FTIR), la cual es una técnica no destructiva que se puede utilizar para la identificación rápida y directa del tipo de polímeros plásticos presentes en muestras. La técnica de espectroscopia mide la dispersión inelástica o dispersión Raman y se utiliza para muestras < 1 mm. Finalmente, se utilizó la técnica de microscopía electrónica de barrido de alta resolución (SEM) por sus siglas en inglés, para obtención de imágenes.

Caracterización de piezas plásticas: Para identificar la naturaleza química de los microplásticos, se utilizó FTIR. Los espectros resultantes se compararon con los espectros de los polímeros de referencia (estándares) o con los existentes en las bases de datos de Open Access Spectral Database (https://spectrabase.com/). La presencia de material plástico en las playas se clasificó de acuerdo con la propuesta en ^{Hanvey et al. (2017)} (Tabla 1).

El equipo FTIR utilizado fue un espectrómetro Bruker modelo Alpha. La salida espectral se registró en modo de transmitancia y se adquirieron 16 escaneos en el rango de 400 a 400 cm^-1 y una resolución de 4 cm^-1. Para la obtención de imágenes de las muestras de microplásticos se utilizó un microscopio electrónico de barrido (SEM) Tescan, modelo Mira 3 LMU. El análisis de las imágenes se realizó mediante el software Image-J 1.45 para determinar la forma, longitud y grosor de cada muestra de microplástico.

Análisis estadístico: Para la representación gráfica y el análisis estadístico de los resultados se utilizó el programa Graph Pad Prism 6.0 (USA), así como un análisis paramétrico de los cambios inducidos contra un valor de no cambio el cual será cero. Posteriormente se realizó una comparación de medias mediante la prueba de Análisis de Varianza (ANOVA).

RESULTADOS

En las playas del PNSAV se encontró un total de 180 piezas plásticas, cuatro de ellas se registraron en playa de La Mancha, 39 en playa Chachalacas, 12 en playa Chalchihuecan, 46 en playa El Sendero y 79 en playón de Antón Lizardo. En general, se registró un promedio de 4.5 pz/m² (±1.9 pz/m²) en el área de estudio, pero el promedio por localidad varió de manera importante. En Chalchihuecan se registraron 6 pz/m² (±5.6 pz/m²), en Sendero 6 pz/m² (±5.6 pz/m²), en Chachalacas 6.5 pz/m² (±14.1 pz/m²), en Antón Lizardo 3.7 pz/m² (±5.6 pz/m²), mientras que en La Mancha 1.3 pz/m² (± 0.0 pz/m²) (Fig. 4).

Figura 4 Número de piezas totales de plástico encontradas en las playas muestreadas. Mesoplásticos (negro), Microplásticos (gris). 

En todas las playas muestreadas se encontraron macroplásticos (basura), los cuales no fueron contabilizados. Con respecto al color de los microplásticos, el verde correspondió a 13.89 %, rojo 8.33 %, azul 14.44 %, amarillo 3.89 %, blanco 31.11 %, gris 2.22 %, negro 1.12 % y café 2.22 %. El 22.78 % careció de color (transparentes).

Se encontraron mesoplásticos cuyos tamaños fluctuaron entre playas (La Mancha, ≤ 2.5 cm; Chachalacas, 0.5-2.5 cm; Chalchihuecan, 0.6-1.2 cm; Antón Lizardo y Sendero, 0.4-8.0 cm). Estos diámetros corresponden principalmente a fragmentos de envases, taparroscas, restos de vasos desechables, plásticos en general, papel plastificado, unicel y “pellets” (perlas o lágrimas de sirena), fibras, entre otros (Fig. 5).

Figura 5 Dimensión de piezas plásticas encontradas en las muestras de arena de playas. (A) Perlas o Nurdels, (B) Fibras, (C) Fragmentos de mesoplásticos y (D) Films o Películas plásticas. 

Por otro lado, en el conteo directo al microscopio estereoscópico mediante luz polarizada se observaron microplásticos, los cuales se contabilizaron como piezas totales, encontrándose dos en La Mancha, 22 en Chachalacas, tres en Chalchihuecan, ocho en Sendero y 37 en Antón Lizardo. Estas piezas plásticas al ser vistas con luz polarizada se distinguen de otras como granos de arena y pequeños fragmentos de rocas, ya que son iridiscentes como se observa en la Figura 6.

Figura 6 Fotografía de microplásticos con luz polarizada. Círculos encierran microplásticos iridiscentes. 

Mediante FTIR se procesaron 180 piezas. En cuanto al tamaño, 72 correspondieron a microplásticos y 108 a mesoplásticos. Respecto a la forma, 92.35 % presentaron forma irregular, 4.12 % fueron fibras, 1.76 % “pellets” y 1.76 % películas. Respecto al tipo y dominancia de polímeros plásticos encontrados en las playas del PNSAV, el 26.67 % correspondieron a polietileno de alta densidad (HDPE), 23.33 % polipropileno (PP), 27.22 % polietileno de baja densidad (LDPE), 2.22 % cloruro de polivinilo (PVC), 0.56 % poliestireno, mientras que 20 % no se pudieron identificar. Al realizar las comparaciones múltiples con la prueba de Tukey no se encontraron diferencias significativas (p = 0.99).

En la Figura 7, el gráfico radial muestra el análisis de tres variables: cantidad, polímero y sitio de muestreo. Se observa que el polietileno de alta y baja densidad (HDPE y LDPE) se encuentra en mayor proporción en todos los sitios, seguido de polipropileno. En cuanto a sitio de muestro, las playas de Antón Lizardo, El Sendero y Chachalacas tuvieron la mayor cantidad de piezas de plástico, siendo La Mancha y Chalchihuecan, las playas con menos piezas plásticas.

Figura 7 Caracterización química de los polímeros encontrados en las playas de la zona de estudio. Destaca la proporción de polietileno de baja y alta densidad. 

Las imágenes SEM mostraron intemperización de los microplásticos así como hendiduras, lo cual sugiere que se aumenta la superficie de contacto permitiendo que se puedan adherir algunos contaminantes (metales pesados, pesticidas) o incluso microorganismos (Fig. 8).

Figura 8 Micrografía electrónica (274x, A; 15.3x, B) de un microplástico menor de 1 mm. (A) Se visualizan rasgos de intemperización (rugosidad, deformaciones). (B) Se distinguen hendiduras o cavidades donde se pueden adherir posibles contaminantes y bacterias, las cuales se observan encerradas en círculos blancos. 

DISCUSIÓN

Se observó la presencia de macroplásticos en las playas de Chalchihuecan, El Sendero y Antón Lizardo, mientras que La Mancha y las dunas de Chachalacas no presentaron, aunque esto debe tratarse con cautela pues solo se hizo la cuantificación de microplásticos. En playa La Mancha se realizan actividades de limpieza por formar parte del área natural protegida del Instituto de Ecología A.C. En el caso de las playas de Chalchihuecan, El Sendero y Antón Lizardo, se sabe que reciben la influencia de los ríos La Antigua y Jamapa lo cual, de acuerdo con ^{Wessel et al. (2016)} y ^{Peralta-Pelaez et al. (2022)} representan el principal aporte de piezas de plásticos a las zonas costeras, lo que puede explicar la mayor presencia de mesoplásticos y microplásticos en estas playas.

^{Benavente-Talavera (2021)} en playas de Perú, muestran un promedio de 1 382 a 599 partículas/m². En la Tabla 2 resumimos los trabajos realizados en el Golfo de México, incluyendo el presente estudio con fines comparativos. En cuanto al estado de Veracruz, en dicha tabla se observa que en la zona norte del estado hay una mayor cantidad de microplásticos (Tuxpan y Tecolutla), siendo la playa de Tecolutla donde se encuentra la mayor cantidad, en su mayoría fibras. Se ha reportado que las descargas de zonas urbanizadas tienen un alto contenido de fibras debido a las aguas residuales de lavandería de ropa sintética (^{Borges-Ramírez et al., 2019}). Una posible causa de la presencia de fibras en el norte del estado puede deberse a la descarga principalmente de los ríos Tecolutla y Cazones, los cuales arrastran residuos de zonas industriales, agrícolas y urbanas (^{Flores-Cortés & Armstrong-Altrin, 2022}). Por otro lado, en la región central del estado, específicamente en la zona de influencia el PNSAV, observamos que los resultados obtenidos están en concordancia con los obtenidos por otros autores en sedimentos arenosos, donde se reportan 5.8 pz/m², encontrándose en mayor abundancia plásticos rígidos irregulares, pertenecientes a microplásticos secundarios (^{Narciso-Ortiz et al., 2020}; ^{Peralta-Pelaez et al., 2022}). Es importante resaltar que, aunque la región del PNSAV recibe la influencia de la zona conurbada Veracruz-Boca del Río-Medellín-Alvarado, la presencia de fibras es baja con respecto a lo reportado en el norte del estado en Tecolutla (^{Flores-Cortés & Armstrong-Altrin, 2022}). Por lo tanto, es necesario realizar estudios de presencia de microplásticos en agua de mar, además de arrecifes y manglares, los cuales pueden proveer el servicio ambiental de retención de piezas de plástico.

Las abundancias de microplásticos encontradas en playas del norte del Golfo de México son preocupantes por el impacto negativo que pueden tener para la incubación de las tortugas marinas y la biodiversidad de la zona (^{Wessel et al., 2016}; ^{Beckwith & Fuentes, 2018}). Además, se han reportado concentraciones totales de MP en la columna de agua en el norte del Golfo de México que fluctúan de 4.8 a 18.4 partículas/m³ y que, por su tamaño, pueden ser “confundidos” con zooplancton e ingeridos por los depredadores, pasando así a la cadena trófica (^{Di Mauro et al., 2017}). Considerando lo anterior, los valores que se reportan en la Tabla 2 deben ser considerados de igual manera como preocupantes.

Con respecto a la caracterización química encontrada, destaca la presencia de polipropileno, así como polietileno de alta y de baja densidad (Fig. 8). Estos resultados están de acuerdo con los estudios reportados por otros autores en el Golfo de México, específicamente en México (Tabla 2).

Se pueden identificar tres causas por las que estos polímeros se encuentran en mayor abundancia: el nivel de producción, la densidad y el origen. En cuanto a la producción, estos polímeros son los que se producen mayormente a nivel mundial (64 %) para la generación de plásticos de un solo uso (^{Europe Plastics, 2022}). Adicionalmente, el tereftalato de polietileno y policloruro de vinilo también son polímeros que se producen en grandes cantidades (^{Europe Plastics, 2022}); sin embargo, el PET no es el polímero más encontrado en el medio ambiente, pero si es el más abundante en seres humanos (^{Leslie et al., 2022}). En este trabajo se encontró PET en baja cantidad por lo que la densidad es el otro factor importante. El PET tiene una densidad mayor (1.37 a 1.38 g/mL), al igual que el PVC con 1.10 a 1.47 g/mL o algunos otros como el policarbonato o nylon con 1.15 a 1.22 g/mL. Los plásticos menos densos se pueden mantener en la superficie o en la columna de agua de mar y son transportados con mayor facilidad por las corrientes marinas, o quedan atrapados en la materia flotante y terminan por depositarse en los sedimentos costeros como las playas; en contraste, los más densos se pueden acumular en los sedimentos del fondo marino. En cuanto al origen, la mayoría de los poliésteres provienen del desprendimiento de prendas de vestir al momento de lavarlas, lo que implica que llegan al mar en forma de microplásticos pequeños, que al tener una superficie de contacto menor ocasionan que se vayan al fondo marino a diferencia del polipropileno y el polietileno que provienen de un macroplástico transformado en mesoplásticos y posteriormente, a microplásticos grandes y/o pequeños que cuenten con mayor superficie de contacto para flotar y mayor posibilidad para ser identificados en los distintos ambientes de playa.

Los microplásticos encontrados son secundarios, estos al ser intemperados sufren desgaste en su superficie lo que genera diferentes espacios como surcos, perforaciones o rugosidades que incrementan la superficie de contacto de las piezas de plástico (Fig. 7a) y favorecen la adhesión de microorganismos que se encuentran en el entorno (Fig. 7b). Estas partículas, por sus características físicas y su capacidad de transportación por las corrientes marinas, pueden fungir como vectores de dispersión para distintos contaminantes y patógenos que podrían afectar a diferentes tipos de organismos como los corales (^{Carbery et al., 2018})

Por lo tanto, las piezas de plástico constituyen hábitats relativamente estables, un nicho ecológico emergente para bacterias y al mismo tiempo crean biopelículas que podrían afectar las propiedades físicas y químicas del plástico y aumentar aún más, la adsorción de contaminantes químicos. Adicionalmente, dado que se pueden transportar por medio de las corrientes, pueden llegar a otros sitios en el mundo (^{Zbyszewski et al., 2014}; ^{Wang et al., 2017}; ^{Altieri-Redondo, 2020}; ^{Liu et al., 2021}); si a esto se le suma que la intemperización que genera grietas en las superficies de los plásticos degradados proporcionan muchas superficies ásperas que brindan sitios de unión fácilmente disponibles para los organismos marinos en las regiones del estudio (Fig. 8).

Se detectó la presencia de meso- y microplásticos en la zona emergida de las playas de la zona de influencia del PNSAV, los cuales pueden representar un problema no solo para la fauna y flora marina, sino también para la biodiversidad de playas y dunas; así como para la salud humana por la posible ingesta de especies de consumo humano de esa zona. La mayor parte de los microplásticos encontrados son de forma irregular, lo cual representa un riesgo, ya que como se observó, estas piezas sirven como vectores de dispersión de otros contaminantes y microorganismos.

El presente estudio aporta nuevos conocimientos sobre la contaminación por plásticos de las playas de la zona de influencia del PNSAV, los cuales pueden utilizarse para obtener datos cruciales para la gestión de estos residuos plásticos en esta región. Sin embargo, se requiere realizar un mayor número de estudios tanto en la zona emergente de la playa como en otros ambientes marino-costeros del PNSAV. Además, se necesitan protocolos normalizados de vigilancia de macro, meso y microplásticos para establecer la línea base de referencia, que permitan hacer comparables los resultados en todos los ambientes que se muestren y vigilar la contaminación no sólo de las costas de la zona de influencia del PNSAV, sino también en todo el país.