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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA
DE BIOTECNOLOGÍA
TESIS
Presentada para obtener el grado de
MAESTRO EN CIENCIAS EN BIOPROCESOS
por
I.Q.I. Mariana Margarita Alonzo Durán
TRATAMIENTO DE UN SUELO CONTAMINADO CON PLAGUICIDAS POR
LAVADO ASISTIDO CON SURFACTANTES NATURALES
Y TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LAS AGUAS GENERADAS
Dirigida por:
Dr. Luis Gilberto Torres Bustillos
Dra. Elvia Inés García Peña
Marzo, 2015.
ii
iii
iv
v
RESUMEN
La contaminación del suelo se debe a que diversos tipos de sustancias que se depositan en él,
ocasionando un deterioro de las funciones del suelo. El uso de grandes cantidades de
plaguicidas en la agricultura constituye un riesgo potencial para la contaminación del suelo ya
que son de las sustancias de mayor uso a nivel mundial. Por ello es de suma importancia el
desarrollo de tecnologías para la remediación de los suelos que incluyan métodos prácticos y
viables para lograr la remoción exitosa de los contaminantes presentes. El lavado de suelo es
una técnica de tratamiento versátil que puede ser utilizada para remover los contaminantes
utilizando una solución acuosa para la remoción de los contaminantes. En este trabajo se
desarrolló de un sistema para la remoción de plaguicidas organoclorados por medio del Lavado
de Suelos Asistido por Surfactantes (LSAS) acoplado con un tratamiento para el agua residual
generada por medio de un Biofiltro Aerobio Sumergible (BAS); de igual forma, se llevaron a
cabo estudios acerca de las poblaciones microbianas involucradas durante el proceso. En las
muestras de suelo obtenidas del Ejido de la Finca, Estado de México, se detectaron tres
plaguicidas organoclorados: DDT, DDE y DDD. Para el proceso de LSAS el biopilomero que se
utilizó fue HPTAC-guar a una dosis del 0.05% ya que obtuvo los mejores resultados. En el BAS
Las velocidades de degradación de DDT alcanzadas estuvieron entre 6.5 y 22.5 mg DDT/Ld para
los tratamientos con concentraciones iniciales de 500 ppm y 100 ppm respectivamente.
Adicionalmente se realizó la pirosecuenciación del soporte de tezontle del BAS y se corroboro la
presencia de bacterias como Pseudomona fluorecens, Klebsiela pneumonia, Comamonas
aquatica entre otras. Así se comprueba que el acoplamiento del LSAS con un BAS inoculado con
los microorganismos del suelo contaminado es un proceso eficiente para lograr la remoción de
DDT de un suelo contaminado.
vi
ABSTRACT
Soil contamination is caused because various types of substances deposited on it, causing a
deterioration of the soil functions. Using large amounts of pesticides in agriculture is a potential
risk to soil contamination because they are the substances most commonly used worldwide.
For this reason is therefore important to develop technologies for the remediation of soils that
include practical and viable methods for successful removal of contaminants. Soil washing is a
versatile processing technique that can be used to remove contaminants using an aqueous
solution to remove contaminants. In this work we developed a system for the removal of
organochlorine pesticides through Surfactant Enhanced Soil Washing (SESW) coupled with a
biological treatment for wastewater generated by an Aerobic Biofilter; likewise, were carried
out studies on microbial populations involved in the process. In soil samples obtained from
Ejido Finca, State of Mexico, three organochlorine pesticides were detected: DDT, DDE and
DDD. For the SESW process the gum used was HPTAC-guar at a concentration of 0.05% since it
obtained the best results. The Aerobic Bioilter in DDT degradation rates were achieved are
between 6.5 and 22.5 mg DDT/Ld in treatments for initial concentrations of 500 ppm and 100
ppm respectively. Additionally pyrosequencing from tezontle was performed and the presence
of bacteria such as Pseudomonas fluorescens, Klebsiela pneumonia, Comamonas aquatica and
others were corroborated. Thus it is found that the coupling of a SESW with an Aerobic Biofilter
inoculated with microorganisms of contaminated soil is to achieve an efficient removal of
contaminated soil DDT process.
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PRODUCTOS DERIVADOS DE ESTA TESIS
Carteles en congresos u otras reuniones científicas.
Alonzo-Durán, M. M.; Rodríguez, R.; Torres, L.; (2013) Remediación de un suelo
contaminado con plaguicidas por lavado asistido con surfactantes naturales y
tratamiento biológico de las aguas generadas. III Foro de Biotecnología UPIBI, IPN.
Alonzo-Durán, M. M.; Rodríguez, R.; Torres, L.; (2014) Remediación de un suelo
contaminado con plaguicidas por lavado asistido con surfactantes naturales y
tratamiento biológico de las aguas generadas. II Semana de la Ciencia UPIBI, IPN.
Exposiciones en Congresos u otras reuniones científicas con resumen publicado in extenso.
Alonzo-Durán, M. M.; Villanueva, R.; Torres, L.; (2013) Ponencia: Caracterización en el
contenido de plaguicidas organoclorados y organofosforados de un suelo agrícola
localizado al sur del Estado de México. III Simposio Nacional de Plaguicidas: Impactos y
Perspectivas.
Alonzo-Durán, M. M.; Rodríguez, R.; Torres, L. (2014) Presentación: Remediación de un
suelo contaminado con plaguicidas por lavado asistido con surfactantes naturales y
tratamiento biológico de las aguas generadas. XXXV Encuentro Nacional de la AMIDIQ.
Alonzo-Durán, M. M.; Rodríguez, R.; Torres, L. (2014) Resumen in extenso: Remediación
de un suelo contaminado con plaguicidas por lavado asistido con surfactantes
naturales y tratamiento biológico de las aguas generadas. Memorias del XXXV
Encuentro Nacional de la AMIDIQ. ISBN 978-607-95593-2-8. pp. 571-575.
viii
Agradecimientos
A la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología y al Instituto Politécnico Nacional.
Al apoyo financiero brindado por el Concejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT)
dentro del marco de Becas Nacionales de Posgrado, así como al Programa de Formación de
Investigadores (PIFI).
Al Dr. Luis Gilberto Torres Bustillos por el apoyo, confianza y amistad que me ha brindado.
A la Dra. Elvia Inés García Peña por todos los consejos, enseñanzas y tiempo dedicado.
Para los que ayudaron directamente en la realización de este proyecto: a la Dra. Refugio
Rodríguez, Alejandro Islas y Natalia Tapia del CINVESTAV por permitirme trabajar en sus
instalaciones y por la capacitación técnica recibida.
A la maestra Sandra García por sus explicaciones detalladas acerca de los métodos
cromatográficos y apoyo técnico para la realización de este trabajo.
A la alumna y amiga Andrea Sánchez por ayudarme de forma invaluable en la parte molecular
de este proyecto y por permitirme aprender de ella.
A los miembros del comité tutorial, profesores y el personal administrativo de la maestría que
ayudaron a mi formación. A los compañeros del Laboratorio de Bioprocesos y mis compañeros
de maestría que hicieron mis días de clases y experimentación más divertidos y llevaderos.
A Ehus Sanguino y Fausto Alfaro por aguantar largas y tediosas conversaciones (de mucho y
nada al mismo tiempo), por sus consejos, su ayuda incondicional y, sobre todo, el valioso
tiempo que dedicaron a la crítica de este trabajo.
A los Ciudadanos Comprometidos y mis amigos PUMAS por apoyar la causa, por estar siempre a
disposición de salvar el planeta con acciones y convicción, demostrándome que poco a poco se
logran grandes diferencias, darme ánimos para seguir adelante; también por darme otra
perspectiva al respecto de este trabajo.
A Laura Carrillo y Rosa Vázquez por aguantar las buenas, malas y peores de una compañera y
amiga tan complicada como yo.
A los que de alguna forma me ayudaron en la realización de este proyecto sin tener ninguna
obligación en ello: MUCHAS GRACIAS.
ix
Dedicatoria
Dedico esta tesis a todos aquellos amigos, compañeros y maestros que han sido parte
importante de mi vida y han sido ejemplo a seguir.
A la Dra. Carmen Ponce y Dr. German Giacoman por todas sus enseñanzas
invaluables, su amistad, su apoyo incondicional y la confianza que depositaron en
mí durante mi estancia en el Laboratorio de Ingeniería Ambiental de FIUADY.
A ni nana Imelda y a mis padrinos Jorge y Jovita por estar junto a nosotras,
aconsejarnos, cuidarnos y apoyarnos incondicionalmente en todo momento. La
lealtad nos hace familia.
A mi hermana Julia por ser solo como ella sabe ser, por las conversaciones
interesantes y por su exceso de confianza. Gracias por entenderme.
A mi hermana Lucy por estar siempre pendiente de su hermana, extrañarme y ser la
hermana mayor cuando no estoy. Gracias por quererme.
A mi mamá por luchar siempre por nosotras y por nuestro bienestar, por ser lo mejor
que tengo. Gracias por todo lo que significas en mi vida.
A mi papá a quien siempre extraño y extrañaré. Gracias por haber sido mi papá.
“Hermoso es lo que vemos. Más hermoso es lo que sabemos.
Pero mucho más hermoso es lo que no conocemos”
Niels Steensen
x
Contenido
Índice de figuras ......................................................................................................................................... xii
Índice de Tablas ..........................................................................................................................................xiii
1. Introducción .......................................................................................................................................... 1
2. Antecedentes ........................................................................................................................................ 2
2.1 El Suelo y su importancia .............................................................................................................. 2
2.2 Contaminación del suelo ............................................................................................................... 3
2.3 Plaguicidas ..................................................................................................................................... 4
2.3.1 DDT y sus metabolitos........................................................................................................... 7
2.4 Contaminación del suelo por plaguicidas ..................................................................................... 8
2.5 Tecnologías desarrolladas para la remoción de contaminantes del suelo ................................. 11
2.5.1 Tratamientos Fisicoquímicos .............................................................................................. 12
2.5.2 Tratamientos Biológicos ...................................................................................................... 13
2.5.3 Acoplamiento de sistemas de tratamiento ......................................................................... 13
2.6 Lavado de Suelo Asistido con Surfactantes (LSAS)...................................................................... 14
2.6.1 Surfactantes ........................................................................................................................ 15
2.7 Tratamiento de efluentes por Biofiltro Aerobio Sumergido (BAS) ............................................. 17
3. Justificación ......................................................................................................................................... 22
4. Hipótesis.............................................................................................................................................. 23
5. Objetivos ............................................................................................................................................. 24
5.1 Objetivo general ................................................................................................................................ 24
5.2 Objetivos específicos......................................................................................................................... 24
6. Metodología ........................................................................................................................................ 25
6.1 Etapa 1: Selección y caracterización de un suelo contaminado con plaguicidas........................ 25
6.2 Etapa 2: Identificación del surfactante y dosis óptimas a utilizar en el lavado de suelo ............ 25
6.3 Etapa 3: Lavado de suelo a escala 10 L y caracterización del agua residual generada durante el
lavado de suelo. ...................................................................................................................................... 26
6.4 Etapa 4: Inoculación, operación y caracterización microbiológica del BAS ................................ 27
7 Resultados y discusión ........................................................................................................................ 30
7.1 Etapa 1: Selección y caracterización de un suelo contaminado con plaguicidas........................ 30
xi
7.2 Etapa 2: Identificación del surfactante y dosis óptimas a utilizar en el lavado de suelo ............ 34
7.3 Etapa 3: Caracterización del agua residual generada durante el lavado de suelo ..................... 38
7.4 Etapa 4: Inoculación, operación y caracterización microbiológica del biofiltro ......................... 39
8 Conclusiones. ...................................................................................................................................... 53
9 Bibliografía ............................................................................................................................................. 55
10 Anexos ............................................................................................................................................. 59
ANEXO A .................................................................................................................................................. 59
ANEXO B .................................................................................................................................................. 60
ANEXO C .................................................................................................................................................. 61
ANEXO D .................................................................................................................................................. 62
ANEXO E .................................................................................................................................................. 65
xii
Índice de figuras
Figura 1: Complejidad del suelo (Valencia, et al., 2001). .............................................................................. 2
Figura 2: Clasificación de Plaguicidas (Calva y Torres, 2008). ....................................................................... 5
Figura 3: Estructura del DDT; •Carbono, ○Hidrógeno, • Cloro (Elaboración propia) ................................... 7
Figura 4: DDT y sus metabolitos principales (Ryan, 1995) ............................................................................ 8
Figura 5: Dinámica de los plaguicidas presentes en el suelo (Readaptación de Andreu y colaboradores
(2004) y Towhid (2014); elaboración propia). .............................................................................................. 9
Figura 6: Diversas cargas en los surfactantes (Riojas et al., 2011). ............................................................ 15
Figura 7: Estructuras moleculares de las gomas utilizadas comúnmente en el LSAS, ................................ 17
Figura 8: Biopelícula a) Características (elaboración propia), .................................................................... 18
Figura 9: Ruta propuesta para la degradación de DDT por bacterias (Rochkind et al., 1987) ................... 20
Figura 10: Ruta de degradación de DDT propuesta para Pseudomonas spp .............................................. 20
Figura 11: Ruta de degradción de DDT que sigue Alcaligenes spp (Adaptado de Latha, 2012). ................ 21
Figura 12: Cultivos de fresa del sitio de estudio. ........................................................................................ 30
Figura 13: Puntos de muestro del sitio de estudio. .................................................................................... 31
Figura 14: Remociones de plaguicida para M001 con los distintos surfactantes utilizados....................... 34
Figura 15: remociones de plaguicida para M003 con los distintos surfactantes utilizados ....................... 35
Figura 16: Dosis de surfactante a utilizar. ................................................................................................... 36
Figura 17: Medición de las tensiones superficiales. ................................................................................... 37
Figura 18: Remoción con respecto a la Tensión Superficial Final ............................................................... 38
Figura 19: DQO/DQO0 vs tiempo del proceso. ............................................................................................ 40
Figura 20: % de remoción de DQO de las diferentes condiciones de agua generada. ............................... 40
Figura 21: DDT/DDT0 vs tiempo del proceso............................................................................................... 41
Figura 22: % de remoción de DDT de las diferentes condiciones de agua generada. ................................ 42
Figura 23: Gráfico de velocidad de degradación de DDT vs Concentración inicial de DDT ........................ 43
xiii
Índice de Tablas
Tabla 1: Características generales de plaguicidas ......................................................................................... 6
Tabla 2: Límites máximos de plaguicidas presentes en suelo (mg/kg) ....................................................... 11
Tabla 3: Medidas para la remediación de suelos (Meuser, 2013) .............................................................. 12
Tabla 4: Tipos de contaminantes factibles de remover por LSAS. .............................................................. 14
Tabla 5: Plaguicidas encontrados en los diversos puntos de muestreo ..................................................... 31
Tabla 6: Caracterización Fisicoquímica del Suelo ....................................................................................... 33
Tabla 7: Cuadro de comparación con otro estudios realizados .................................................................. 33
Tabla 8: Caracterización del Agua Residual generada ................................................................................ 39
Tabla 9: Porcentajes y velocidades de degradación (* Calculados a 5 días). ............................................. 42
1
1. Introducción
Desde el desarrollo de la agricultura se ha utilizado el suelo como un recurso natural invaluable
como proveedor de alimentos, así como de asentamientos de ciudades. Sin embargo, el
desarrollo industrial y el aumento de la población han ocasionado un incremento en las
emisiones de los diversos contaminantes hacia el medio ambiente, afectado de manera
significativa pero sin parecer impactar al suelo.
La contaminación del suelo, ya sea rural o urbano, puede darse por múltiples factores; un
ejemplo de esta situación en los suelos urbanos es que, como resultado del aumento de
construcciones, diversos tipos de partículas que se dispersan y, eventualmente, se depositan
nuevamente en él, así como la infraestructura de diversas industrias e instalaciones de tuberías.
En el caso de los suelos rurales que se usan para la agricultura (Lal, 2009), los factores que
tienen mayor impacto ambiental son la aplicación de fertilizantes, plaguicidas y lodos
provenientes de procesos de tratamientos de aguas. También es posible encontrar suelos
rurales contaminados debido a la presencia de minas y canteras de extracción (Meuser, 2010).
Es por esta razón que actualmente resulta de mucha importancia el desarrollo de tecnologías
para la remediación de los suelos que incluyan diversos métodos para lograr la remoción y
tratamiento exitoso de los contaminantes presentes. Es importante destacar que el tratamiento
que se utilice dependerá del tipo de suelo, tipo de contaminante y los costos implicados en el
proceso para aplicar el proceso de remediación.
En este trabajo se presenta el desarrollo de un sistema para la remoción de plaguicidas
organoclorados (DDT y sus metabolitos DDE y DDD) por medio del Lavado de Suelos Asistido
por Surfactantes (LSAS), con la finalidad de extraer el contaminante del suelo. Así como el
tratamiento del agua residual generada durante este proceso por medio de un tratamiento
biológico por un Biofiltro Aerobio Sumergible (BAS), esto para promover la degradación del
contaminante de una manera satisfactoria. Adicionalmente se llevaron a cabo estudios acerca
de las poblaciones microbianas involucradas durante el proceso, con el objetivo de conocer a
los microrganismos responsables de la degradación de los contaminantes.
2
2. Antecedentes
2.1 El Suelo y su importancia El suelo es uno de los recursos naturales más valiosos del mundo. Es esencial para todas las
formas de vida en este planeta ya que provee una matriz física, entorno químico, biológico y
posee la capacidad de proporcionar y ajustar las cantidades de agua, de nutrientes, aire y de
intercambio de calor para los organismos (Rosewell, 1999). Éste se puede definir como un
cuerpo natural formado por la alteración de las rocas presentes en la superficie terrestre,
sometidas a la actividad física, química y de los organismos vivos en un periodo prolongado de
tiempo (Ortiz et al., 2007). Estas características hacen del suelo un sistema altamente complejo,
como se muestra en la Figura 1, donde se puede observar que existen diversos materiales que
lo componen además de los espacios porosos, así como gases y líquidos, así se forman
interfaces sólido-líquido y líquido-gas donde, en general, se encuentran los microorganismos.
FIGURA 1: COMPLEJIDAD DEL SUELO (VALENCIA, ET AL., 2001).
El suelo es un recurso fundamental para la humanidad ya que suministra prácticamente todos
los alimentos que sostienen la población y proporciona el ecosistema de apoyo a la vida ya que
en él influyen los procesos hidrológicos y biogeoquímicos; regulan el intercambio de material,
energía, agua y gas en el sistema litosfera-hidrosfera y la biosfera-atmósfera (Anderson, 2010).
También es un recurso clave en el progreso humano ya que cuenta con la capacidad para
3
desarrollar una serie de funciones esenciales en la naturaleza de carácter medioambiental,
ecológico, económico y social (Ortiz et al., 2007).
Aproximadamente el 96% de la alimentación humana se obtiene a partir del suelo (Pimentel et
al., 1989). En este contexto se ha de tener en cuenta que no todos los suelos agrícolas son
fértiles y productivos. Lal (2009) estimó que, para que una población sea capaz de mantener un
nivel aceptable de sustento, se requieren de alrededor de 0,5 hectáreas de cultivo per cápita,
situación que, en la mayor parte de los países, no es posible de cubrir. La mala gestión y el mal
uso han degradado ya mayor parte del suelo productivo alrededor de todo el mundo.
Como recurso natural es clasificado como no renovable en comparación con el tiempo de la
vida humana (Lal, 2009) y, por tanto, es susceptible a que se desequilibre o deteriore por
diversos factores como los ciclos naturales terrestres o la contaminación.
La degradación del suelo es un proceso que disminuye su capacidad potencial para producir,
cuantitativa y cualitativamente, bienes y servicios, teniendo un desequilibrio de sus funciones
biogeoquímicas. Forma parte imprescindible en el desarrollo económico en países que son
grandes productores de alimentos. El uso de diversos agroquímicos, entre los que destacan en
cantidad los plaguicidas, constituye un riesgo potencial para su contaminación y la pérdida de
sus funciones fundamentales. Oldeman et al., (1991) sugieren que alrededor del 17% de la
superficie terrestre del planeta está degradada por la intervención humana. Las consecuencias
de la degradación de la tierra no sólo afectan el rendimiento de la tierra para la alimentación y
la producción de recursos, sino que también tienen graves consecuencias para el medio
ambiente.
2.2 Contaminación del suelo
La contaminación del suelo puede ser definida como la acumulación de una sustancia, ya sea
nativa o introducida, a un nivel perjudicial para el crecimiento y salud de los organismos
presentes en él, desde microorganismos hasta plantas y animales. Las sustancias consideradas
como contaminantes que se pueden encontrar son diversas y, en general, dependerán de la
actividad productiva a la que se encuentra sometido el suelo. La acumulación del contaminante
ocurre generalmente como consecuencia de actividades humanas (Towhid, 2014).
4
El suelo ejerce una función de protección natural de regulación de la contaminación ya que las
propiedades fisicoquímicas y biológicas controlan en gran medida los ciclos biogeoquímicos
superficiales, actuando como un reactor complejo que sirve de elemento protector de otros
medios más sensibles frente a los contaminantes (Meuser, 2013). Esto se realiza a través de
reacciones de complejación, reacciones de adsorción y desorción, reacciones de precipitación y
disolución, reacciones de óxido-reducción, reacciones ácido-base y reacciones derivadas de
procesos metabólicos. Todas estas reacciones están estrechamente controladas por
propiedades fisicoquímicas y biológicas del suelo como su textura, estructura, porosidad,
capacidad de intercambio catiónico, pH y la actividad microbiológica. Cuando esta capacidad se
supera, el suelo deja de ser eficaz como contención de la contaminación, pudiéndose dar el
caso de invertirse el proceso y a convertirse en una fuente de contaminación para los
organismos del suelo y para el medio que le rodea (Ortiz et al., 2007).
Es importante aclarar que distintos tipos de suelo van a reaccionar de forma diferente ante la
presencia de un mismo contaminante aun siendo la misma cantidad. Esta reacción estará
condicionada por factores que representen el grado de sensibilidad del suelo frente a la
agresión del o de los contaminantes y que está muy relacionada con autorregulación del suelo.
Así, la vulnerabilidad de diversos tipos de suelo frente a la contaminación depende no solo de la
intensidad de la contaminación, sino también de la velocidad con que se producen los cambios
negativos en las propiedades del mismo en respuesta a esa contaminación (Volke et al., 2002).
También es necesario considerar la biodisponibilidad del contaminante o su posible asimilación
por los organismos presentes en del suelo, la movilidad y la persistencia. Los agentes
potencialmente contaminantes del suelo están fundamentalmente asociados a residuos
derivados de actividades industriales, mineras, agrícolas y ganaderas (Ortiz et al., 2007). Las
categorías de mayor importancia en los contaminantes del suelo son: Compuestos orgánicos
persistentes, metales pesados e hidrocarburos.
2.3 Plaguicidas
Una plaga es un organismo vivo que se degrada la salud, el valor, utilidad o condición de otro
organismo, una estructura o un lugar (Towhid, 2014). Pueden ser plantas, hongos, algas,
5
animales vertebrados, invertebrados o microorganismos tales como bacterias, mohos, lodos, y
hongos, para su control se utilizan en consecuencia los plaguicidas. De acuerdo a la
Organización Mundial de la Salud (OMS), los plaguicidas son definidos como compuestos
químicos que se utilizan para matar las plagas, incluidos insectos, roedores, hongos y plantas no
deseadas. Ellos pueden ser naturales o productos químicos sintéticos, mezclas de éstos, o los
mismos organismos vivos que actúan como agentes de control biológico.
Los plaguicidas pueden ser clasificados de diversas formas, siendo una de las más aceptadas la
que se muestra en la Figura 2. En agricultura los plaguicidas se conocen mayormente de
acuerdo a su organismo que controla. El uso de plaguicidas en la agricultura ha ido en constante
aumento durante las últimas décadas.
Los plaguicidas ofrecen una variedad de beneficios a la sociedad en el sector agrícola, como son
el incremento de la producción de los cultivos y el combate de las infestaciones de insectos
(Tennefy, 2008), y en el sector salud para el control de algunas enfermedades causadas por
vectores, como la malaria y el paludismo; es por esto que su uso ha ido aumentando en las
últimas décadas.
México es el mayor consumidor de plaguicidas para el sector agrícola en Latinoamérica. La
aplicación intensiva de plaguicidas sintéticos se inició en el país en 1948, con la introducción de
Organismo que controla
•Insecticida
•Bactericida
•Fungicida
•Antibiotico
•Herbicida
•Rodenticida
Modo de acción
•Por contacto
•sistémico
•fumigante
•repelente
Composición química
•Organicos•Organoclorados
•Carbamatos
•Organofosforados
•Inorganicos
•Biológicos
FIGURA 2: CLASIFICACIÓN DE PLAGUICIDAS (CALVA Y TORRES, 2008).
6
diclorodifeniltriclorometano (DDT) y, posteriormente, con la aparición de otros plaguicidas
organoclorados (Albert, 2005). Desde entonces se han incrementado los usos y diversidad de
plaguicidas comerciales. La cantidad real de plaguicidas que se aplican a los cultivos no se
conocen con certeza, pero algunas estimaciones realizadas indican que se consume un
aproximado de 50,000 toneladas anuales. De acuerdo a Albert (2006), el 70% del DDT usado en
México se concentran en las los estados de Colima, Puebla, Sinaloa y Veracruz.
TABLA 1: CARACTERÍSTICAS GENERALES DE PLAGUICIDAS
Tipos de plaguicida Características Ejemplos
Organoclorados
Solubles en lípidos se acumulan en los tejidos
grasos de los animales, son transferidos a través
de la cadena alimentaria, tóxicos para gran
variedad de animales; persistentes a largo plazo.
DDT, aldrín, lindano
mirex.
Organofosforados
Solubles en agua, se infiltran hasta alcanzar las
aguas subterráneas; menos persistentes que los
organoclorados; son absorbidos por las plantas.
Malatión, paratión.
Carbamatos
Derivados de los ácidos carbamáticos, matan a un
espectro limitado de insectos pero son altamente
tóxicos en vertebrados, su persistencia es
relativamente baja.
Servin, carbaril.
En la cuestión de salud, datos de la OMS (2012) revelan que la toxicidad relacionada con el
manejo y aplicación de plaguicidas se ve relacionado con aproximadamente 37,000 casos de
cáncer anuales en el mundo. En México, los efectos a la salud de tipo agudo son, de manera
general, los más considerados en comparación con los de exposición prolongada. Sin embargo,
en las últimas dos décadas han tomado importancia los efectos crónicos debidos a la exposición
de plaguicidas y por ello se ha prohibido su uso desde el año 2002 (Fernandez et al., 2004).
El Instituto de Medicina Forense del Estado de Veracruz ha realizado diversos estudios
relacionados con los efectos de los plaguicidas en la salud y ha llevado a cabo un monitoreo
permanente de los niveles de plaguicidas en los habitantes de diversas zonas cercanas. Estos
7
investigadores encontraron que la población mostró niveles altos de plaguicidas en sangre y
tejido adiposo, en comparación con los habitantes que no se encuentran cercanos a la zona
(Waliszewski et al., 1995). Otros estudios han revelado la presencia de plaguicidas en mujeres
con carcinoma mamario, encontrando una clara correlación entre los niveles de plaguicidas
presentes en sangre y tejido adiposo contra la enfermedad desarrollada (Waliszenwski et al.,
2003).
2.3.1 DDT y sus metabolitos
Los plaguicidas organoclorados son considerados altamente persistentes porque son
estructuralmente estables en el medio ambiente y pueden resistir a la degradación. Esta
capacidad de los plaguicidas organoclorados les confiere la cualidad de ser eficaces y, como
consecuencia, ampliamente utilizados.
El DDT, representado en la Figura 3, es un plaguicida organoclorado, considerado como
insecticida, que fue utilizado de forma exhaustiva para actividades agrícolas y el control de
vectores a partir de la década de los 40. Estructuralmente es altamente estable por la presencia
de los anillos aromáticos además de su alto contenido de cloros, haciendo de esta molécula un
FIGURA 3: ESTRUCTURA DEL DDT; •CARBONO, ○HIDRÓGENO, • CLORO (ELABORACIÓN PROPIA)
8
compuesto muy persistente, teniendo hasta periodos entre 10 y 20 años para su
mineralización, ya que sus metabolitos son igualmente persistentes (Wijeyaratne, 1993). Es por
esto que la exposición a estos puede llegar a ser crónica.
El DDT y sus metabolitos han llegado a identificarse en todas los compartimientos ambientales
(agua, aire, suelo, sedimentos) y en todas las regiones; son compuestos que se biomagnifican y
bioacumulan una vez que ha entrado dentro de la cadena trófica (Calou, 1993). La degradación
inicial del DDT ocurre generalmente por las 3 rutas distintas (Figura 4), donde se involucra un
ataque directo a la porción alifática del compuesto. Los metabolitos mayoritarios son el DDD
para la vía anaerobia, DDE para la vía aerobia, y dicofol.
Cl
Cl
Cl
Cl Cl
ClCl
Cl Cl
ClCl
Cl Cl
OH
Cl
Cl
Cl
Cl Cl
DDD
DDE
Dicofol
Deshidrodecloración
Oxidación
Decloración
reductiva
FIGURA 4: DDT Y SUS METABOLITOS PRINCIPALES (RYAN, 1995)
2.4 Contaminación del suelo por plaguicidas
La contaminación generada por el uso indiscriminado de plaguicidas ha demostrado ser un
problema no únicamente de salud, sino también medioambiental, ya que en su mayor
proporción son contaminantes altamente persistentes en el ambiente. La Organización de
Naciones Unidas (ONU) ha estimado que sólo el 1% de los componentes activos presentes en
9
los plaguicidas usados en la agricultura, realizan la función de control de plagas, mientras que el
resto se dispersa por diversas vías en el ambiente.
Debido a sus características químicas, son un tipo de contaminante que ha demostrado tener
resistencia variable a la degradación fotoquímica, química o biológica con tendencia a persistir
en diversos compartimientos ambientales (Albert, 1998). En ese sentido, el suelo es
gravemente afectado teniendo en consecuencia el deterioro, la disminución de su actividad,
fertilidad y es el puente de contaminación hacia los cultivos. Por estas razones, es necesario
contar con métodos y tecnologías de tratamiento efectivos para remover y degradar los
plaguicidas presentes en suelos contaminados.
Dinámica de
plaguicidas
Absorción por
plantas
Degradación
fotoquímicaAcumulación en el suelo
Depositación
atmosférica
Volatilización
BiodegradaciónLixiviación
Asimilación
microbiana
Movilidad de cultivos y
plagas
Difusión
Erosión e
infiltración
FIGURA 5: DINÁMICA DE LOS PLAGUICIDAS PRESENTES EN EL SUELO (READAPTACIÓN DE ANDREU Y
COLABORADORES (2004) Y TOWHID (2014); ELABORACIÓN PROPIA).
En la Figura 5 se presenta la dinámica general de los plaguicidas una vez que se han dispuesto
en el suelo. Las formas más importantes de propagación de los plaguicidas en el ambiente son
la erosión o infiltración y la volatilización por la acción del viento. La dispersión por infiltración
contamina el suelo debajo del lugar de almacenamiento y eventualmente puede también
contaminar las aguas subterráneas y superficiales. Por su parte, la volatilización por la acción
10
del viento contamina la superficie de la zona circundante (FAO, 2012). Los residuos de
plaguicida en el aire pueden existir en forma gaseosa o ser enlazados o atrapados por las
partículas en suspensión (Jantunen et al., 2000).
Adicionalmente, se ha reportado que el cambio climático contribuye en cierta medida la
movilidad de los plaguicidas, ya que la plagas tienden a extender o moverse de su entorno
natural, ocasionando que en una zona determinada, se tenga que usar otro tipo de plaguicidas
para su control (Chen et al., 2001). Los cultivos agrícolas también participan en el movimiento
de aquellos plaguicidas que son aplicados para su protección, ya que las plantas son
susceptibles de retenerlos en diversas partes de su estructura (tallo, hojas y frutos) (Bro-
Ramunsen, 1996).
En México se ha demostrado la existencia de contaminación ambiental por residuos de
plaguicidas organoclorados y organofosforados (Waliszewski et al., 2003; Wong et al., 2008;
Cantú et al., 2011). Los plaguicidas presentes en el aire son absorbidos por las plantas mientras
que los que se encuentran en el suelo se movilizan mediante el transporte activo interno,
permitiendo su acumulación especifica en las semillas (Waliszenwski et al., 2003).
Se han desarrollado diversas normatividades en varias partes del mundo, pero existe muy poca
información con respecto a las cantidades y distribuciones que existen en diversos países; a
pesar de ello, se conocen algunos límites máximos permisibles de diversos plaguicidas, en
particular en las algunas regiones y ciudades de Estados Unidos, España, Canadá y Chile (Tabla
2). Se puede observar que pertenecen a diversos tipos de suelos (clasificados en Residencial,
Urbano, Industrial y Agrícola) y es importante recalcar entre los diferentes tipos de plaguicidas
considerados en ellos así como la diferencia de valores considerados como los máximos, esto se
observa claramente al comparar los suelos industriales, donde Canadá tiene un límite máximo
de 12 mg/kg, mientras que el de España es de 219 mg/kg y Estados Unidos de 7004 mg/kg.
Chile tiene la restricción más fuerte en sus suelos agrícolas con un máximo de 0.56 mg/kg.
11
TABLA 2: LÍMITES MÁXIMOS DE PLAGUICIDAS PRESENTES EN SUELO (mg/kg)
Compuesto
USA España Canadá Chile
Regiones 3,6 y 9 New York
Residencial Industrial NR Urbano Industrial Residencial Industrial Agrícola
HCB 0.3 1.1 0.1 1
α-HCH 0.077 0.27 0.11 0.1 1
β-HCH 0.27 0.96 0.2 0.1 1
Lindano 0.52 2.1 0.06 0.1 1
Clordano 0.54 0.1 1
Heptacloro 0.11 0.38 0.1
Aldrin 0.029 0.1 0.041 0.1 1 0.02
Endrin 18 180 0.1 0.1 1
Dieldrin 0.003 0.11 0.044 0.1 1 0.02
DDT (Total) 0.1 1 0.7 12 0.5
p,p DDT 1.7 7 2.1
p.p DDD 2 7.2 2.9 2 20
p,p DDE 1.4 5.1 2.1 7 70 0.02
Endosulfan (Total) 370 3700 6 60
Endosulfan I 0.9 6 60
Endosulfan II 0.9
Endosulfan sultato 1
Metoxicloro 310 3100
Mirex 0.027 0.096
Totales 704.436 7004.416 11.095 21.9 219 0.7 12 0.56
La ausencia de legislación acerca de la contaminación por plaguicidas en suelos es evidente en
diversos países en vías de desarrollo. En México no existe una normatividad ambiental que
regule la concentración de los plaguicidas presentes en suelo. Sin embargo, se pueden
encontrar diversos informes con la finalidad de llegar a una propuesta para su legislación, así
como para el complimiento del Convenio de Estocolmo, como el Plan Nacional de
Implementación presentada en el año 2006 (Albert, 2006).
2.5 Tecnologías desarrolladas para la remoción de contaminantes del suelo
La presencia de diversos contaminantes en el suelo, incluyendo los plaguicidas, es una
preocupación creciente, y por ello se han desarrollado diferentes tratamientos para su
remoción.
12
La rehabilitación de suelos contaminados comprende un conjunto de procedimientos que,
mediante la contención, retirada o destrucción de las sustancias contaminantes, permite la
recuperación total o parcial de las funciones del suelo. El gran número de técnicas existentes
puede agruparse en función de sus características de operación o finalidad: Tratamientos
fisicoquímicos o biológicos (Volke et al., 2002). Los tratamientos que persiguen la eliminación
del riesgo mediante la transformación de los contaminantes del suelo en productos no
peligrosos emplean procesos complementarios para lograr su finalidad.
TABLA 3: MEDIDAS PARA LA REMEDIACIÓN DE SUELOS (MEUSER, 2013)
+ APLICACIÓN USUAL, (+) APLICACIÓN EXTRAORDINARIA, - NO APLICA.
Tratamiento in situ on site off site
Excavación y disposición de tierra o reciclado - - +
Cubierta superficial (Geotextil y bentonita) + - -
Sellado + - -
Instalación de barreras laterales + - -
Solidificación (base de cemento) + + (+)
Asfaltado - + (+)
Vitrificación + (+) (+)
Estabilización + - -
Lavado de suelos (+) + +
Biorremediación + + +
Fitorremediación + - -
Tratamiento térmico (+) - +
Electro-remediación + - (+)
De acuerdo con la ubicación del suelo durante su tratamiento (Tabla 3) existen dos tipos de
técnicas, las que se aplican sobre el suelo contaminado en su posición de origen, in situ, y las
que se emplean con posterioridad a la excavación del terreno, ex situ. Además, los tratamientos
ex situ pueden llevarse a cabo sobre el propio terreno (on site) o en otro lugar (off site).
2.5.1 Tratamientos Fisicoquímicos
Se utilizan generalmente cuando las propiedades fisicoquímicas de los contaminantes y las
características del suelo son apropiadas para la separación de estos. Son altamente efectivas y
con la ventaja que suelen efectuarse en periodos de tiempo muy cortos; aunque los costos
pueden incrementar dependiendo del tipo de tratamiento que requiera el contaminante a
13
separar (Volke et al., 2002; Towhid, 2014). Entre las tecnologías más destacadas se encuentran
la electro-remediación, el lavado de suelos y la estabilización.
2.5.2 Tratamientos Biológicos
En general, los tratamientos biológicos son preferidos para la remediación de la contaminación
en suelos porque son tratamientos tecnológicos de bajo costo, pueden degradar los
contaminantes de forma efectiva (Torres et al., 2012) y por tener una baja afectación a la flora y
fauna nativa de los sitios (Liu et al., 2007). En México se han realizado estudios asociados a las
características fisicoquímicas, microbiológicas, de micronutrientes y otro tipo de indicadores de
suelos para determinar si se pueden llevar a cabo los procesos de biorremediación
determinando si existen los niveles necesarios de nutrientes en la matriz de suelos (Escobar et
al., 2012).
2.5.3 Acoplamiento de sistemas de tratamiento
Si bien los tratamientos fisicoquímicos y biológicos pueden ser aplicados de forma individual y
dar resultados exitosos, en algunos casos es necesario acoplar diversos tratamientos para una
mejora en la eficiencia de remoción o ya sea porque se requiere un tiempo definido breve para
llevar a cabo el tratamiento y otras razones, en particular, la económica. Se conocen varios
casos de trenes de tratamiento que son efectivos para el tratamiento de efluentes
contaminantes, los más conocidos son los de aguas residuales.
En este sentido y de igual forma que para el tratamiento de aguas, existen diversos
tratamientos utilizados para suelos contaminados con diversos componentes como
hidrocarburos, metales pesados y plaguicidas que han comprobaron ser exitosos (Volke et al.,
2002; Torres, 2012).
Se ha demostrado que el acoplamiento de diversos sistemas pueden mejorar las remociones de
los contaminantes a comparación de sus usos individuales, como lo son los tratamientos de
lavados de suelo con surfactantes usando técnicas de oxidación avanzadas (Bandala et al.,
2007; Bandala et al., 2012), o acoplados a algún sistema biológico para el tratamiento (Zacarias
et al., 2013)
14
De estas técnicas se destaca primordialmente el lavado de suelos porque provee una
alternativa proactiva para la extracción de diversos contaminantes, como los plaguicidas, a un
costo considerable y en un corto periodo de tiempo.
En este trabajo se propuso el uso de un sistema acoplado de Lavado de Suelo Asistido con
Surfactantes (LSAS) naturales y un subsecuente tratamiento de las aguas residuales que se
generaron en este proceso por medio de un Biofiltro Aerobio Sumergible (BAS).
2.6 Lavado de Suelo Asistido con Surfactantes (LSAS)
El lavado de suelo es una técnica de tratamiento que puede ser utilizada para remover los
contaminantes en el mismo mediante una extracción utilizando una solución acuosa; con esto
se logra que la solución acuosa (agua de lavado) arrastre los contaminantes, quedando el suelo
limpio. El agua contaminada generada (agua generada) se separa entonces para un tratamiento
posterior. Se han realizado diversos estudios para suelos con diferentes tipos de contaminantes
como hidrocarburos del petróleo, metales y plaguicidas, a escalas laboratorio, piloto y en escala
real, teniendo resultados alentadores (Torres et al., 2012). En la Tabla 4 se pueden encontrar
los tipos de contaminantes que son susceptibles a ser removidos por medio de esta técnica.
TABLA 4: TIPOS DE CONTAMINANTES FACTIBLES DE REMOVER POR LSAS.
Tipo de contaminante Ejemplos
Solventes clorados
Tetracloroetileno, tricloroetileno, 1,1,1-tricloroetano, etc.
Solventes aromáticos
Benceno, tolueno, xileno, etilbenceno.
Hidrocarburos volátiles o semivolátiles
Gasolina, diésel, turbosina, queroseno, etc.
Constituyentes semivolátiles SVOCs
Bifenilos policlorados, policíclicos aromáticos, crudo, etc.
Metales
Arsénico, cromo, níquel, plomo, etc.
Radionucleótidos
Uranio, cesio, torio, radio, etc.
Plaguicidas
Metilparatión, linurón, 2,4-D, etc.
15
La eficiencia de la remoción del contaminante dependerá y por limitación de la baja solubilidad
de los compuestos orgánicos hidrofóbicos. Se ha demostrado que el uso de surfactantes
aumenta considerablemente la disponibilidad del contaminante a ser degradado por los
microrganismos (Torres et al., 2007). En este método el contaminante pasa del suelo al agua,
por lo cual se han encontrado diversas ventajas en su tratamiento por medios biológicos, esto
porque el contaminante se encuentra más biodisponible en la matriz acuosa.
2.6.1 Surfactantes
Los surfactantes son moléculas o iones anfifilicos, por lo que una parte de su estructura es
hidrofóbica y otra hidrofílica. La parte que corresponde a la región hidrofóbica, también
llamada cola, es generalmente una cadena de hidrocarburo (mayores a 12 átomos de carbono)
y la región hidrofóbica o cabeza es la región iónica o polar (Riojas et al., 2011).
Los surfactantes son sustancias muy versátiles siendo su principal característica alterar las
propiedades de una solución, ya que poseen actividad superficial o interfacial, siendo la
propiedad más importante de estos la capacidad de adsorberse en interfases: líquido-gas,
líquido-líquido y líquido-sólido, cambiando sustancialmente las energías de interacción entre las
fases de dichos sistemas, por eso también son denominados tensoactivos. Como se muestra en
la Figura 6 pueden clasificarse como aniónicos, catiónicos, no iónicos (Torres, 2012).
FIGURA 6: DIVERSAS CARGAS EN LOS SURFACTANTES (RIOJAS ET AL., 2011).
16
El uso de surfactantes en un proceso de lavado tiene como objetivo trasladar el contaminante
de una fase sólida a un medio acuoso. Presentan un comportamiento químico especial al
ponerse en contacto con la matriz de suelo y por ello es que pueden utilizarse en el lavado de
suelo contaminado. El tipo o mezcla de surfactantes utilizados, así como su dosis, empleado en
un proceso de remediación, debe determinarse por medio de procedimientos experimentales,
ya que los suelos de distintas regiones pueden presentar características diferentes. En este
sentido deben identificarse las propiedades del suelo contaminado para ajustar el tratamiento,
luego a los aspectos teóricos y prácticos que las rigen (Riojas et al., 2001).
Actualmente la tendencia internacional del LSAS recurre al uso de surfactantes naturales, los
cuales pueden ser de dos tipos: a) producidos por microorganismos y b) productos naturales y
derivados (Figura 7). Las características deseables en un surfactante incluyen biodegradabilidad,
baja o nula toxicidad, solubilidad a bajas temperaturas, baja adsorción en el suelo y el uso de
concentraciones efectivas en concentraciones por debajo del 3% (Hernández et al., 2013).
Diversos surfactantes de origen natural cumplen con estas características y no afectan de
manera riesgosa al entorno. Se han realizado estudios que demuestran que los surfactantes
naturales como la goma guar, la goma de algarrobo y la goma de mezquite presentan
excelentes resultados de remoción con respecto a los surfactantes sintéticos (Torres et al.,
2012).
17
FIGURA 7: ESTRUCTURAS MOLECULARES DE LAS GOMAS UTILIZADAS COMÚNMENTE EN EL LSAS, A) MEZQUITE, B) GUAR Y C) HPTAC-GUAR, TAMBIÉN CONOCIDA COMO COSMEDIA.
2.7 Tratamiento de efluentes por Biofiltro Aerobio Sumergido (BAS)
El lavado de suelos genera un agua residual particular, de la cual se conoce el tipo de
contaminante que se ha de remover para poder disponer el agua de manera adecuada. En este
contexto, la biofiltración es un proceso considerado medioambientalmente amigable, consiste
en un proceso en el cual se remueven cantidades considerables de contaminantes que
subsecuentemente son metabolizados por los microorganismos presentes en el sistema
(Zacarías et al., 2013). Esto sucede durante el proceso de filtración, los microorganismos de
diversos tipos se desarrollan en una superficie inerte del filtro y forman una biopelícula (Singh
et al., 2003).
Existen entonces tres procesos biológicos que pueden ocurrir en un biofiltro:
la fijación de microorganismos,
el crecimiento del microorganismo y
la descomposición y desprendimiento de los microorganismos.
18
El éxito de un biofiltro depende del crecimiento de la biopelícula y su mantenimiento en la
superficie del material inerte (Singh et al., 2003). Este sistema tiene la particularidad de que
están presentes las 4 fases: La sólida o medio de soporte, el líquido o efluente a tratar, el medio
gaseoso que promueve la aerobiosis y, la parte fundamental, la biológica. Esto hace que este
sistema sea altamente complejo.
La formación de la biopelícula es la etapa fundamental del proceso. La arquitectura de las
biopelículas es el resultado de mezclas de varios microorganismos con diferentes hábitos de
crecimiento que habitan en condiciones similares, entre ellas las que son capaces de segregar
exopolisacarido, un biopolímero al cual son capaces de adherirse otros microorganismos que no
tiene esta capacidad (Figura 8), así podemos distinguir claramente dos capas: la anaerobia que
se encuentra unida al soporte y en la cual ya no se difunde el oxígeno, y la aerobia que se
encuentra en contacto directo con el fluido a tratar.
FIGURA 8: BIOPELÍCULA A) CARACTERÍSTICAS (ELABORACIÓN PROPIA), B) MICROGRAFÍA DE UNA BIOPELÍCULA (BARRAGÁN ET AL., 2007)
19
Existe una relación fundamental entre su estructura, organización y función. La diversidad
estructural refleja la adaptación de los microorganismos a un rango diverso de circunstancias
físicas y químicas a las que se somete la superficie (Caldwell et al., 1995), también se ha
determinado que la resistencia de la biopelícula surge de la heterogeneidad: los microbios más
próximos al líquido que la rodea tienen un mayor acceso a los nutrientes y el oxígeno en
comparación con aquellos en el centro del material inerte (Ceri et al., 2005).
La destrucción biológica de compuestos xenobióticos es contribución de metabolismo
microbiano que los convierten a CO2 u otros compuestos orgánicos. Los microorganismos
desempeñan un papel esencial en la bioconversión y la ruptura total de plaguicidas (Latha,
2012). La capacidad de los microrganismos para degradar plaguicidas es controlada por la
biodisponibilidad del contaminante y por la capacidad del microrganismo de utilizar el
contaminante como sustrato o co-sustrato (Rama et al., 2011). En ecología microbiana, la
nutrición es el principio de selección natural en los ambientes contaminados; cuando los
microrganismos indígenas se enriquecen por adición de algún contaminante, en este caso un
xenobióticos, o un inóculo es adicionado al suelo, la supervivencia de estos dependerá de la
capacidad de los microorganismos de utilizar este recurso (Ryan, 1995). La inoculación del suelo
con los mismos microorganismos es altamente recomendable ya que provienen de la misma
microflora indígena del sitio, los microrganismos provenientes del suelo de forma nativa no son
capaces de metabolizar los contaminantes a los que se ha visto sometido ya que son
potenciales fuente de energía, entonces es posible que la dinámica ambiental a la que se
pueden ver sometidos pueda ser exitosa, desde la perspectiva que la competencia por el
recurso no exista.
20
FIGURA 9: RUTA PROPUESTA PARA LA DEGRADACIÓN DE DDT POR BACTERIAS (ROCHKIND ET AL., 1987)
Se ha reportado la las rutas para la biodegradación de DDT por medio de bacterias y hongos de
donde se destacan Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae, Klebsiela
pneumonia, entre otras. (Aislabie et al., 2010). En la Figura 9 puede observarse una ruta general
para la decloración de la parte alifática del compuesto llevado a cabo en condiciones
anaerobias; en el caso aerobio se tiene que tomar en cuenta la vía de DDT hacia DDE, que se
considera como uno de los pasos terminantes de la reacción. Algunas bacterias de coliformes
intestinales de mamíferos tienen la capacidad de llevar a cabo esta reacción como E. coli y E.
aerogenes.
Cl
Cl
Cl
Cl Cl Cl
O
Cl Cl
O O
OH
Cl
C
+ +OH2 CO2
DDT DBP Dicofol4CPAA
FIGURA 10: RUTA DE DEGRADACIÓN DE DDT PROPUESTA PARA PSEUDOMONAS SPP (ADAPTADO DE LATHA, 2012).
21
En la Figura 10 se puede observar una ruta de degradación que siguen algunas especies de
Pseudomonas spp que consiguen incorporar un oxígeno a la porción alifática, logrando de esta
forma aumentar la solubilidad en agua de la sustancia.
Cl
Cl
Cl
Cl Cl
OH
OH
Cl
Cl
Cl
Cl Cl
OH
OH
Cl
Cl
Cl
Cl Cl
O
OH
OH
Cl
Cl
Cl
Cl Cl
C
Cl
CO OH
Ácido 4-clorobenzóico
DDT
FIGURA 11: RUTA DE DEGRADCIÓN DE DDT QUE SIGUE ALCALIGENES SPP (ADAPTADO DE LATHA, 2012).
En el caso de las aguas generadas contaminadas con plaguicidas, se ha comprobado
ampliamente la biodegradación de estos por microrganismos como: Pseudomona fluorecens,
Pseudomona aeroginosa, Bacillus sp, Chrysteubacterium joostei, Klebsiela pneumonia (Bandala
et al., 2006; Rama et al., 2011).
22
3. Justificación
El uso de agentes agroquímicos para asegurar la producción de los cultivos con fines
alimenticios ha tenido como consecuencia una sobrexposición de plaguicidas a diversos
compartimientos ambientales, entre los cuales destaca el suelo.
Los problemas medioambiental y de salud que surgen por la persistencia de algunos
plaguicidas, en específico el DDT y sus metabolitos, continúan agravando conforme aumente su
uso incontrolado que implica la disminución de la capacidad productora del suelo y una
exposición crónica de los plaguicidas en la población. Una de las posibles soluciones requiere
del desarrollo de tecnologías adecuadas y eficientes para el tratamiento y la rehabilitación del
suelo.
El LSAS naturales es un método prometedor por su versatilidad de aplicación para diversos
contaminantes, la rapidez y el costo accesible. El acoplamiento del lavado a un sistema de
tratamiento biológico, como lo es un BAS, complementa de manera adecuada el sistema para
lograr la degradación eficiente de los compuestos contaminantes, para ello la alternativa más
adecuada es la utilización de un consorcio proveniente del sitio contaminado a tratar.
23
4. Hipótesis
El acoplamiento del LSAS naturales y un BAS, permitirá una eficiente remediación de un suelo
contaminado con plaguicidas y el tratamiento de las aguas residuales generadas en el proceso.
24
5. Objetivos
5.1 Objetivo general
Evaluar el desempeño de un sistema de LSAS de un suelo contaminado con plaguicidas (DDT y
sus metabolitos) empleando surfactantes naturales acoplado a un BAS para tratar las aguas
generadas en el proceso de lavado previo.
5.2 Objetivos específicos
Realizar la caracterización microbiológica y fisicoquímica de un suelo contaminado
con plaguicidas (DDT).
Determinar el tipo de surfactante natural (Mezquite, guanábana, chirimoya, guar,
HPTAC-guar, flamboyán natural, flamboyán derivado) y la dosis (0.005%, 0.01%,
0.5%, 0.1%, 0.25%) de surfactante para el lavado de suelo a una escala de 10 L.
Tratar las aguas generadas en el lavado por medio de un biofiltro aerobio sumergido
empacado con tezontle a una velocidad de flujo de 0.015 L/min.
Determinar la evolución microbiana del BAS antes y después del tratamiento de las
aguas por medio de pirosecuenciación.
25
6. Metodología
La metodología se dividió en 4 etapas para alcanzarlos objetivos específicos antes descritos.
6.1 Etapa 1: Selección y caracterización de un suelo contaminado con plaguicidas
Se colectaron diversas muestras de suelo agrícola, susceptibles a estar contaminadas, de
diversas unidades agrícolas pertenecientes al Ejido de la Finca, Estado de México; las muestras
se tomaron a una profundidad aproximada de 5 a 10 cm (Wong et al., 2008; Ortiz et al., 2010).
Las características determinadas del suelo fueron: densidad real, pH y humedad (Torres et al.,
2012). La determinación de la concentración de plaguicidas fue por medio de los métodos de
cromatografía de gases EPA 8081A-1996 para plaguicidas organoclorados presentes en suelo y
EPA 8141A-1996 para plaguicidas organofosforados presentes en suelos (Laboratorios ABC).
La caracterización microbiológica proximal se realizó por métodos tradicionales de
microbiología (morfología y tinción de gram) y cuenta viable en placa; los microorganismos
encontrados se cultivaron en caldo nutritivo (120 rpm, 28°C, 48h) para su crecimiento con la
finalidad de preparar un inóculo semilla para el BAS que se utilizó el tratamiento de las aguas
generadas en el proceso de lavado.
6.2 Etapa 2: Identificación del surfactante y dosis óptimas a utilizar en el lavado de suelo
El efecto y tipo de surfactante adecuado para el suelo estudiado se determinó a partir de
sistemas cerrados y en microcosmos (Figura 10), donde muestras de 6 g de suelo contaminado
del sitio se pusieron en contacto con 20 mL de solución de surfactante/agua a una
concentración de 0.1%.
26
FIGURA 10: PRUEBAS EN MICROCOSMO DE LAVADO.
Para la identificación del tipo de surfactante a utilizar, se probaron 7 surfactantes de origen
natural y derivados: mezquite, chirimoya, guanábana, flamboyán nativo, flamboyán derivado,
guar y HPTAC-guar. Los microcosmos se sometieron a agitación constante a una velocidad de
100 rpm por 24 horas a una temperatura de 28ºC (Torres et al., 2012).
Una vez identificado el surfactante a utilizar, se procedió a la determinación de la dosis óptima
de surfactantes, que fueron 0.005, 0.01, 0.05, 0.1 y 0.25%, esto porque se ha demostrado que
en concentraciones más altas, las viscosidades causan problemas durante el proceso de lavado
(Torres et al., 2007). En ambos procesos se utilizó como blanco de lavado agua destilada.
6.3 Etapa 3: Lavado de suelo a escala 10 L y caracterización del agua residual generada durante el lavado de suelo.
Determinados tanto surfactante a utilizar como dosis óptima del mismo, se llevó a cabo el
lavado de 10 L, donde aproximadamente 5 kg suelo del sitio de estudio (M003) previamente
cernido en malla americana 10 (< 2mm), se enriqueció con 100 ppm DDT dejándolo alcanzar el
equilibrio por 20 días agitándose diariamente por un tiempo de 3 minutos. El agua de lavado se
preparó utilizando la dosis óptima calculada experimentalmente en la etapa anterior. El lavado
se llevó a cabo en frascos de 5 litros, utilizando 2 periodos de lavado de 90 minutos cada uno, a
la velocidad de 100 rpm y temperatura de 28°C (Zacarias et al., 2013).
27
El agua generada por el lavado de suelos se caracterizó por medio de las pruebas básicas de
aguas residuales Demanda Química de Oxígeno (DQO), Demanda Bioquímica de Oxígeno
(DBO5), sólidos totales (ST), pH, conductividad y turbidez de acuerdo a la metodología AWWA,
APHA y WPCE (1989).
La extracción de plaguicidas presentes en el suelo se llevó a cabo antes del lavado y al final del
mismo por los métodos de extracción con solventes orgánicos EPA 8081A-1996 para plaguicidas
organoclorados presentes en suelos y el EPA 3350C para el caso de aguas. La determinación de
la concentración de plaguicidas presentes llevó a cabo por medio de los métodos de
cromatografía de gases EPA 8081A-1996 para plaguicidas organoclorados.
El agua de lavado generada se dividió en 5 porciones y se enriquecieron con diversas cantidades
de DDT (100, 200, 300 y 500 ppm) y en uno de los casos se agregó la concentración de 0.5% de
surfactante adicional. Se obtuvieron de esta forma 5 diferentes aguas generadas con diferentes
concentraciones de DDT.
6.4 Etapa 4: Inoculación, operación y caracterización microbiológica del BAS
Se utilizaron dos columnas (A y B) empacadas con soporte de tezontle (piedra volcánica de alta
porosidad) que ha demostrado tener las características adecuadas para el crecimiento de
biopelículas (Torres et al., 2012). La Figura 11 describe las dimensiones y características de
ambas columnas; cada columna se empacó con 270 gr de tezontle blanco que de forma previa
se pulverizó y cernió en una malla americana número 10 (< 2mm). El volumen de operación del
BAS se determinó a 300 mL. Para el tratamiento del agua generada del lavado, la columna se
trabajó a temperatura ambiente y velocidad de flujo ascendente de 0.015 L min-1.
28
FIGURA 11: MEDIDAS DEL BAS
La inoculación de las columnas se realizó con los microrganismos preadaptados del sitio; el
inóculo semilla cultivado previamente en caldo nutritivo (Etapa 1) se llevó hasta 5 L. La
inoculación de la columna se realizó haciendo pasar el inóculo por un periodo de 5 días hasta
alcanzar una biomasa suficiente y visible en las paredes del tezontle; posteriormente se realizó
la etapa de selección haciendo circular por ambas columnas el agua de lavado a 100 ppm de
DDT por un periodo de 10 días antes del inicio de la operación (Bandala et al., 2005).
El tratamiento de las aguas de lavado se realizó posterior al proceso de inoculación. Las
diferentes aguas generadas fueron tratadas de forma subsecuente y en paralelo en ambos
biofiltros, con diversas concentraciones de DDT (100, 200, 300 y 500 ppm) y una de 100 ppm
DDT con 0.5% de surfactante. Ambas columnas (denominadas A y B) se alimentaron en lote
durante un periodo de 10 días para cada agua de lavado generada (Bandala et al, 2007).
29
En la columna A se trataron las aguas de 100 ppm DDT, 100 ppm y 0.5% de surfactante y un
blanco de adsorción; en la columna B se trataron las aguas de 200 ppm, 300 ppm y 500 ppm
DDT.
El monitoreo realizado incluyó la medición diaria de los parámetros: DQO, pH, conductividad,
turbidez y color. Las mediciones de plaguicidas y UFC·g-1 se realizaron los días 0, 3, 5, 7 y 10 de
cada tratamiento.
La caracterización microbiológica del biofiltro durante su operación se realizó por
pirosecuenciación y DGGE.
FIGURA 12: DETALLE DE UNA COLUMNA UTILIZADA PARA BAS.
30
7 Resultados y discusión
7.1 Etapa 1: Selección y caracterización de un suelo contaminado con plaguicidas
La localidad de Ejido de la Finca está situada en el municipio de Villa Guerrero, estado de
México. Consta de una población de 1042 habitantes (INEGI, 2010). La población
económicamente activa es del 29.17% y el sector agrícola es la principal ocupación, lo que
constituye un 87.04% de la actividad productiva. Se tiene conocimiento de que en este sitio los
principales cultivos corresponden a los de la flor de gladiola y fresas en sus variedades de
Camino Real y de Festival (Figura 14). Adicionalmente se sabe que se han utilizado diversos
tipos de plaguicidas para el control y mitigación de plagas durante un extenso periodo de
tiempo.
FIGURA 12: CULTIVOS DE FRESA DEL SITIO DE ESTUDIO.
En la Figura 15 se puede observar la localización de los sitios muestreados. Se tomaron un total
de 11 muestras, todas de diversas unidades y con características de cultivo distintas. Los
señalados por B1 y B2 corresponden a sitios que de acuerdo a sus condiciones históricas de uso,
no están expuestos a la aplicación de plaguicidas; los otros puntos se utilizan para agricultura,
siendo el cultivo de fresa (M003, M004, M005 y M006) y gladiola (M001) los más comunes de la
zona. En el ANEXO A se puede consultar los puntos georreferenciados y las observaciones que
se realizaron.
31
FIGURA 13: PUNTOS DE MUESTRO DEL SITIO DE ESTUDIO.
Los análisis de plaguicidas realizados al suelo fueron para organofosforados y organoclorados.
En el caso de los plaguicidas organofosforados no se logró la detección de ningún plaguicida,
esto puede ser debido a que los plaguicidas organofosforados son poco persistentes, aunque
altamente tóxicos. Para el caso de los organoclorados de los 22 plaguicidas analizados en el
suelo, únicamente se lograron cuantificar 3: DDT y sus derivados DDD y DDE. En el ANEXO B se
pueden consultar a detalle los resultados de los análisis de plaguicidas realizados. En la Tabla 5
se resumen los resultados más relevantes de los plaguicidas encontrados en el sitio.
TABLA 5: PLAGUICIDAS ENCONTRADOS EN LOS DIVERSOS PUNTOS DE MUESTREO
Plaguicida M001 M003 M004 M005 M006
DDD g/kg 4.897 4.786 0 0 0
DDE g/kg 20.254 18.972 2.261 4.843 3.784
DDT g/kg 21.968 13.628 2.219 6.302 4.975
DDT (g/kg) 47.119 37.386 4.48 11.145 8.759
Indicador 1 1.084 0.718 0.981 1.301 1.315
Indicador 2 1.145 1.743 1.018 0.768 0.761
DDT=DDE+DDD+DDT, Indicador 1=DDT/DDE, Indicador 2=(DDE+DDD)/DDT
32
El punto M001 corresponde a los cultivos de gladiolas de la zona donde se tiene conocimiento
de haber realizado una aplicación de insecticida un mes antes del muestreo de suelo. El punto
M003 corresponde al cultivo de fresa, donde se tiene información de la aplicación de un
plaguicida durante 15 días anteriores a la toma de muestras. En las muestras M004, M005 y
M006 se observa la presencia de DDT y DDE, es posible que el DDD se encuentre presente pero
no en cantidad necesaria para poder ser detectado, estos últimos puntos corresponden a
cultivos de fresa tal como se observa en la Tabla 5.
De los plaguicidas encontrados en los sitios se observa que las concentraciones se encuentran
en g/kg, las cuales, en el caso de la familia del DDT, pueden ser consideradas como
concentraciones históricas presentes en el suelo agrícola en cuestión.
En la Tabla 5 también se incluyen dos indicadores, el Indicador 1 se usa para estimar las
aplicaciones recientes de DDT y, en general una razón de 0.33 o menor es considerada como
una mezcla envejecida presente en el suelo y degradada. Mientras que una razón mayor
representa una aplicación reciente (Bhupander et al., 2011). En este caso particular se observa
que todas las muestras analizadas se encontraron por arriba de 0.33 y el rango se encuentra de
0.76 a 1.743 lo que implica el uso reciente de DDT en el área. El Indicador 2 se utiliza de igual
forma para indicar el tiempo de residencia de DDT en el ambiente, en este indicador un valor
>1.0 refiere que la aplicación fue realizada en el pasado y valores <1.0 indican una aplicación
relativamente reciente (Cheng et al., 2008). Para los suelos denominados como M005 y M006
las razones obtenidas fueron de 0.768 y 0.761 sugiriendo nuevamente una aplicación reciente
de este tipo de plaguicidas en el área. Dados los resultados de este análisis, es posible que la
aplicación de DDT no se esté llevando a cabo en forma regular, si no que en pequeñas
cantidades o como parte de una mezcla de varias sustancias que se vierten al suelo.
Adicionalmente se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica de suelo impactado. En la Tabla
6 se muestra la caracterización que fue realizada en una muestra compuesta de los suelos
muestreados, a excepción de los blancos. En general, se puede observar que el suelo es de tipo
limoso-arcilloso, con un pH cercano al neutro. Es importante destacar que la cuenta viable en
placa resultó baja en comparación con otros estudios, así como la capacidad de campo del
33
suelo fue menor a la esperada (Boivin, et al., 2005; Torres, et al., 2012). La caracterización
microbiológica proximal puede consultarse a detalle en el Anexo C.
TABLA 6: CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA DEL SUELO
Se tiene conocimiento que el DDT y sus metabolitos se han encontrado a diversas
concentraciones y en diversos países, porque lo que resulta compleja una comparación, ya que
su presencia depende en gran medida del tipo y frecuencia de uso, restricciones, características
y tipo de suelo, entre otros. Sin embargo, en la Tabla 7 se puede observar que los rangos
encontrados en este estudio se encuentran por debajo de otros rangos encontrados, a
excepción de Serbia, en el caso de otros estudios realizados en México se puede observar que
se encuentran dentro de los rangos reportados con anterioridad.
TABLA 7: CUADRO DE COMPARACIÓN CON OTRO ESTUDIOS REALIZADOS
Lugar Tipo de suelo Concentración µg/kg
Referencia Menor Mayor
Serbia Agrícola 12.8 185.8 Marković et al., 2009
Egipto Agrícola 173 239 Ghabbour et al., 2012
México Agrícola 62.3 102.2 Escobar et al., 2002
Parámetro Resultado
Textura
Arena 20.80%
Limo 44%
Arcilla 35.20%
pH 6.46
Humedad 13.60%
Densidad real 2.08 g/cm3
Capacidad de campo 8.05%
Conteo placa 1.1E6 UFC
34
Chile Varios 120 704.6 Henriquez et al., 2006
Tanzania Agrícola 125.3 240.7 Kihampa et al., 2010
México Agrícola 0.08 11.1 Walszewsky et al., 2011
México Agrícola 4.48 47.119 Este estudio
7.2 Etapa 2: Identificación del surfactante y dosis óptimas a utilizar en el lavado de suelo
De las muestras de suelo contaminadas, únicamente se utilizaron las de mayor concentración
de plaguicida presente en la muestra, en este caso tanto la M001, como la M003. Para ambas
muestras se probaron 7 diferentes tipos de surfactantes naturales y derivados: guanábana,
chirimoya, mezquite, flamboyán natural, flamboyán derivado, guar, HPTAC-guar a una
concentración de 0.1% y agua como blanco de lavado Los resultados obtenidos de los
porcentajes de remoción correspondientes a los cultivos de gladiolas (M001) se presentan a
continuación en la Figura 14:
FIGURA 14: REMOCIONES DE PLAGUICIDA PARA M001 CON LOS DISTINTOS SURFACTANTES UTILIZADOS
0
20
40
60
80
100
120
Po
rce
nta
je d
e r
em
oci
ón
de
pla
guic
idas
(su
ma
de
to
tale
s)
Surfactante
35
En la figura se pueden observar los resultados obtenidos de las remociones en el suelo M001,
para este suelo se obtuvo que el mayor porcentaje de remoción se encontró para la goma guar
(91.9% de remoción); las gomas que obtuvieron menores remociones a las del agua (22.5%)
fueron las de mezquite, chirimoya y flamboyán derivado.
FIGURA 15: REMOCIONES DE PLAGUICIDA PARA M003 CON LOS DISTINTOS SURFACTANTES UTILIZADOS
Los resultados correspondientes a la remoción de plaguicidas en el suelo M003 (cultivos de
fresa) se presentan en la Figura 15, donde se puede observar que, a excepción de flamboyán
derivado, todas las gomas presentaron remociones mayores al del agua (46.8%). Las
remociones superiores a las del agua se encontraron entre 67.4% (flamboyán nativo) y 84.7%
(HPTAC-guar).
Para la prueba de dosis óptima de surfactante se utilizó el suelo M003 y con la goma de HPTAC-
guar, usando agua como control. En la Figura 16 se muestran el porcentaje de DDT,
determinado por CG-CE, obtenidos posterior a la extracción orgánica. Se puede observar que la
máxima remoción de DDT se obtuvo al utilizar una dosis de 0.05% de surfactante. Considerando
que en la prueba anterior (Figura 15) la remoción del agua fue de 46%, se podría esperar que,
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Po
rce
nta
je d
e r
em
oci
ón
de
pla
guic
idas
(s
um
a d
e t
ota
les)
Surfactante
36
en concentraciones superiores, las remociones fueran superiores. Sin embargo, se observa que
las concentraciones que más favorecen la remoción del contaminante son la 0.05% y de 0.1%,
siendo
FIGURA 16: DOSIS DE SURFACTANTE A UTILIZAR.
Posteriormente se realizaron las mediciones de tensión superficial con la finalidad de conocer el
comportamiento de las soluciones utilizadas antes y después del proceso de lavado; esto se
realizó por medio de un tensiómetro, utilizando el método del anillo de platino. Las mediciones
que se llevaron a cabo fueron de las aguas generadas en 3 diferentes tipos de suelo: M001,
M003 y un suelo enriquecido con 100 ppm de DDT, así como en la solución de lavado a
utilizarse con las diferentes concentraciones de la goma de HPTAC-guar. Los resultados se
presentan en la Figura 19.
0
20
40
60
80
100
120
Agua 0.01 0.05 0.1 0.25
% d
e r
emo
ció
n
% de surfactante
Dosis a utilizar
37
FIGURA 17: MEDICIÓN DE LAS TENSIONES SUPERFICIALES.
Se puede observar que en el caso de los lavados realizados con agua la tensión permanece
cercana al valor reportado de 72 mN/m. En los otros casos se observa la acción de la goma de
HPTAC-guar reduciendo el valor de la tensión de la solución que va desde 56.6 mN/m para
0.01% hasta 66 mN/m para 0.005%. Es importante señalar que el valor de la tensión superficial
no disminuye de manera inversamente proporcional con respecto al porcentaje de goma
utilizada, este comportamiento se ha reportado en otro estudio realizado por Torres et al.,
(2005). Después de los lavados las tensiones aumentaron hasta valores por arriba de 70 mN/m
en todos los casos excepto para el lavado del suelo enriquecido que, por el contrario, disminuyó
el valor de la tensión superficial hasta 57.3 mN/m.
En otro estudio reportado por Torres et al., (2005) se ha tratado de relacionar tanto la
diferencia entre las tensiones (finales e iniciales) y las tensiones finales con el porcentaje de
remoción de los contaminantes; para este estudio se realizaron las mediciones y los resultados
se observan en la Figura 20.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Agua 0.005 0.01 0.05 0.1 0.25
Ten
sió
n s
up
erf
icia
l (m
N/m
)
% de goma
Solución de lavado
M001
M003
Enriquecido
38
FIGURA 18: REMOCIÓN CON RESPECTO A LA TENSIÓN SUPERFICIAL FINAL
Al realizar los cálculos correspondientes, no se encontró una correlación entre el porcentaje de
remoción y la diferencia entre las tensiones; sin embargo, de manera general, el
comportamiento es el mismo: las tensiones superficiales suelen incrementarse durante el
proceso de lavado en comparación con el agua. En la Figura 18, se aprecia una correlación
entre la tensión superficial final y el porcentaje de remoción de DDT, se puede apreciar de
forma clara que para porcentajes de remoción mayores de DDT hay una disminución en la
tensión superficial en la solución de lavado utilizada.
7.3 Etapa 3: Caracterización del agua residual generada durante el lavado de suelo
Los lavados realizados dependieron de la cantidad de suelo contaminado a tratar. Para 5 kg de
suelo previamente enriquecido con 100 ppm DDT se realizaron lavados de suelos empleando
1.5 kg con 4.5 L de solución de lavado. El agua de lavado generada fue caracterizada y los
resultados se muestran en la Tabla 8.
y = 2.4902x - 2.5198R² = 0.7915
0
10
20
30
40
50
60
70
80
10 15 20 25 30 35
% r
em
oci
ón
DD
T
Tensión superficial final
39
TABLA 8: CARACTERIZACIÓN DEL AGUA RESIDUAL GENERADA
Parámetro Resultado
DQO 174.6 ppm
DBO5 2.14 ppm
pH 6.84
Conductividad 415.75 S
Color 170.25 uPt-Co
Sólidos suspendidos 24.25 mg/L
Es importante señalar que estos valores dependen, entre otras cosas, del tipo de contaminante
que se encuentre en el suelo a tratar. No existen reportes de aguas residuales generadas de
este tipo, pero es claro que los parámetros encontrados dependerán del tipo de contaminante
presente y del surfactante utilizado en el proceso. Ejemplos de la caracterización de estas aguas
generadas con un proceso similar es aquel donde se retiró hidrocarburos totales del petróleo,
obteniéndose una DQO de 19440 mg/L (Bandala et al., 2013) así como de 1329 mg/L (Zacarías
et al., 2013), en este caso no se encontraron estudios con la caracterización del agua generada
de suelos contaminados con plaguicidas organoclorados.
7.4 Etapa 4: Inoculación, operación y caracterización microbiológica del biofiltro
Una vez que se llevó a cabo el proceso de inoculación y selección de los microorganismos en los
BAS se inició el tratamiento subsecuente de las aguas generadas. En la Figura 19 se pueden
observar el comportamiento de la remoción de materia organica medidas a través de DQO para
6 pruebas realizadas en el BAS. Se observa una disminución de la DQO en todos los casos;
aunque la mejor remoción se logró para el agua que contenía una cantidad de 300 ppm de DDT.
Los parámetros medidos adicionalmente pueden consultarse en el Anexo D.
40
FIGURA 19: DQO/DQO0 VS TIEMPO DEL PROCESO.
También se realizó la comparación de las remociones con un blanco de adsorción del filtro
(Figura 20), donde se puede observar que el material retiene el 36.7% de la DQO inicial,
mientras que el porcentaje de remoción para los otros tratamientos se encuentran entre el
53.45% (200 ppm DDT) y 87.35% (300 ppm DDT).
FIGURA 20: % DE REMOCIÓN DE DQO DE LAS DIFERENTES CONDICIONES DE AGUA GENERADA.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 50 100 150 200 250
DQ
O/D
QO
0
Tiempo (h)
100 ppm
100 ppm, 50mg/L HPTAC-guar
200 ppm DDT
300 ppm DDT
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Blanco 100 ppm DDT 100 ppm DDT,50 mg/L deHTPC-Guar
200 ppm DDT 300 ppm DDT 500 ppm DDT
% d
e r
em
oció
n D
QO
41
De igual forma se realizaron las determinaciones de las cantidades de DDT degradadas. En la
Figura 21 se muestran los comportamientos de las diferentes aguas tratadas. Si bien en todos
los casos se observa una disminución en las cantidades de DDT iniciales, las concentraciones
que mostraron una mayor velocidad de remoción de DDT fueron los sistemas con una
concentración inicial de 100 y 200 ppm DDT, alcanzando la mínima concentración de
aproximadamente 250 h de cultivo.
FIGURA 21: DDT/DDT0 VS TIEMPO DEL PROCESO.
En el caso de las remociones de DDT en los distintos tipos de tratamiento, presentados en la
Figura 22 se puede observar que la mayor remoción de DDT se da para el agua que se
encontraba inicialmente con 100 ppm DDT de 86.5% y la menor a 500 ppm DDT a 25.7%. Este
porcentaje únicamente se evaluó hasta el día 5 de operación del BAS, por lo que es posible que
la remoción que se alcanza posteriormente fuese mayor, en este sentido es posible que las
remociones de todos los tratamientos estuviesen por arriba del 27.3 % que presentó el blanco
de adsorción.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 50 100 150 200 250
DD
T/ D
DT 0
Tiempo (h)
100 ppm DDT
100 ppm DDT, 50mg/L HPTAC-guar
200 ppm DDT
300 ppm DDT
500 ppm DDT
42
FIGURA 22: % DE REMOCIÓN DE DDT DE LAS DIFERENTES CONDICIONES DE AGUA GENERADA.
TABLA 9: PORCENTAJES Y VELOCIDADES DE DEGRADACIÓN (* CALCULADOS A 5 DÍAS).
C0 DDT Velocidad de degradación
DQO (mg/L·d)
% degradación DQO
Velocidad de degradación DDT
(mg/L·d) % degradación DDT
100 ppm DDT 85 72.86 6.5 86.5
100 ppm DDT, 50 mg/L de HPTAC-
guar
31.5 63.64 1.72 59.4
200 ppm DDT 83.2 53.54 13.5 76.8
300 ppm DDT 192.3 87.35 5.4 37.3
500 ppm DDT 154.5 82.62 22.5* 25.7*
Con estos datos se calcularon las velocidades de degradación de los diferentes tratamientos,
presentados en la Tabla 9. Se pueden observar que las velocidades de degradación con el
mayor porcentaje de degradación para DQO se observaron para el casó de 300 ppm DDT con
una velocidad de 192.3 mgL-1d-1. Con ayuda de estos datos se obtuvo la gráfica de las
velocidades de degradación de DDT contra la concentración inicial de DDT en la Figura 23.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Blanco 100 ppm DDT 100 ppm DDT,50 mg/L deHTPC-Guar
200 ppm DDT 300 ppm DDT 500 ppm DDT
% r
em
oci
ón
DD
T
43
FIGURA 23: GRÁFICO DE VELOCIDAD DE DEGRADACIÓN DE DDT VS CONCENTRACIÓN INICIAL DE DDT
De igual manera se realizó la determinación de la evolución microbiológica del BAS realizándose
extracciones de ADN genómico. De las muestras iniciales y finales se realizaron las extracciones
de ADN; del suelo se hizo la extracción empleando el método de extracción con 0.5 g de suelo
agrícola con 20 ppm de DDT. Para el inóculo se tomó una alícuota de medio fresco
aproximadamente 5 mL. Luego de encontrar las condiciones óptimas para la amplificación del
DNA por PCR con los iniciadores 341F y 907R se amplificaron las dos regiones hipervariables
del gen 16S rRNA. Para evidenciar la presencia del DNA extraído y la amplificación de las
regiones del gen 16S se realizó una electroforesis en gel de agarosa. El ADN extraído fue
analizado por espectrofotometría para determinar la concentración y la pureza de este, las
figuras de los geles obtenidos pueden observarse a detalle en el Anexo E.
Para la concentración del agente desnaturalizante se realizó un gel vertical de 0 a 100% de
concentración de desnaturalizante (Figura 24), en el que se cargaron diferentes muestras que
se obtuvieron al final de los tratamientos. Esto fue para observar el intervalo de concentración
de desnaturalizante en el que se localizan la mayor cantidad de bandas. Al realizar un par de
pruebas preliminares en gradientes más cerrados de desnaturalizante se observó que las
0
5
10
15
20
25
30
10 110 210 310 410 510
Vel
oci
dad
de
deg
rad
ació
n D
DT
(mg/
Ld)
DDT0 (mg/L)
44
muestras se desnaturalizan por completo debido a que el tiempo de corrimiento que se utilizó
(6 h) es demasiado prolongado.
FIGURA 24: DGGE DE 0 A 100% DE CONCENTRACIÓN DESNATURALIZANTE
Como se observa en la Figura 23, la mayor parte de bandas se encuentran en un intervalo de
desnaturalizante de 30-60%. Con base en esto, se realizaron diferentes pruebas en geles
verticales, donde en cada pozo se cargaron cada una de las muestras previamente descritas. Se
obtuvo el resultado presentado en la Figura 24:
45
FIGURA 24: DGGE DE 30% A 60% DE CONCENTRACIÓN DESNATURALIZANTE
En la figura anterior se observan las bandas de las diferentes muestras de DNA, mismas que se
pueden considerar como un microorganismo diferente. En el conteo de bandas que se realizó
se encontró que los tratamientos con mayor número de microorganismos fueron los de 100
ppm DDT + 0.5% HPTAC-guar y el de 300 ppm DDT ambas con 13 bandas, y la de menor número
de microorganismos se encontró en el suelo con 4 bandas. La baja diversidad microbiana
encontrada en el suelo pudo deberse a que este se encontraba impactado con plaguicidas, lo
cuales fueron aplicados un poco antes de la toma de muestra de suelo. Mientras que las
46
muestras que contienen una diversidad microbiana mayor fueron sometidas a un proceso de
enriquecimiento, inicialmente en un medio rico en nutrientes y posteriormente con el
contaminante. La etapa de enriquecimiento es necesaria para tener una alta concentración de
microrganismos adaptados que sean capaces de degradar el contaminante en el sistema de
biofiltración. Esta etapa favoreció el crecimiento de distintos microorganismos cuya
identificación se discutirá posteriormente. De manera adicional, se podría hipotetizar que la
goma también pued3e constituir un sustrato de crecimiento para los microorganismos
presentes en el BAS.
Es importante recalcar que en todos los tratamientos se observa una banda que se conserva
(marcado con una flecha). Esta banda no se encuentra presente ni en el inóculo, ni el suelo,
esto puede deberse a que la población microbiana se fue adaptando mejor al contaminante a lo
largo de la operación del BAS. Una especie predomino y se mantuvo siendo capaz de llevar a
cabo la degradación del mismo. La presencia de esta población microbiana podría deberse a las
condiciones de operación del BAS que fueron favorables para su crecimiento y permanencia
dentro del sistema. Pudo provenir del inoculo donde no se observaba por estar en
concentraciones pequeñas que no se pueden detectar en el gel.
Con la finalidad de realizar una comparación de la similitud o discrepancia de las poblaciones
microbianas presentes a lo largo de todo el tiempo de operación del BAS B (Figura 25), se
realizó un conteo de las bandas y se comparó su permanencia en las diferentes etapas , con
estos datos se calcularon los índices de Jacard y de Sörensen-Dice que son ampliamente
utilizadas para determinar la similitud entre las poblaciones.
Es importante señalar que en el BAS las muestras de agua con concentraciones crecientes de
DDT (200 ppm DDT, 300 ppm DDT y 500 ppm DDT) se trataron de forma subsecuente. Cada
concentración evaluada fue alimentada al BAS para observar la evolución del proceso de
biodegradación del contaminante durante 10 días como se observa en la gráfica. De esta forma,
cada flecha indica el día en el que se tomó cada una de las muestras procesadas para llevar a
cabo el análisis de DGGE y calcular los índices, así mismo esto corresponde también a un
cambio en la concentración del contaminante. Los índices de similitud mayores se encontraron
en los días 21 y 32 de operación del BAS con un índice de 0.5 y 0.66 de Jackard y Sörencen-Dice
47
respectivamente, esto podría implicar que las poblaciones microbianas son similares una vez
que se desarrollaron y predominaron los microorganismos capaces de degradar DDT. La menor
similitud se presentó entre el inóculo y el día 21 de operación con 0.125 y 0.22 de los mismos
índices, esto sugiere que las poblaciones predominantes capaces de eliminar el contaminante
se desarrollaron durante la etapa de adaptación al contaminante.
Es importante conocer de las comunidades que están presentes en un suelo contaminado, en
este caso DDT ya que el tipo de microorganismos inoculado determinará el éxito del proceso.
Establecer qué microrganismos se adaptan mejor bajo las distintas concentraciones de DDT
evaluadas permitirá entender y explicar mejor el proceso de degradación de los contaminantes
y desarrollar procesos más eficientes con las poblaciones predominantes después de una etapa
de adaptación, debido a lo se utilizó la pirosecuenciación realizada por los laboratorios de
Research and Testing Laboratory (Lubbock, Texas) para determinar el género y la especie de las
poblaciones microbianas presentes en las muestras del suelo, el inóculo, para el final de los
tratamientos de 100 ppm DDT y 500 ppm DDT y también determinar la evolución de la
comunidad microbiana del BAS. Los datos obtenidos de la pirosecuenciación se analizaron y
únicamente se contabilizaron aquellos microorganismos con una concentración mayor al 1%
presente en la muestra.
48
FIGURA 25: MEDICIONES HISTÓRICAS DE DQO DEL TRATAMIENTO BIOLÓGICO, CON LOS ÍNDICES DE SIMILITUD DE JACKARD (SJ) Y SÖRENSEN-DICE (SD).
49
En la Figura 26 se observan los resultados del análisis de pirosecuenciación obtenido en el suelo
del sitio. Se observa la predominancia de Klebsiella oxytoca, a nivel de identificación de especie
en el suelo con un porcentaje de 21 %. El segundo microorganismo más abundante fue Bacillus
sp con un porcentaje de predominancia del 16%. El resto de la población microbiana (63%)
corresponde a algunos microorganismos pertenecientes al género de enterobacterias, tales
como Enterobacter asburiae(16%) y Enterobactec aerogenes (7%). También se pudieron
identificar microorganismos cuya presencia es común en un suelo agrícola, como Achromobacte
sp. La presencia de enterobacterias sugiere que parte del riego utilizado para este sitio provino
de aguas negras. Se sabe por bibliografía que Bacillus sp, algunas enterobacterias y Klebsiella
sp, son microorganismos previamente identificados e involucrados en la biodegradación de
plaguicidas (Bandala et al., 2006; Rama et al., 2011)
FIGURA 26: RESULTADO DE LA PIROSECUENCIACIÓN REALIZADA EN EL SUELO DEL SITIO.
La Figura 27 presenta los resultados de la pirosecuenciación del inóculo; donde se encontró en
mayor proporción a Pseudomonas fluorescens representando casi un 50 % seguido por un 40%
de Morganella morganii que pertenece a la familia de las enterobacterias. Comamonas
aquatica en un porcentaje mínimo de 1%. Pseudomonas se ha encontrado en diversos tipos de
cultivos, particularmente en el de fresas, aunque también se ha encontrado su capacidad para
degradar plaguicidas (Bandala et al., 2006; Torres et al., 2012). Morganella morganii es un
K. oxytoca21%
Bacillus sp17%
E. asburiae16%
B. cereus10%
Enterobacter sp9%
E. aerogenes7%
Achromobacter sp6%
B. oceanisediminis3% Otras
11%
50
microorganismo comúnmente encontrado en las plantas de tratamientos de aguas residuales;
sin embargo se ha demostrado su capacidad para la biodegradación de colorantes azoicos
(Pedraza et al., 2004).
FIGURA 27: RESULTADO DE LA PIROSECUENCIACIÓN REALIZADA EN EL INÓCULO.
La Figura 28 presenta los resultados del tratamiento a 100 ppm DDT. Se observa que
Comamonas aquatica constituye el 73% de los microorganismos presentes en el biofiltro
seguido de Stenotrophomonas maltophila con un 9% de presencia; se observa que
Pseudomonas fluorescens disminuye su porcentaje hasta 8%, pero permanece presente en el
proceso a pesar del aumento de concentración de plaguicida. Comamonas aquatica no se ha
relacionado directamente con la degradación de DDT o alguno de sus metabolitos (DDD y DDE)
pero se tiene reportes de su presencia en ambientes contaminados con clorofenoles y ha
demostrado su capacidad de biodegradación para PAHs (Liu et al., 2007; León et al., 2009).
P. fluorescens48%
M. morganii40%
C. aquatica1%
otras 11%
51
FIGURA 28: RESULTADO DE LA PIROSECUENCIACIÓN REALIZADA AL BIOFILTRO DESPUES DEL TRATAMIENTO DEL
AGUA CONTAMINADA CON 100 PPM DDT.
Finalmente en la Figura 29 se presentan los resultados que se obtuvieron para la concentración
de 500 ppm DDT. Comamonas aquatica representa un 29% de los microorganismos presentes
en el soporte, seguido de Leucobacter komagatae con un 16% de presencia. De estos,
Leucobarter kogamatae se ha encontrado en biopelículas de Celdas de Combustibles
Microbianos (CCM) para la producción de energía y en biopelículas utilizadas para degradación
de tolueno y contaminando tanques de combustible aéreo (Di Lorenzo et al., 2005). De igual
manera se vuelve a observar que Psudomonas fluorescens está presente en el BAS, es posible
que se trate la banda que se observa de forma constante en el DGGE de la Figura 24.
C. aquatica73%
S. maltophilia
9%
P. fluorescens8%
Otras10%
52
FIGURA 29: RESULTADO DE LA PIROSECUENCIACIÓN REALIZADA AL BIOFILTRO DESPUES DEL TRATAMIENTO DEL
AGUA CONTAMINADA CON 500 PPM DDT.
Era de esperarse que en este análisis la variedad de microorganismos presentes en el BAS
disminuyera; sin embargo, se observa una diversidad superior de microorganismos que
probablemente están relacionados de forma indirecta con la degradación del plaguicida ya que
existen diversas rutas de degradación reportadas (Ryan, 1995; Aislabie et al., 2010; Latha, 2012)
donde se producen diversos metabolitos. Se podría esperar de igual manera que la degradación
de mayores concentraciones de DDT se deba a una actividad sintrófica de las distintas
poblaciones en el sistema de biofiltración. Ha de precisarse que, dado que los BAS son sistemas
biológicamente abiertos a lo largo de un tiempo de operación prolongado, pueden ingresar
nuevas especies microbianas al sistema. Estos pudieron irse desarrollando a partir de un
número de intermediarios metabólicos acumulados en el sistema y producidos durante la
degradación del contaminante principal.
C. aquatica29%
L. komagatae16%
P. alcaligenes9%
Acinetobacter sp8%
A. faecalis8%
B. diminuta7%
P. fluorescens7%
Otras16%
53
8 Conclusiones.
El acoplamiento del LSAS utilizando surfactantes naturales con un BAS inoculado con los
microorganismos del suelo contaminado es eficiente en la remoción de contaminante, en este
caso, de los suelos contaminados con DDT.
En las muestras de suelo obtenidas del Ejido de la Finca no se detectó ningún plaguicida de tipo
organofosforado; de los organoclorados se detectaron el DDT, DDE y DDD. Estas cantidades que
fueron encontradas son consideradas como concentraciones históricas. Sin embargo, se
encontró evidencia de recientes aplicaciones al suelo de este plaguicida.
Al lavar el suelo proveniente del Ejido de la Finca, Estado de México, la muestra denominada
M003, el biopilomero más eficiente fue HPTAC-guar a una dosis del 0.05%, con una remoción
del 84.7%.
La goma HPTAC-guar presentó un comportamiento en las mediciones de tensión superficial
realizadas: para un porcentaje de remoción mayor de DDT hay una disminución en la tensión
superficial en la solución de lavado utilizada.
En el tratamiento de las aguas de lavado:
DDT: Las velocidades de degradación alcanzadas estuvieron entre 6.5 y 22.5 mgL-1d-1 Las
remociones de DDT alcanzadas en el BAS fueron en el rango de 25.7 y 87.5% para una
concentración de 500 ppm y 100 ppm respectivamente.
DQO: Las degradaciones estuvieron entre 53.5 y 87.36%, para 200 ppm DDT y 500 ppm
DDT respectivamente; estas representan velocidades de degradación entre 31.5 y 192.3
mgL-1d-1
Se caracterizó la población microbiana presente en el BAS responsable de la biodegradación de
DDT en suelo y en diferentes etapas durante la operación del sistema, mediante técnicas
moleculares como PCR, DGGE y Pirosecuenciación.
54
Mediante la pirosecuenciación de las muestras se corroboró la presencia de bacterias tales
como Pseudomona fluorecens, Pseudomona aeroginosa, Bacillus sp, Klebsiela pneumonia entre
otras previamente reportadas como bacterias que intervienen en la degradación de plaguicidas.
Con los datos de pirosecuenciación Comamonas aquatica está presente de forma significativa al
inicio y al final de la operación del biofiltro, lo cual puede indicar su relación con la
biodegradación de DDT.
De los microorganismos encontrados en el suelo, al ser transferidos, inoculados y seleccionados
por la concentración de DDT, se encontró Pseudomonas fluorescens (48%), Morganella morgani
(40%).
Se encontraron diversos grupos de microrganismos para los experimentos con concentraciones
de DDT diferentes. En el caso de 100 ppm DDT, dominó Comamonas aquatica (73%). Es posible
que en el caso de 500 ppm DDT se encuentre una mayor diversidad debido a la acumulación de
otros metabolitos del DDT.
55
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59
10 Anexos
ANEXO A
Tabla general de observaciones de la toma de muestras de suelo realizada.
Punto Observaciones ˚N ˚W
1 Bulbos de Gladiola, siembra reciente, aplicado aprox 1 mes.
18.8262331 -99.6690443
2 Ranchillo, no aplicado. 18.8678823 -99.6238434
3 Junto a la represa, no aplicado. 18.8678823 -99.6238434
4 Suelo recién preparado para siembra. 18.88225 -99.6219106
5 Cultivo de fresa Camino Real, recién aplicado aprox 15 días, neomectin.
18.88231916 -99.62283119
6 Cultivo de fresa Camino Real, recién aplicado aprox 15 días, neomectin.
18.8678823 -99.6238434
7 Cultivo de fresa Camino Real, recién aplicado aprox 15 días, neomectin.
18.88259954 -99.62366842
8 Cultivo de fresa Camino Real, recién aplicado aprox 15 días, neomectin.
18.88238588 -99.62432088
9 Cultivo de fresa Camino Real, recién aplicado aprox 15 días, neomectin.
18.8678823 -99.6238434
10 Cultivo de fresa Camino Real, recién aplicado aprox 15 días, neomectin.
18.8678823 -99.6238434
11 Junto a canal de riego, no aplicado. 18.8678823 -99.6238434
60
ANEXO B Plaguicidas encontrados en el sitio de estudio.
Identificación B1 B2 M001 M002 M003 M004 M005 M006
Parámetro (Unidades) Resultado Resultado Resultado Resultado Resultado Resultado Resultado Resultado
HUMEDAD % 12.0293 13.7707 14.3637 12.5331 27.2833 17.9008 15.3177 18.8424
ALDRIN mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
BHC (ALFA, BETA Y DELTA) mg/kg
ND ND ND ND ND ND ND ND
CLORDANO mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
DDD mg/kg ND ND 0.004897 ND 0.004786 ND ND ND
DDE mg/kg ND ND 0.020254 ND 0.018972 0.002261 0.004843 0.003784
DDT mg/kg ND ND 0.021968 ND 0.013628 0.002219 0.006302 0.004975
DIELDRIN mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
ENDOSULFAN (ALFA Y BETA) mg/kg
ND ND ND ND ND ND ND ND
ENDRIN mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
GAMA-BCH (LINDANO) mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
HEPTACLORO mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
HEPTACLORO EPOXIDO mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
HEXACLOROBENCENO mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
METOXICLORO mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
TOXAFENO mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
DELTA-BHC mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
ENDRIN ALDEHIDO mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
ENDOSULFAN SULFATO mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
TOXAFENO mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
DELTA-BHC mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
ENDRIN ALDEHIDO mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
ENDOSULFAN SULFATO mg/kg ND ND ND ND ND ND ND ND
61
ANEXO C
Detalle del estudio microbiológico proximal de suelo.
Se realizaron aislamientos de los microrganismos presentes en el suelo encontrándose tanto
bacterias como hongos; en el caso de las bacterias, que fueron cultivadas en agar nutritivo, se
encontraron 5 con diferente morfología, en este caso fueron 4 bacilos: 3 gram positivos y 1
gram negativo y únicamente una cepa de diplococos.
Clave A B C F G
COLOR Blanco Blanco Blanco Blanco Blanco
FORMA redondo redondo Puntlloso Redondo Redondo
BORDE Entero Rizoide Entero (ND) Rizoide Irregular
ELEVACIÓN Concava Elevada Elevado Umbonada Elevada
CONSISTENCIA Butirosa Cremosa Cremoso Butirosa Cremosa
LT/LR +/+ -/+ +/+ +/- +/+
TAMAÑO 5 mm 5 mm ND 7 mm 3 mm
GRAM + + - + +
TIPO Bacilos Bacilos Bacilos Bacilos Diplococos
OBSERVACIONES En forma de arroz, largos
En cadenas, largos Invasivo Forma de "levadura", estriado
En el caso de los hongos los microcultivos realizados en agar extracto de malta y agar de agua
se identificaron por macromorfología de esporas encontrándose 2 del genero Aspergillus, 1 del
género Fusarium y 2 no generadores de esporas (NGE).
Clave Género
A Aspergillus
B Aspergillus
D NGE
E Fusarium
H NGE
62
ANEXO D
Parámetros medidos en el tratamiento biológico
100 ppm DDT
Tiempo (horas)
Color (u Pt-Co)
Turbidez DO
(600nm) pH
Conductividad
(S)
0 437 1.541 0.178 7.95 1438
24 370 0.457 0.151 8.78 833
48 341 1.213 0.129 8.49 1250
72 339 1.519 0.176 8.62 1672
96 415 1.886 0.119 8.59 392
120 322 1.494 0.163 8.66 248
144 452 2.348 0.124 8.31 1533
168 470 0.642 0.173 8.28 1802
192 413 1.637 0.174 8.34 1803
216 384 1.596 0.151 8.07 1202
240 347 1.098 0.121 7.96 1715
100 ppm + 50 mg/L HPTAC-guar
Tiempo (horas)
Color (u Pt-Co)
Turbidez DO
(600nm) pH
Conductividad
(S)
0 272 0 0.165 6.73 966
24 394 0.743 0.154 6.49 907
48 421 1.433 0.15 7.88 526
72 377 2.925 0.172 8.04 959
96 331 2.508 0.112 6.91 535
120 369 1.668 0.139 8.02 1019
144 411 1.198 0.141 6.75 532
168 470 1.522 0.144 6.74 1070
216 394 1.202 0.143 8.08 1146
240 496 1.231 0.208 8.12 1053
63
200 ppm DDT
Tiempo (horas)
Color (u Pt-Co)
Turbidez DO
(600nm) pH
Conductividad
(S)
0 398 0.202 0.406 8.55 233
24 354 0.184 0.244 8.42 1019
48 360 1.368 0.118 8.69 459
72 441 0.981 0.152 8.7 962
96 384 1.756 0.132 8.71 1311
120 442 1.704 0.154 8.5 1253
144 394 1.491 0.139 8.69 1523
168 478 1.774 0.185 8.31 1263
192 497 2.029 0.181 8.21 1270
216 494 1.874 0.174 8.37 1727
240 483 2.398 0.17 8.19 1271
300 ppm DDT
Tiempo (horas)
Color (u Pt-Co)
Turbidez DO
(600nm) pH
Conductividad
(S)
0 1084 1.094 0.069 6.98 387
24 1541 0.924 0.692 6.83 904
48 1566 0.678 0.669 6.96 921
72 1579 0.786 0.571 6.01 984
96 1654 1.232 0.571 7.39 988
120 1987 2.316 0.304 7.72 1003
144 1875 1.978 0.286 7.75 1051
168 1635 1.702 0.303 7.66 1061
216 1981 2.013 0.273 8 1183
240 1786 2.145 0.222 7.83 1193
64
500 ppm DDT
Tiempo (horas)
Color (u Pt-Co)
Turbidez DO
(600nm) pH
Conductividad
(S)
0 1077 0 0.149 6.55 261
24 1325 0.98 0.71 7.78 1231
48 1456 0.496 0.5 7.65 1080
72 1963 0.106 0.448 7.42 1123
96 2031 0.83 0.34 7.67 1088
120 1852 0.464 0.571 7.04 1132
144 1784 0.256 0.643 7.23 1325
168 1963 0.436 0.404 7.73 1140
192 1852 0.852 0.643 7.68 1161
216 1957 0.752 0.556 7.02 922
240 1984 0.842 0.475 7.12 1273
65
ANEXO E
Geles de agarosa.
Cada muestra se midió en una relación de absorbancias de OD260/OD280. Este valor debe estar
entre 1.8 (60% proteínas y 40% ácidos nucleicos, aproximadamente) y 2.0 (0% de proteínas y
100% de ácidos nucleicos). En el gel se pueden observar las diferentes bandas del DNA
genómico, si bien el marcador de peso molecular indica que el DNA tiene aproximadamente
más de 12,000 pb, por bibliografía se sabe que el DNA de las bacterias es aproximadamente de
15,000 pb. Lo cual se observa claramente que el ADN extraído está por arriba de la banda del
marcado de peso molecular de 12,000 pb.
FIGURA A: AMPLIFICACIÓN DE LA REGIÓN 16S RRNA
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FIGURA B: AMPLIFICACIÓN DE LA REGIÓN 16S RRNA