USO DE BACTERIAS COMO ALTERNATIVA A LA BIORREMEDIACIÓN EN SUELOS CONTAMINADOS CON MERCURIO (Hg), ZINC (Zn). El objetivo de esta investigación es el aislamiento y caracterización de bacterias con potencial en la biorremediación de suelos contaminados con mercurio (Hg), zinc (Zn), aluminio (Al) y cobre (Cu).
MARCO CONTEXTUAL DE LA INVESTIGACIÓN
- PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
- Problema general
- Problemas derivados
- DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
- OBJETIVOS
- General
- Específicos
- JUSTIFICACIÓN
Otra parte de los metales pesados proviene de la actividad volcánica, los incendios forestales y la erosión de las placas continentales. Actualmente, existe una gran discusión sobre la organización y clasificación de la vida, especialmente en el estudio de los microorganismos.
MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN
Contaminación
Es siempre un cambio negativo del estado natural del medio ambiente y generalmente ocurre como resultado de la actividad humana al ser una forma de impacto ambiental (González et al., 2018). El suelo es una mezcla de materia orgánica, minerales, gases, líquidos y organismos que juntos sustentan la vida.
Contaminación
En los diferentes capítulos de la tesis se han demostrado varias aplicaciones reales de los residuos con respecto a la eliminación de metales pesados de aguas residuales industriales. Como factor final, la forma se determina visualizando la apariencia de la raya de crecimiento en la superficie del agar. También se demostró alta carga celular en el tratamiento con mercurio correspondiente a las cepas QV8 y QV9 con promedios de 0,75 y 0,69, logrando los valores más altos entre los aislados de la zona de Quevedo.
Las cepas que mostraron tolerancia fueron BF7 y BF4, las cuales muestran una respuesta positiva (++) a la presencia de la enzima amilasa. Concentración de mercurio, zinc, cobre y aluminio en diferentes zonas agrícolas de la provincia de Los Ríos. Sostiene que el mecanismo subyacente de la biosorción es la unión de iones metálicos a través de grupos funcionales en la superficie de la biomasa.
Evaluación de la biosorción de cobre (CU) mediante adsorbentes bacterianos del Canal de Los Ángeles en la ciudad de Bogotá.
Suelo contaminado
Grupos de metales pesados
Los oligoelementos o micronutrientes son aquellos que las plantas y los animales necesitan en pequeñas cantidades, o trazas, y son necesarios para que los organismos completen sus ciclos de vida. Además, cuando se utilizan sistemas biológicos no se consigue una eliminación completa de la contaminación, sino que siempre queda una fracción rebelde que no se descompone en el proceso (Velasco, 2017).
Bacteria
Las bacterias son esenciales para el reciclaje de elementos, ya que de ellas dependen muchos pasos importantes de los ciclos biogeoquímicos. Sin embargo, solo la mitad de los filos de bacterias conocidos tienen especies que pueden cultivarse en el laboratorio, por lo que una gran proporción (se supone que alrededor del 90 %) de las especies bacterianas existentes aún no han sido descritas (Méheust et al., 2019). ) ).
Bacteria biorremediadora
Uno de los sistemas más importantes para la identificación de microorganismos es la observación de su crecimiento en alimentos artificiales preparados en laboratorio (Lehrich et al., 2018).
Caracterización morfológica
Biosorción
Biotransformación
Caracterización filogenética
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
- Biosorción de cobre
- Evaluación de la Biosorción de Cobre
- Eliminación de metales pesados mediante biosorción
- Bacterias endófitas en suelos contaminados con mercurio
- Biorremediación de mercurio y níquel por bacterias
- Contribución de las bacterias solubilizantes de zinc
- Bacterias asociadas fitoestabilización de zinc y plomo
CONTRIBUCIÓN DE LAS BACTERIAS DE SOLVIBILIZACIÓN DE ZINC A LA PROMOCIÓN DEL CRECIMIENTO Y CONTENIDO DE ZINC A LA PROMOCIÓN DEL CRECIMIENTO Y CONTENIDO DE ZINC DEL TRIGO. Este estudio se realizó para seleccionar rizobacterias solubilizadoras de zinc aisladas de trigo y caña de azúcar y analizar su efecto sobre el crecimiento y desarrollo del trigo. Se utilizó ZnCO3 como fuente de zinc y se inocularon plántulas de trigo individualmente con estas cinco cepas para evaluar su efecto sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas.
El efecto sobre las plantas se analizó con base en parámetros de crecimiento y la cuantificación del contenido de zinc de brotes, raíces y granos mediante espectroscopia de absorción atómica. Este estudio tuvo como objetivo llenar el vacío crítico de conocimiento sobre la interacción entre las nanopartículas verdes de óxido de zinc (ZnONP) y la interfaz bacteriana.
FUNDAMENTACIÓN LEGAL
- Constitución Política del Ecuador (2008)
- Ley de Gestión Ambiental (2004)
1.- Esta Ley determina los principios y lineamientos de la política ambiental; determinar las obligaciones, responsabilidades, niveles de participación de los sectores público y privado en la gestión ambiental e indicar los límites permisibles, medidas de control y sanciones en esta materia. 6.- El uso racional de los recursos naturales no renovables con base en los intereses nacionales dentro del patrimonio de áreas naturales protegidas del Estado y en. 7.- La gestión ambiental forma parte de las políticas generales de desarrollo sustentable para la preservación del patrimonio natural y el uso sustentable de los recursos naturales establecidas por el Presidente de la República al aprobar el Plan Ambiental Ecuatoriano.
Las políticas y el plan antes mencionados formarán parte de los objetivos nacionales y metas de desarrollo permanentes. Para la elaboración de las políticas y el plan mencionado en el párrafo anterior, el Presidente de la República tendrá como órgano asesor un Consejo Nacional para el Desarrollo Sostenible, el cual se constituirá de conformidad con las normas de esta ley y en el cual deberán recibir necesariamente partes representativas de la sociedad civil y de los sectores productivos.
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
- TIPO DE INVESTIGACIÓN
- EXPERIMENTAL
- MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN
- INDUCTIVO
- DEDUCTIVO
- OBSERVACIÓN CIENTÍFICA
- MUESTRA
- FUENTES DE RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN
- Fuentes secundarias
- Fuentes primarias
- Instrumento de investigación
- Ficha de laboratorio
- Ficha de monitoreo
- Material virtual
- Procesamiento y análisis de la información
- Zonas de muestreo
- Pruebas bioquímicas
- Determinación de ureasa
- Determinación de la solubilización de fosforo
- Determinación de la solubilización de potasio
- Tinción Gram
- Construcción de árbol filogenético
- Prueba de antibiosis
- Curva de crecimiento OD
- Estimación de la reducción de metales por biosorción
- Confrontación planta / bacteria / metal
ESTIMACIÓN DE LA REDUCCIÓN DE METALES MEDIANTE BIOSORCIÓN Las cepas bacterianas que presentaron mayores valores de crecimiento se hicieron prosperar en medio de cultivo enriquecido. La determinación de la enzima fosfatasa permite revelar la presencia de cepas de fosfato reductor (LM2 y LM3) que mostraron una respuesta acelerada a la producción de fosfatasas extracelulares. El dendrograma de la figura 2 pudo distinguir 2 grupos (A y B) asociados por máxima probabilidad de unión de vecinos.
Para su aplicación futura, las condiciones del cultivo de biomasa celular QB1 se optimizaron utilizando la metodología de superficie de respuesta. En el presente estudio, fue posible reducir las concentraciones iniciales de mercurio de 18 ppm a 0,35 ppm en suspensiones líquidas mediante la acción de cepas bacterianas aisladas de la rizosfera de suelos agrícolas.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Aislamiento y Caracterización Bioquímica
Los datos morfológicos encontraron que el 39% de la población estimada corresponde a una forma circular, el 3% a una morfología puntiforme y el 58% a una morfología granular. Los predominios en las alturas bacterianas fueron convexos y elevados en el 35% de la población, mientras que los valores más bajos se presentaron en una prominencia plana con el 29. La tinción de Gram permitió evidenciar la presencia del 35% de bacterias Gram negativas del total de la población. aisladas en suelo agrícola en los cantones de Quevedo La Mana y Buena Fe correspondientes a las cepas (LM1, LM6, LM8, QV1, QV2, QV5, QV8, QV9, QV11, BF2, BF5, BF6, BF7 y BF9).
Se detectó actividad productora de catalasa en 13 cepas que representan el 42% de la población de aislados, la eliminación de H2O2 en los 13 aislados tuvo una reacción moderada, permitiendo la formación de 2H2O y O2. La degradabilidad de los componentes minerales se determinó por la presencia de enzimas hidrolíticas (ureasa, fosfatasa y almidón) destacando las cepas (QV1, QV2, QV7, QV8, QV9, QV1, QV11 y BF9) para la transformación de urea en amoniaco (NH3). ) con la introducción de ureasa con hidrólisis.
Agrupaciones filogenéticas
Crecimiento celular
Las cepas QV8 y QV2 lograron los mayores valores de crecimiento en relación a los demás tratamientos de contaminación con zinc con promedios de 1.45 y 1.43 respectivamente, en la prueba de cobre se destacaron las cepas QV5, QV8 y QV11 con promedios de y 1.14 proporcionalmente, mientras que en en las otras cepas no hubo inhibición del crecimiento. En el tratamiento correspondiente al mercurio, la cepa BF7 se destacó y alcanzó los valores más altos con relación a las demás evaluaciones, con un promedio de 0.970, mientras que la cepa BF4 alcanzó un promedio de 0.503 de absorción. Los aislados del cantón Buena Fe recuperados de la cosecha de maíz mostraron tolerancia a la exposición al zinc, mostrando rangos de crecimiento similares en cada uno de los aislados en un rango de absorbancia de 0.721 a 1.303 nm.
Se demostró interferencia en el desarrollo celular provocada por la exposición al mercurio, provocando una reducción de hasta el 100%. Crecimiento celular de aislados bacterianos en el Cantón Buena Fe en diversos metales pesados (zinc, aluminio, cobre y mercurio).
Análisis de suelo
Reducción de metales por biosorción
Pruebas de inhibición bacteriológica
Confrontación planta-bacteria- metal pesado
La Figura 10 muestra la reducción en el crecimiento de plántulas de arroz sin inoculación bacteriana + (metales pesados) estos tratamientos muestran inhibición radicular secundaria y áreas necróticas en el sistema foliar por acumulación de metales pesados. El tratamiento con aluminio sin inoculación resultó en plantas más débiles con evidente etiolación, mientras que las plantas inoculadas con el mismo tratamiento no presentaron reducción en el crecimiento. El zinc provocó raíces reducidas y hojas estrechas en plantas no inoculadas, mientras que el tratamiento bacteriano presentó un sistema radicular robusto.
Los tratamientos con cobre y mercurio sin inoculación bacteriana también mostraron una reducción del crecimiento y desarrollo de la masa foliar. Efectos sobre la morfología de Oryza sativa ante la inoculación de bacterias bioprecipitadoras de aluminio, zinc, cobre y mercurio.
Discusión
Sahmoune, (2018) demuestra con estudios termodinámicos el carácter espontáneo y exotérmico de los procesos de absorción, determinando la presencia de ácidos diluidos (HCl y H2SO4) que son bastante efectivos en la desorción de metales pesados. La máxima eficiencia de biosorción de metales pesados no esenciales se produjo con tiempos de contacto cortos (<2 h). Eliminación de metales pesados por biosorción: desarrollo de procesos de tratamiento de aguas residuales industriales.
Recuperación de metales pesados por métodos físico-químicos en pozos de lodo (tramos de perforación de pozos petroleros) en la empresa Plusambiente SA. Tesis de Licenciatura, Escuela Politécnica Superior de Chimborazo). Aislamiento y caracterización de microorganismos con características promotoras de la absorción de metales pesados en el estado de Zacatecas.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
RECOMENDACIONES
En procesos de biorremediación en una celda de combustible microbiana con metales pesados sintéticos a realizarse en el Centro de Investigación en Energías Alternativas y Medio Ambiente de la ESPOCH, 2016 (Tesis de licenciatura, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Desarrollo de una planta altamente contaminada con metales pesados mediante remediación fisicoquímica y fitorremediación (Tesis doctoral, Universidad Andrés Bello) Degradación de la fertilidad química y biológica del suelo por efecto del cultivo intensivo de papa en Potreropampa, Andahuaylas, Apurímac.
Implementación de una nueva práctica para enseñar a MALDI-TOF MS a identificar microorganismos procarióticos y eucariotas presentes en alimentos probióticos. Metales pesados en relaves vertidos en túneles y recuperación en la mina de arena de San Miguel Tlaixpan, Texcoco (Tesis de maestría).
Crecimiento celular en aislamientos
Transformación de crecimiento celular a biomasa bacteriana
Cultivo de Oryza sativa sometido a tratamientos bacterianos
Concentración celular UFC por mL
Muestras para análisis de espectrofotometría
Purificación de cepas
