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Contaminacion del agua

Recepción: marzo 2011

Recepción: marzo 2011 Aceptación/publicación: agosto.2011 EFECTOS AMBIENTALES DE CONTAMINANTES QUÍMICOS EN LAS AGUAS: UNA PROPUESTA BIOTECNOLÓGICA PARA SU ELIMINACIÓN MSc. Irina Salgado-Bernal I , Herlen Cárcamo-Ramírez II , MSc. Armando Martínez I , Dra.C. María Elena Carballo-Valdés I , Dr.C. Mario Cruz-Arias I , Dra.C. María del C. Durán-Domínguez-de-Bazúa II irina@fbio.uh.cu I Facultad de Biología, Universidad de La Habana, Ciudad de La Habana, Cuba, II Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, México D.F. Resumen • Los contaminantes químicos presentes en las aguas residuales, como la materia orgánica, el nitrógeno amoniacal (N-NH4 + ), el fosfato (P-PO4 3- ) y los metales pesados, causan efectos tóxicos sobre los seres vivos y serios problemas de contaminación en los ecosistemas impactados con ellos. El tratamiento biológico con bacterias puede ser empleado en el manejo de la calidad de las aguas, debido a su capacidad para degradar, transformar y capturar estos contaminantes. El objetivo de este trabajo fue determinar la remoción de materia orgánica, nitrógeno, fósforo y metales pesados por trece aislados bacterianos autóctonos, en presencia de efluentes sintéticos que simulan aguas contaminadas. Se emplearon aislados bacterianos rizosféricos autóctonos y se determinó la capacidad de remoción de los contaminantes de interés frente a soluciones simuladas de efluentes domésticos e industriales, cuantificando la demanda química de oxígeno (DQO), el N-NH4 + , el P-PO4 3- , el plomo (Pb 2+ ), el cadmio (Cd 2+ ), el cromo (Cr 6+ ) y el mercurio (Hg 2+ ). Se determinó el porcentaje de remoción, así como la significación en la disminución de la concentración inicial de los contaminantes del efluente. Gran parte de los aislados presentaron altos valores de remoción de materia orgánica y fósforo, incluso con valores del 100% de remoción, y aunque en menor cuantía, también se observó la remoción de nitrógeno y de los metales pesados por algunas bacterias; con varios de los aislados se detectaron comportamientos de multirremoción. Los resultados promueven la futura aplicación de los microorganismos empleados en tratamientos biotecnológicos de aguas residuales contaminadas. Palabras clave: contaminantes químicos, bacterias, remoción. • Abstract Chemical contaminants in wastewaters, such as organic matter, ammonia nitrogen (N-NH4 + ), phosphate (P-PO4 3- ) and heavy metals cause toxic effects on living beings and serious pollution on ecosystems impacted. The biological treatment with bacteria can be used in the management of water quality due to the potentiality of these microorganisms to degrade, transform, and capture these pollutants. The purpose of this study was to determine the elimination of organic matter, nitrogen, phosphorus and heavy metals by thirteen indigenous bacterial isolates, in the presence of synthetic effluent that simulate contaminated water. Rhizospheric bacterial isolates were used and it was determined its capacities for removal of contaminants of interest by means of solutions simulating domestic and industrial effluents; the chemical oxygen demand (COD), N-NH4 + , P-PO4 3- , the lead (Pb 2+ ), cadmium (Cd 2+ ), chromium (Cr 6+ ) and mercury (Hg 2+ ) were determined. The percentage of removal and the significance in decreasing the initial concentration of pollutants in the effluent were determined too. Most of the isolates showed high removal of organic matter and phosphorus, even with values of 100% of removal and also the removal of nitrogen and heavy metals by bacteria was observed, but in a lesser extent; with several isolates were detected multiremoval behaviors. The results promote the further implementation of the used microorganisms in biotechnology treatments of contaminated wastewaters. Key words: chemical contaminants, bacteria, removal. Vol. XXIII, Nº 3, septiembre-diciembre, 2011 87

Revista Cubana de Química, págs. 87-95 • Introducción La contaminación química de las aguas es un problema que afecta su calidad a nivel mundial, por ello el tratamiento de efluentes es considerado una de las estrategias actuales para el manejo de la calidad de las aguas. Entre algunos de los contaminantes químicos peligrosos se encuentran los metales pesados, los nutrientes como compuestos nitrogenados y compuestos del fósforo, así como la materia orgánica /1/, los cuales pueden provenir de residuos domésticos, industriales y agrícolas. La materia orgánica efluente está compuesta por elementos complejos y heterogéneos, entre ellos se encuentran carbohidratos, proteínas y ácidos grasos /2/. Los compuestos del nitrógeno y fósforo, se encuentran entre unos de los contaminantes más importantes de las aguas residuales debido a su papel en la eutrofización, su efecto en la concentración de oxígeno de las aguas receptoras y su toxicidad para los invertebrados acuáticos y vertebrados, incluyendo los seres humanos /3/. Además de los efectos directos sobre los organismos vivos, todos estos contaminantes también pueden afectar características como turbidez y olor del agua, lo cual interfiere en actividades recreativas y de uso estético /4/. En el caso de los metales pueden provenir de una gran variedad de fuentes: baterías, cerámicas, bombillos de luz eléctrica, pinturas, aceite de motor usado, plásticos, entre otras /1/, y no pueden ser degradados naturalmente, permanecen en los sedimentos y son lentamente liberados en los cuerpos de agua, aún cuando se encuentren presentes en cantidades bajas e indetectables, su recalcitrancia y consiguiente persistencia implica que a través de procesos naturales, como la biomagnificación, su concentración pueda llegar a ser tan elevada que se convierta en tóxica /5/. Entre algunos de los más perjudiciales están el cadmio, el plomo, el cromo y el mercurio, los cuales pueden presentar efectos tóxicos derivados de su acción sobre grupos funcionales vitales de los seres vivos /6/. Los dos principales procesos de tratamiento para la remoción de contaminantes de las aguas residuales son químicos y biológicos. A pesar de las ventajas del tratamiento químico, los inconvenientes son enormes. Debido a esto, el tratamiento biológico se ha comenzado a explotar en las últimas décadas, principalmente sacando ventaja de la habilidad de los microorganismos de utilizar diversos constituyentes de las aguas residuales para obtener la energía para su metabolismo /4/, ya sea a través de la asimilación directa de estos compuestos, de su hidrólisis o transformaciones y de la diversidad de mecanismos que presentan para la captura de elementos como por ejemplo los metales pesados. No obstante, el hecho de utilizar sistemas biológicos, no excluye en absoluto la intervención de procesos químicos y físicos para la eliminación de contaminantes, pues precisamente la complejidad de la biotecnología ambiental radica en la combinación de procesos, lo cual ocurre en el interior de la célula bacteriana. Teniendo en cuenta estos elementos, el presente trabajo se propuso como objetivo determinar la remoción de materia orgánica, nitrógeno, fósforo y metales pesados por trece aislados bacterianos autóctonos, en presencia de efluentes sintéticos que simulan aguas contaminadas. Materiales y métodos Microorganismos empleados Se emplearon trece aislados bacterianos autóctonos, provenientes de la rizosfera de plantas hidrófitas (Typha dominguensis), de humedales naturales de La Habana, Cuba. Enfrentamiento de aislados al agua residual sintética doméstica Se realizó el crecimiento bacteriano de las cepas individuales en medio de cultivo caldo nutriente a 30 °C, 100 r.min -1 , por 24 h; se filtró la cantidad de cultivo deseada para el enfrentamiento con equipo Millipore (0,2 µm); se lavó el filtro y se inoculó en el agua residual sintética compleja a un pH de 7, temperatura de 30 o C y 72 h de contacto. La inoculación fue de 1 % (V/V) de cada cultivo bacteriano en el agua residual. Se utilizó un agua residual sintética compleja con una demanda química de oxígeno, DQO, de 500 mg/L, contenido de nitrógeno de 30 mg/L y contenido de fósforo de 6 88 Vol. XXIII, Nº 3, septiembre-diciembre, 2011

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