1
UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR (UNTELS) Oficina Central de Investigación, Transferencia e Innovación
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN “Aplicación del bioensayo de germinación de Lactuca Sativa y Raphanus Sativus para la evaluación de calidad de agua del curso inferior del rio Lurín” -
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Biología Vegetal
-
SUB LÍNEA DE INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN : Otros (Bioensayos)
-
ESTUDIANTE COORDINADOR: COORDINADOR:
Gutiérrez Grados, Kelvin Laurents -
MIEMBROS:
Hoyos Trujillo, Michelle Peña Guzmán, Gabriela Juana Zenteno Cruces, Anais Alessandra -
DOCENTE ASESOR: Adauto Medina, Willy Andrés.
Villa El Salvador, 2016
2
I.
GENERALIDADES 1.1. Título del Proyecto Aplicación de bioensayos para la evaluación de calidad de agua del curso inferior del rio Lurín utilizando semillas de Lactuca sativa y Raphanus sativus. 1.2. Resumen del Proyecto En la actualidad las aguas del curso inferior del río Lurín están en constante contaminación ya sea por vertimiento de aguas residuales, desechos industriales, urbanos o agrícolas; esto trae consigo problemas para los agricultores aledaños ya que utilizan estas aguas para sus regadíos. El objetivo de este trabajo es evaluar el desarrollo y crecimiento de semillas de Lactuca sativa y Raphanus sativus mediante la prueba de bioensayo de germinación para determinar la calidad del agua del curso inferior del Río Lurín. Los bioensayos bioensayos de germinación se realizaran realizaran en cajas Petri con papel filtro en la base, base, estas serán serán humedecidas con 3 ml de las muestras muestras de agua agua que se encontraran debidamente diluidas para las 12 réplicas. Se colocaran 20 semillas semill as por caja para su germinación, distribuyéndolas equitativamente y se conservara a una temperatura de 22°C ± 2°C durante 120 horas. Posteriormente se pasara a la recolección de datos para la estimación del porcentaje de germinación y elongación para ser comparadas comparadas con las diversas concentraciones concentraciones a las cuales fueron expuestas. 1.3. Tipo de investigación -
Investigación experimental y evaluativa
1.4. Carrera Profesional -
Ingeniería Ambiental
3 1.5. Miembros del semillero de investigación -
Gutiérrez Grados, Kelvin
-
Hoyos Trujillo, Michelle
-
Peña Guzmán, Gabriela
-
Zenteno Cruces, Anais
1.6. Docente asesor -
Adauto Medina, Willy Andrés
1.7. Duración del proyecto -
II.
7 meses (Julio 2016 – Marzo Marzo 2017)
PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 2.1. Planteamiento del problema La presencia de metales pesados en un lago, laguna, río, quebrada, cuenca o cualquier cuerpo de agua pueden tener 2 orígenes, puede ser de origen natural, los suelos sobre los que están estos cuerpos de agua geológicamente tienen presencia de metales pesados tales como Cd, Ag, Se, Sn, Ni, Cr, Cu, B, Zn, Hg, Ba, Pb, Mn, As y Al en forma de sedimentos sedimentos superficiales o por alguna actividad actividad antropogénica casi casi en su mayoría de carácter minero extractivo. Las consecuencias de estos metales pesados, residuos urbano y/o agrícolas no solo es que alteran el ecosistema donde son vertidos sino también alteran la calidad del agua, aguas que se expanden por todo el cauce del rio hasta llegar a la desembocadura y a lo largo de su recorrido los pobladores utilizan esas aguas para realizar actividades económicas como la agricultura así como el caso del rio Lurín que desde hace varios
4 años el mismo alimenta los l os canales de regadíos de las chacras aledañas en sus diversos tramos, la agricultura en el distrito de Lurín es una actividad económica de la cual viven diversas familias, las que no tienen idea de la calidad de agua con la que riegan hectáreas y hectáreas hectáreas de cultivo, ni siquiera saben en qué qué forma afecta la calidad de las aguas que se encuentran encuentran en el agua del rio al desarrollo y crecimiento de su cultivo. La problemática de esta zona es que gran parte de la comunidad no está enterada de los productos que consumen, casi en su totalidad sabe que los productos son regados con las aguas del rio sin previo tratamiento pero en una menor cantidad saben que las aguas con las que riegan están contaminadas de con cualquier tipo de producto químico. Por ese motivo a modo de poner en alerta a la población se llevara a cabo un bioensayo para determinar cómo la calidad calidad del agua del rio Lurín afecta al crecimiento crecimiento y desarrollo de dos semillas que son Lactuca Sativa (lechuga común) y Raphanus Sativus (rabanito), productos muy consumidas en el Perú. Y como estas afectan a la población que la consume. 2.2. Formulación del problema En qué medida el bioensayo de germinación de las semillas Lactuca Sativa (lechuga común) y Raphanus Sativus (rabanito) determinará la calidad de agua del curso inferior del río Lurín. 2.2.1. Problema general s ativa ¿Qué tan eficiente es la prueba de bioensayo de dos semillas que son Lactuca sativa
(lechuga común) y Raphanus sativus (rabanito) para la determinación de la calidad del agua, curso inferior, del río Lurín?
5 2.2.2. Problemas específicos P1: ¿Qué cantidad afecta la germinación de la Lactuca sativa (lechuga común) y Raphanus sativus (rabanitos) al ser regado con agua del rio Lurín en comparación
con un regado de agua que cumpla los estándares de calidad de agua? P2: ¿En qué medida se verá afectado el crecimiento radicular del cotiledón e hipocotilo de la Lactuca sativa (lechuga común) y Raphanus sativus (rabanitos) al ser regado con agua del rio Lurín en comparación con un regado de agua a diferentes concentraciones concentraciones porcentuales? P3: ¿Qué eficiente será la utilización del bioensayo para determinar la calidad del agua del curso inferior, del río Lurín? 2.3. Objetivos de la investigación 2.3.1. Objetivo general Evaluar el desarrollo y crecimiento de semillas de Lactuca sativa y Raphanus sativus
mediante la prueba de bioensayo para determinar la calidad del agua del
curso inferior del Río Lurín. 2.3.2. Objetivos específicos O1: Evaluar y medir el crecimiento de las radículas, cotiledón e hipocotilo de la Lactuca sativa y Raphanus sativus mediante una prueba de bioensayo utilizando agua del curso inferior del rio Lurín. O2: Evaluar el porcentaje de germinación de Lactuca sativa y Raphanus sativus a diferentes concentraciones concentraciones de agua del rio ri o Lurín diluida en agua destilada.
6 O3: Comparar los datos obtenidos de las muestras de las diferentes especies de semillas a concentraciones diferentes de agua del Río Lurín en el curso medio e inferior. 2.4. Importancia y justificación de la investigación Los bioensayos de calidad de agua con las semillas Lactuca sativa y Raphanus sativus frente
a soluciones con aguas contaminada nos permite evaluar los efectos
fitotóxicos que estos causarán en la germinación de las semillas y posterior desarrollo de las plántulas. Estos efectos podrán ser generalizados ya que son en gran medida representativos para la gran mayoría de semillas, es decir, la información generada a partir de esta prueba de toxicidad nos proporcionará datos acerca del posible efecto de los contaminantes en las comunidades vegetales cercanas a las márgenes de cuerpos de agua contaminada. Esto es de gran importancia ya que estos cuerpos de agua son extraídos para el riego agrícola y viene a ser materia prima para la población aledaña al Río Lurín (curso inferior del distrito de Lurín), porque tienen a la agricultura como principal actividad económica. Este estudio dará información probada para el posterior tratamiento de estas aguas o tomar medidas que sean necesarias para que los pobladores agricultores brinden productos de calidad al mercado nacional. 2.5. Alcance de la investigación Este proyecto abarcará a la Población del curso inferior (Lurín) para tener un conocimiento del efecto tóxico de la calidad de agua para sus sembríos y además determinar las medidas de prevención o de contingencia.
7 El estudio también proveerá a la Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur tener una primera base de datos para posibles investigaciones futuras enfocada a las variables utilizadas en este estudio. 2.6. Hipótesis 2.6.1. Hipótesis general Mediante el bioensayo las semillas de Lactuca sativa y Raphanus sativus mostraran un resultado desfavorable al crecimiento y desarrollo de las mismas al utilizarse las aguas del rio Lurín (curso inferior, ubicado en el distrito de Lurín). 2.6.2. Hipótesis específicas H1: El crecimiento de las radículas, cotiledón e hipocotilo de la Lactuca sativa y Raphanus sativus se ven
alteradas en diferentes magnitudes al ser humedecido con
distintas concentraciones con el agua del rio Lurín mediante la realización del bioensayo. H2: El porcentaje de germinación será directamente proporcional a la concentración de pureza de la muestra en cada especie. H3: Las semillas de Lactuca sativa germinaran en menor cantidad y las medidas del cotiledón e hipocotilo tendrán un menor coeficiente de correlación que las del Raphanus sativus.
2.7.Variables 2.7.1. Variable dependiente (X) -
Aguas del río Lurín, curso inferior
2.7.2. Variables independientes (Yi) -
Semillas de Lactuca sativa.
-
Semilla de Raphanus sativus.
8 2.8. Indicadores Tabla 1. Indicadores
dependientes e independientes del proyecto. proyecto.
Dimensión Indicadores
V.D Calidad de Agua
-
Lactuca Sativa
V.I Raphanus Sativus
III.
-
pH DBO OD Turbidez Color Conductividad Eléctrica Crecimiento radicular C. Cotiledón C. Hipocolito Germinación Crecimiento radicular C. Cotiledón C. Hipocolito Germinación
Medición -
Peachimetro Conductímetro Oxímetro Turbidímetro Colorímetro Conductímetro
- Papel milimetrado o
regla
- Papel milimetrado o
regla
MARCO TEÓRICO 3.1.Antecedentes 3.1.Antecedentes del estudio 3.1.1. A nivel internacional i nternacional Un primer trabajo corresponde corresponde a Lallana , Billard, Elizalde, Elizalde, & Lallana, (2007) con el título: “ Bioensayo de germinación de Lactuca sativa: determinación de calidad de agua en represas para riego.” riego .” Con motivo de publicación en la Revista Revist a
de la Universidad Universidad Nacional Nacional de Cuyo (UNCuyo) en la provincia de Entre RíosArgentina , la cual busco determinar la calidad del agua de 19 represas para riego del centro norte de Entre Ríos (Argentina) mediante bioensayos con semillas de Lactuca sativa , para el cual
se extrajo una muestra de agua a 30cm de profundidad
en el centro de las represas y ya en el laboratorio se colocaron semillas de Lactuca
9 sativa en
una placa Petri con papel filtro humedecido con la muestra obtenida
durante 120 horas. Llegando Llegando a la conclusión de que las aguas de las represas analizadas en los bioensayos con Lactuca sativa presentaron altos valores de índice de germinación (96,07 y 97,9%), lo cual indicaría que no son fitotóxico y resultan de buena calidad para ser utilizadas utili zadas con fines de riego. De igual forma
Sanchez & Sanchez, Sanchez, (2009) en en su tesis con con título:
“ Determinación de la concentración de inhibición media (ce50- 120) del bario, hierro y manganeso mediante bioensayos de toxicidad acuática Sobre Semillas de Lechuga (Lactuca Sativa L.)” Con motivo de optar el título profesional de Ingeniera
Ambiental y Sanitaria de la Universidad de la Salle en la ciudad ciudad de Bogotá D.CColombia, donde quiso determinar la Concentración de inhibición Media (CE50120) producida por el Hierro (Fe), Bario (Ba) y el Manganeso (Mn) en la especie de semillas de lechuga (Lactuca sativa L.), para la cual tomo una muestra de agua de un vertimiento de una industria galvánica y determino la concentración de Fe, Ba y Mn para preparar soluciones a la misma concentración en el laboratorio y evaluar el efecto tóxico en las semillas de Lactuca sativa , de igual forma que en el trabajo anterior se colocaron 20semillas por placa Petri con papel filtro fil tro humedecido con las soluciones preparadas a diferentes concentraciones durante 120 horas, llegando a la conclusión de que la l a sensibilidad determinada para la Lactuca sativa L. con la exposición del agente tóxico Sulfato de Zinc (ZnSO4), se estableció con un valor de 13,781 mg/L, identificando que se encuentra dentro de los rangos obtenidos por otros investigadores con este tipo de bioindicadores y este tóxico de referencia como lo muestra la carta control; las diferencias con los valores obtenidos y los teóricos se deben al manejo de los químicos en las pruebas realizadas.
10 Así mismo la Moscoso Calle, (2014) (2014) en su tesis con título: “ Determinación de la toxicidad por Aluminio del efluente de la Planta Potabilizadora de El Cebollar en el Río Tomebamba, utilizando bioensayos ecotoxicológicos. ” Con motivo de
optar por el título de Magister en Toxicología Industrial Y Ambiental provincia de Cuenca-Ecuador, Cuenca-Ecuador, donde el principal objetivo del trabajo fue evaluar la toxicidad en el efluente de la Planta de Potabilización de El Cebollar de la ciudad de Cuenca, aguas arriba y abajo del vertido del efluente a diferentes niveles de concentración, en donde de similar forma a los trabajos anteriores siguieron los Protocolo OECD 208 Ensayo de toxicidad aguda con semillas de lechuga ( Lactuca Sativa L.) , tras la experimentación llego a la conclusión que en relación al efecto del aluminio sobre la elongación de la raíz para Lactuca Sativa , en los tres muestreos realizados, los resultados demuestran la existencia de toxicidad en el efluente de la Planta de Potabilización, evidenciados evidenciados por la disminución de la longitud del radical, a medida que aumenta la concentración del aluminio. No es así para Phaseolus vulgaris y Zea mays,
por lo que se les considera especies más resistentes al efecto tóxico del
aluminio. Tras esta conclusión y todas las anteriores podemos darnos un modelo de como pudiese ser los resultados de este proyecto en la etapa final del desarrollo. 3.1.2. A nivel nacional Un primer trabajo nacional nacional corresponde a Caceda Quiroz, (2005) (2005) quien realizó: “ Aplicación de bioensayos en la medición de toxicidad por metales pesados en fuentes superficiales de agua agua para consumo humano”. humano”. En este trabajo se manejaron manejaron
teorías sobre bioensayos, fitotoxicidad, efecto de inhibición de las raíces de la Lactuca sativa
a diferentes concentraciones y efecto de inhibición de la
germinación. Por su parte en la muestra estudiada se evaluó el efecto tóxico potencial de de metales pesados de una muestra muestra de agua del del rio Santa. Santa. El propósito propósito del
11 trabajo fue poner en consideración de los profesionales que trabajan en el control de calidad la aplicación de bioensayos bioensayos que permitan evaluar el efecto efecto tóxico potencial de los contaminantes y sea considerado una prueba de alerta en los programas de monitoreo en la calidad de las fuentes de agua. La técnica utilizada ut ilizada fue la de bioensayos y los materiales empleados fueron aguas del rio Santa y semillas de Lactuca sativa en prioridad. Los resultados de la práctica comprobaron la baja sensibilidad de estas semillas en presencia de aguas contaminadas mediante la inhibición de la germinación de las raíces. De igual forma paralelo al estudio estudio mencionado mencionado Iannacone & Alvariño, (2005) realiza un estudio titulado: “ Efecto Ecotoxicológico de tres Metales Pesados Sobre Sobre el Crecimiento Radicular de Cuatro Plantas Vasculares ” donde el objetivo
principal abarca alrededor de Evaluar Evaluar el efecto efecto fitotóxico del Cr6+, Hg2+ y Pb2+ en forma de dicromato de potasio (K2Cr207), cloruro de mercurio (Cl2Hg) y acetato de plomo ((CH3C00)2Pb), respectivamente, sobre el crecimiento radicular de cuatro especies de plantas superiores terrestres: cebolla (Allium cepa L., Liliaceae), betarraga ( Beta vulgaris L., Chenopodiaceae), arroz (Oriza sativa L., Poaceae) y Raphanus sativus L., Brassicaceae Brassi caceae) donde utilizan una muestra solución rabanito ( Raphanus
hidropónica con cada cada concentración de de metal pesado (Cr6+, Hg+2 o Pb+2) y para ello se utilizaron un total de cinco semillas por envase, con ocho repeticiones. En cada envase se colocaron dos trozos de papel absorbente, y se añadió 1 mL de la solución hidropónica con cada concentración concentración de metal pesado (Cr6+, Hg+2 o Pb+2) por envase. envase. La duración de la prueba fue de 192 h (8 días). Los Los resultados resultados obtenidos en este estudio estudio se concluyeron concluyeron lo siguiente: Las semillas de B. vulgaris debido a su mayor sensibilidad a la acción de los tres metales, podría usarse para el monitoreo ecotoxicológico de suelos contaminados por relaves mineros, para el Cr6+ se
12 observó el siguiente orden decreciente de ecotoxicidad: O. sativa > B. vulgaris > A. cepa > R. sativus. Y
qué para el Hg2+ se encontró la siguiente secuencia: B.
vulgaris > R. sativus ~ O. sativa > A. cepa.
Asimismo Nureña & Padilla, (2013) realizan “ Efecto ecotoxicológico del plomo sobre la germinación y crecimiento radicular radicular de Raphanus sativus y Beta Vulgaris en condiciones de laboratorio” laboratorio ” donde tienen por objetivo determinar el efecto
ecotoxicológico del plomo en el crecimiento radicular de estas especies y estimar la concentración del elemento químico acumulado en su parte radicular y para obtener ello, hacen uso de Agua destilada destilada con Nitrato de Plomo Disuelto esta esta prueba es realizada con 80 semillas las cuales fueron divididas en grupos de 20 unidades de cada especie especie y se mantuvieron durante quince quince días en placas Petri con papel filtro humedecido con la dilución de nitrato de plomo a diferentes concentración a una temperatura de 22°C Materiales: placa Petri, papel filtro, semillas de Raphanus sativus y Beta Vulgaris obteniendo como resultado que existe un efecto toxicológico del plomo en el crecimiento radicular e hipocotilo de R. sativus y B. vulgaris y que
a mayor concentración concentración de de plomo, existe mayor mayor efecto
en la longitud de radícula e hipocotilo en R. sativus y B. Vulgaris. 3.2.Bases teóricas 3.2.1. Caracterización de las Aguas Aguas del Curso Inferior del río rí o Lurín 3.2.1.1.Rio Lurín: La cuenca del río Lurín está ubicada al Sur Este de la ciudad de Lima, colindando por el Norte con la Cuenca del río rí o Rímac, por el Sur con la Cuenca del río mala y por el Oeste con el Océano Pacífico. Tiene una superficie de aproximadamente 1,720 km2, pasando por altitudes que vienen desde el nivel
13 del mar hasta cumbres de 5,316 m.s.n.m. Políticamente se ubica en el Departamento de Lima y ocupa parte de las Provincias de Lima y Huarochirí. La cuenca alta ubicada entre los 2,500 a 5,000 m.s.n.m., comprende los Distritos de Santiago de Tuna, Tupicocha, San Damián, Langa, Lahuaytambo y San José de los Chorillos así como tres comunidades que congregan a 20 caseríos de la cuenca. Esta zona es sumamente montañosa y abarca el 82% del territorio de la cuenca. La cuenca media está ubicada entre 500 a 2,500 m.s.n.m. y comprende el Distrito de Antioquía y 15 comunidades campesinas. La parte baja (de 0 a 500 m.s.n.m) comprende comprende los Distritos de Cieneguilla, Pachacamac Pachacamac y Lurín así como numerosos Centros Poblados, ubicados principalmente en la margen derecha del río Lurín. (Carmen Felipe y Morales, 2012) 3.2.1.2.Ubicación: La parte baja (de 0 a 500 m.s.n.m) comprende los Distritos de Cieneguilla, Pachacamac y Lurín así como numerosos Centros Poblados, ubicados principalmente en la margen derecha del río Lurín. (Carmen Felipe y Morales, 2012) 3.2.1.3.Población Hasta el año 2015 Lurín contaba con una población de 85,132 habitantes. (INEI, 2016) 3.2.1.4.Uso potencial agrícola La superficie cultivada en el valle de Lurín se halla ocupada principalmente de yuca, camote, frutales y otros cultivos con una extensión de riego de 4815Ha que hacen un consumo anual de 62 226 000 m3. 3.2.2. Contaminantes en el rio Lurín 3.2.2.1.Metales 3.2.2.1.Metales pesados
14 Metales pesados son aquellos elementos cuya densidad es al menos cinco veces mayor que la del agua. Desde el punto de vista químico, los metales pesados están constituidos por elementos de transición y post-transición incluyendo algunos metaloides como el arsénico y selenio. Tienen aplicación directa en numerosos procesos de producción de bienes y servicios. Los más importantes son: Arsénico (As), Cadmio (Cd), Cobalto (Co), Cromo (Cr), Cobre (Cu), Mercurio (Hg), Níquel Níquel (Ni), Plomo (Pb), Estaño Estaño (Sn) y Cinc (Zn). La peligrosidad de los metales pesados reside en que no pueden ser degradados degradados (ni química, ni biológicamente) y, además, tienden ti enden a bioacumularse y a biomagnificarse (que significa que se acumulan en los organismos vivos alcanzando concentraciones mayores que la que alcanzan en los alimentos o medioambiente, y que estas concentraciones aumentan a medida que ascendemos en la cadena trófica), provocando efectos tóxicos de muy diverso carácter. 3.2.2.2.Contaminante Cualquier sustancia química que no pertenece a la naturaleza del suelo y cuya concentración excede la del nivel de fondo, susceptible de causar efectos nocivos para la salud de las personas o el ambiente. (Minam) 3.2.2.3.Producto 3.2.2.3.Producto Químico Producto resultante de una reacción o alguna otra operación o proceso químico, por ejemplo, Abonos y fertilizantes, plaguicidas, productos fitosanitarios, detergentes, mezclas peligrosas, sustancias radiactivas, etc. Este concento engloba a varios grupos y entre ellos a una sustancia química, mezcla química y sustancia peligrosa. (Infonorma, 2010).
15 Todo elemento o compuesto químico, por sí solo o mezclado, tal que se presenta en estado estado natural o es producido, producido, utilizado o vertido, incluido el el vertido como residuo, en una actividad laboral, se haya elaborado o no de modo intencional y se haya comercializado o no. (Publicaciones Vértice S.L., 2011) 3.2.3. Calidad de agua 3.2.3.1.Cuerpos 3.2.3.1.Cuerpos de agua La Directiva marco marco de agua (DMA) (DMA) de la Unión Europea Europea (Parlamento (Parlamento Europeo, 2000), es un documento que establece un marco comunitario de actuación para la protección de las aguas superficiales continentales, las aguas de transición, las aguas costeras y las aguas subterráneas, cuyos objetivos apuntan a la prevención del deterioro de las aguas, mejoramiento del estado de los ecosistemas acuáticos y de las necesidades de agua de los ecosistemas terrestres y humedales, que promueva el desarrollo sostenible del agua, protegiendo y mejorando el medio acuático acuático de las fuentes fuentes de contaminación contaminación de todo tipo, de garantías de la l a reducción progresiva de la contaminación del agua subterránea, y contribuya a mitigar los efectos de sequías e inundaciones (Parlamento Europeo, 2000). Para la MDA define por masa de agua a un tramo de río -con características ecológicas más o menos homogéneas-, un lago, o un acuífero. También existen las masas de agua muy modificadas y las artificiales. En todas las masas definidas, los Organismos de cuenca deben diagnosticar periódicamente su estado. Los tipos de cuerpos de aguas encontramos: Arroyos, bahías, estanque, humedales, presas, océanos, ríos, etc.
16 3.2.3.2. Calidad de Agua La calidad de agua está definida por el ECA del agua donde se indican valores que resultan adecuados para el consumo humano y para todo uso doméstico habitual (Organización Panamericana de la Salud, 1988), como también para el Riego de Vegetales y Bebida de Animales (ECA para Agua, categoría 3). 3.2.3.3.Calidad 3.2.3.3.Calidad del Agua cruda El agua absolutamente pura no se encuentra en estado natural, conteniendo sustancias tanto en solución como en suspensión, dependiendo dependiendo de sus orígenes así como de las características del medio en que se encuentra. Las características de las aguas superficiales difieren de cuenca en cuenca y son totalmente diferentes de las características de las aguas subterráneas. Para obviar este problema se señalan calidades de agua cruda con límites de contaminantes o constituyentes, de acuerdo a sus facilidades de remoción con tratamiento muy simple, normal o especial. La calidad del agua cruda está definida en base a las características físicas, químicas y bacteriológicas. (Pérez, 1979) 3.2.4. Bioensayo 3.2.4.1.Bioensayo 3.2.4.1.Bioensayo de germinación Es una prueba estática donde se mide la respuesta de un organismo vivo ante una sustancia, es decir, nos ayudará a determinar el efecto de los tóxicos en el crecimiento radicular y el desarrollo de la l a semilla a diferentes concentraciones concentraciones de los compuestos tóxicos. Las pruebas de toxicidad en semillas nos proporcionan datos para cuantificar el efecto tóxico y la contaminación en las comunidades vegetales que se
17 encuentran cercanas cercanas a los márgenes de cuerpo de agua contaminados. (Castillo, 2004) 3.2.4.2.Ventajas 3.2.4.2.Ventajas del bioensayo de germinación La ventaja de la práctica de los bioensayos es que por bajo costo económico se puede determinar como la calidad del agua o las concentraciones de ciertos tóxicos pueden afectar o inhibir el desarrollo o germinación de diversos cultivos a través de la medida del cotiledón, hipocotilo y el porcentaje de germinación. 3.2.4.3.Germinación La germinación es un proceso que consiste en la absorción de agua, la reactivación del metabolismo y la iniciación del crecimiento del embrión de una semilla. (Bidwell, 1990). La germinación puede ser clasificada en dos tipos: i) la fanerocotilar en donde los cotiledones emergen de la semilla y ii) criptocotilar en la cual los cotiledones no emergen de la semilla, sin embargo esta clasificación no indica si los cotiledones llegan a emerger o sobresalir por encima de la superficie del suelo. (Zeballos, 2003) 3.2.4.4.Cotiledón Hoja u hojas modificadas del embrión o plántula que contienen las reservas alimenticias almacenadas almacenadas en la semilla. Estas son formadas en el primer nódulo o en el extremo superior del hipocotilo. (Bonner, 2006) 3.2.4.5. Hipocotilo La parte del eje embriónico que está entre los cotiledones y la radícula. En las plántulas el tallo juvenil está entre los cotiledones y el sistema radical. (Bonner, 2006)
18 3.2.5. Plantas involucradas Lactuca Sativa (Lechuga) 3.2.5.1. Lactuca
Es una planta anual de la familia de las compuestas. Es adaptable a distintos climas, la temperatura media óptima para la lechuga oscila entre los 15° a los 20° C. La lechuga ( Lactuca Sativa) es muy sensible a los excesos de humedad. No soporta soporta la sequía sequía gracias gracias a su bajo bajo desarrollo desarrollo de de su sistema radicular. (Japón, 1977) La Lechuga es una especie bioindicadora para el desarrollo de pruebas de Toxicidad en los diferentes protocolos de aplicación en ecotoxicología por su sensibilidad a compuestos tóxicos. (OECD, 2003) Sus principales características son los tallos, hojas verdes prolongadas redonda y crujiente que forma f orma un cogollo compacto. Se van haciendo variedades más resistentes que pueden cultivarse en lugares de clima frio o templado. Dentro de su taxonomía se identifican: -
Raíz: Es la primera de las partes embrionarias que se desarrolla durante
la germinación de la semilla; se distingue primero con una porción poco diferenciada la radícula, con una cubierta en su punta la coleorhiza, esto forma la raíz en su parte inicial. -
Hojas: Órgano de las plantas especializado en la fotosíntesis que crece
en las ramas o el tallo, generalmente de color verde, ligera, plana y delgada, y que puede tener diversas formas dependiendo de la especie. -
Tallo: Este tiene una formación cilíndrica y ramificada de poca longitud
debido a la parte genética de la especie.
19 Semillas: Es la pepita cuyo nombre es espermatofitas las cuales están
-
provistas con todo el material genético que debe emplear el desarrollo de una planta. (Dscn., (Dscn., 2010) 3.2.5.2. Raphanus Sativus (Rabanito) Es una planta oriunda del Asia, se cultiva todo el año y crece en zonas tropicales y subtropicales. Se cultiva todo el año y se consume generalmente generalmente el hipocólito. Tiene como componente mayoritario al agua (95 % agua), los minerales más abundantes abundantes es el potasio y el iodo. (Bailón, y otros, 2007) El rabanito es una especie bioindicadora, nombrado en la lista l ista de la Guía 208 de la OECD (Organización para para la Cooperación Cooperación y el Desarrollo Económico) Económico) para el desarrollo de pruebas de Toxicidad en los diferentes protocolos de aplicación en ecotoxicología por su sensibilidad a compuestos tóxicos. (OECD, 2003) 3.3.Marco normativo: 3.3.1. Estándares de Calidad Ambiental (ECA) Fijan los valores máximos permitidos de contaminantes en el ambiente. El propósito es garantizar la conservación conservación de la calidad ambiental mediante el uso de instrumentos de gestión ambiental sofisticados y de evaluación detallada para su posterior control control de emisiones de de agentes agentes contaminantes. contaminantes. Se tienen ECA para agua, agua, suelo, aire, ruido y radiaciones r adiaciones no ionizantes. (Minam) El ECA para agua establece el nivel de concentración o el grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos presentes en el agua, en su condición de cuerpo receptor y componente básico de los ecosistemas acuáticos, que no representa riesgo significativo para la salud de las personas ni ara el ambiente. (MINAM, 2008).
20 Para determinar los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) para aguas de uso agrícola en cultivos de tallo bajo dentro de nuestro país, debemos revisar a la legislación ambiental nacional vigente y específico donde se citan estos parámetros que deben cumplir estos cuerpos de agua. Las principales normas ambientales que regulan la legislación en la parte de protección de los recursos naturales naturales (manejo de aguas) y la adecuada adecuada implementación. Tabla 2. Legislación Ambiental vigente en el Perú
NORMAS Constitución política del Perú de 1993
DESCRIPCIÓN Establece que toda persona tiene derecho a gozar de un ambiente equilibrado y adecuado al desarrollo de su vida; señalando en su artículo 67°. Establece que toda persona tiene el derecho irrenunciable a vivir en un
Ley General del Ambiente (Ley N° 28611 de 2005)
ambiente saludable, equilibrado y adecuado para el pleno desarrollo de la vida, y el deber de contribuir a una efectiva gestión ambiental y de proteger el ambiente, así como sus componentes, asegurando particularmente la salud de las personas en forma individual y colectiva, la conservación de la diversidad biológica, el aprovechamiento sostenible de los recursos naturales y el desarrollo sostenible del país.
Reglamento de la Ley de
El reglamento de la Ley de Recursos Hídricos tiene por objeto regular el uso
Recursos
y gestión de los recursos hídricos teniendo un aprovechamiento sostenible, la
Hídricos (Ley
conservación, la protección de la calidad y el incremento de la disponibilidad
Nº 29338 de
de los recursos hídricos.
2010) Estándares de Calidad Ambiental
El objetivo es de establecer establecer los niveles de concentración o el el grado de
para Agua
elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos presentes
(Decreto
en el agua que no representan daño significativo para la salud humana ni los
Supremo N° 0152015/MINAM)
ecosistemas.
21
IV.
METODOLOGÍA 4.1.Tipo y nivel de investigación 4.1.1. Tipo de investigación Por el tipo de la investigación, el presente estudio reúne las condiciones metodológicas de una investigación experimental y evaluativa, debido a que se analizará el efecto que genera la calidad de agua del rio Lurín en las semillas de Lactuca sativa y Raphanus sativus.
4.1.2. Nivel de investigación investigación De acuerdo a la naturaleza del estudio de investigación, reúne por su nivel las características de un estudio integrativo y correlacionado. 4.2. Línea de investigación -
Biología vegetal
4.2.1. Sub línea de investigación. -
7) Otras (Bioensayos)
4.3. Descripción del ámbito de la investigación El río Lurín, con un largo de 108,57 kilómetros, es un río ubicado en el Departamento de Lima, Perú. Se origina en los glaciares y lagunas de los Andes occidentales y es conocido como el río Chalilla hasta su confluencia con el riachuelo Taquía a partir de donde recibe su nombre común. La zona donde se extraerá la muestra para la investigación será en el curso inferior, inf erior, ubicado en el distrito de Lurín con una población de 85 132 habitantes, habitant es, que pertenece al conocido valle vall e verde de Lima a 53 msnm cerca al punto -12°13'45.86"S - 76°52'45.09"O.
22 4.4. Diseño de investigación Primero se planteó el problema y en base a ello se partió a determinar los objetivos generales y específicos, seguidos de las hipótesis generales y especificas según cada caso. Sin antes determinar cada variable que se usaran en esta investigación, para poder pasar a realizar una matriz de antecedentes antecedentes con el motivo de darnos una antesala de cuáles podrían ser los resultados del trabajo y pasar a la realización del marco teórico con motivo de tener una sólida base científica. Una vez definida la estructura del proyecto y como se trata de una investigación evaluativa necesitamos realizar un experimento, para el cual se seguirán los siguientes pasos:
.
23 Para la muestra:
Figura 1. Diagrama general para el tratamiento de las muestras durante los bioensayos. Gabriela Castillo Morales (2004). Ensayos toxicológicos y métodos de evaluación de calidad de agua-Instituto Mexicano de Tecnologías del Agua.
24
Figura 2.Esquema general del procedimiento de prueba de toxicidad con semillas. Gabriela Castillo Morales (2004 ). Ensayos toxicológicos y métodos de evaluación evaluación de calidad de agua- Instituto Mexicano de Tecnologías del Agua.
25 4.5.Población y muestra 4.5.1. Población La población del estudio consistirá en una serie de semillas de las especies Lactuca sativa y Raphanus sativus . Las cuales se obtendrán del Centro de Ventas
de la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM). 4.5.2. Muestra Las muestras serán 20 semillas de cada especie escogidas completamente completamente al azar para ser colocadas colocadas en las diferentes diferentes placas placas Petri para la experimentación. experimentación. 4.6.Técnicas 4.6.Técnicas e instrumentos de recolección de datos 4.6.1. Técnica para la toma de muestra según Protocolo brindados por la Autoridad Nacional del Agua (ANA) a) Reconocimiento del entorno y ubicación del punto de monitoreo -
Describir las características del entorno al cuerpo de agua (observar presencia de residuos, vegetación acuática, actividades humanas, presencia de animales y otros factores factores que modifican las características naturales del medio ambiente).
-
Georreferenciar la ubicación del punto de monitoreo, indicando el sistema que corresponde.
-
Describir el punto de muestreo e Ingresar la información en el Registro de Datos de Campo.
-
Tomar vistas fotográficas del punto de monitoreo
Acondicionamiento: -
Preparar los frascos de muestreo, según la lista li sta de parámetros a evaluar.
26 -
Colectar las muestras de agua y preservarlas de acuerdo al tipo de parámetro, siguiendo las instrucciones generales de preservación, etiquetado, embalaje y transporte de muestras. Rotular los frascos, usando plumón de tinta indeleble y cubrir la etiqueta con cinta adhesiva transparente.
-
Colocar las muestras de agua preservadas y rotuladas, en un cooler con refrigerante (ice pack), para asegurar su llegada al laboratorio en condiciones de conservación.
-
En el caso de frascos de vidrio, utilizar bolsas de poliburbujas, para evitar roturas en el transporte.
b) Toma de muestras de agua, Preservación y Etiquetado Se recomienda que los frascos de muestreo no contengan preservantes químicos. -
En cada punto, colocarse los guantes descartables, antes de iniciar la toma de muestras de agua.
-
Tener cuidado al manipular los reactivos químicos (H2SO4, HNO3, HCl, NaOH, Acetato de cinc, lugol ácido, etc.), por ser nocivos a la salud.
-
Dejar un espacio de aprox. 1% de la capacidad del envase, para permitir la expansión, adición del preservante y homogenización de la muestra.
-
En el caso de muestras para análisis de DBO5, llenar el frasco totalmente evitando burbujas de aire. Evitar coger la muestra de agua, cogiendo el frasco por la boca.
27 -
En ríos y quebradas, evitar áreas de turbulencia excesiva, considerando considerando las profundidades y el acceso con pendiente pronunciada.
-
Realizar la toma de muestras, en dirección opuesta al flujo del río o quebrada.
4.6.2. Técnica para el bioensayo según protocolo OECD Guideline For The Testing Of Chemicals
-
Esterilizar las cajas Petri y las pinzas a utilizar.
-
Recortar el papel filtro del mismo diámetro de la caja Petri.
-
Colocar las semillas con pinzas de manera distribuida en la caja Petri.
-
Humedecer el papel filtro de manera uniforme con 3ml de muestra a evaluar.
-
Conservar las placas Petri a una temperatura de 22°C ± 2°C de preferencia durante durante 120 horas.
-
Medir el crecimiento del hipocotilo y el cotiledón de cada semilla con papel milimetrado.
-
Realizar el informe de laboratorio.
4.6.3. Instrumentos para la toma de muestra según Protocolo brindados por la Autoridad Nacional del Agua (ANA) -
GPS
-
Multiparámetro
-
Cámara Fotográfica
-
Linterna de mano
-
Correntómetro.
28 -
Cronómetro
-
Brazo telescópico
-
Envase para muestreo
4.6.4. Instrumentos para el bioensayo según protocolo OECD Guideline For The Testing Of Chemicals
-
Esterilizador
-
Placas Petri
-
Pinzas
-
Pipeta
-
Pipeteador
4.7.Validez y confiabilidad del instrumento Para comprobar la validez y confiabilidad de los instrumentos con los que se medirá la calidad del agua se tomará un gran volumen de muestra para ser dividida en dos, con una parte se harán los respectivos análisis análisis en el laboratorio de Química Ambiental de la Universidad Nacional Tecnológica de Lima Sur (UNTELS), así mismo al realizar la prueba se tomaran al menos 3 medidas para disminuir el margen de error y la otra muestra se llevará a un laboratorio acreditado por el Instituto Nacional de la Calidad (INACAL) y se comprará los resultados para ver la confiabilidad de los instrumentos del laboratorio de la UNTELS antes de realizar el análisis definitivo.
29 4.8.Procesamiento 4.8.Procesamiento de datos Después de haber realizado la parte experimental del proyecto de investigación se debe realizar el procesamiento de datos en la siguiente tabla, para proceder a la extracción de datos estadístico. (Formato 1). Una vez lleno el Formato 1, se debe cumplir con los requerimientos de validez y precisión de la prueba aplicada aplicada para eso eso requerimos ayuda ayuda de los análisis análisis estadísticos, estadísticos, se recomienda la utilización de análisis sencillos pero como la experimentación será replicada al menos 6 veces para la obtención de datos más exactos es que se recomienda la utilización de software para el análisis de correlación entre concentraciones de agua del rio Lurín y crecimiento del cotiledón e hipocotilo de las semillas de cada especie, así mismo también se puede utilizar utiliz ar el análisis de covarianzas en la tabla ANOVA para validar las hipótesis planteadas.
Tabla 3: Tabla ANOVA.
30 Tabla 4. Resultados de la prueba de toxicidad con Lactuca sativa y Raphanus sativus . Gabriela Castillo Morales (2004). Ensayos toxicológicos y métodos de evaluación de calidad de agua-Instituto Mexicano de Tecnologías del Agua.
31
V.
ASPECTOS ADMINISTRATIVOS ADMINISTRATIVOS 5.1.Recursos y presupuesto de la investigación a) Recursos humanos: Estudiante coordinador: -
Gutiérrez Grados, Kelvin
Miembros: -
Gutiérrez Grados, Kelvin
-
Hoyos Trujillo, Michelle
-
Peña Guzmán, Gabriela
-
Zenteno Cruces, Anais
31
V.
ASPECTOS ADMINISTRATIVOS ADMINISTRATIVOS 5.1.Recursos y presupuesto de la investigación a) Recursos humanos: Estudiante coordinador: -
Gutiérrez Grados, Kelvin
Miembros: -
Gutiérrez Grados, Kelvin
-
Hoyos Trujillo, Michelle
-
Peña Guzmán, Gabriela
-
Zenteno Cruces, Anais
Docente asesor: -
Adauto Medina, Willy Andrés
32 b) Presupuesto DESCRIPCIÓN
CANTIDAD
DESCRIPCION
P/U
VALOR NETO
TOTAL
Materiales de oficina 1. Papel bond 2. Papel Bulky 3. Fotocopias, Impresiones y espiralados 4. Lapiceros (azul, negro y rojo) 5. Lápiz 6. Resaltadores 7. Engrapador 8. Perforador 9. Tijera 10. Hoja milimetrada
1/2M 1M
10.00 20.00
10.00 20.00
10.00 20.00
200.00
200.00
2 caja
6.00
12.00
12.00
1 caja 10 1 1 1 1 cuadernillo
7.00 2.0 5.00 5.00 2.00
7.00 20.00 5.00 5.00 2.00
7.00 20.00 5.00 5.00 2.00
5.00
5.00
5.00
5.00
180.00
180.00
5.00
20.00
20.00
2.50 8.00 10.00 20.00
12.50 8.00 10.00 20.00
12.50 16.00 10.00 20.00
20.00
20.00
160.00
20.00
20.00
160.00
1
137.00
137.00
137.00
2
6.00
14.00
14.00
1 caja
18.00
18.00
18.00
Materiales de Laboratorio 11. Placas Petri
36
12. Beaker
4
13. Papel filtro 14. Pinzas 15. Pipeta 16. Pipeteador 17. Semillas de Lactuta Sativa
5 2 1 1
18. Semillas de Raphanus Sativus 19. Cooler de 34.5 Lt
8 8
Cristal Medida 100x15 Pirex 100ml Metal Vidrio Paquete certificado Paquete certificado
Materiales para muestro 20. Mascarillas cubre boca paquete x 50 unid 21. Guantes quirúrgicos paquete x 50 unid 22. Frascos de muestreo 23. Analisis de muestra de agua en laboratorio
TOTAL
12
Vidrio y plástico
5.00
60.00
60.00
1
6 parámetros
80.00
480.00
480.00
S/1501.50
33
c) Cronograma de Actividades de ejecución del proyecto Aplicación de bioensayos para la evaluación de calidad de agua del curso inferior del rio Lurín utilizando semillas de L actuca cativa cativa y y Raphanu s sati sati vus.
N.º SEMANAS 1.
2.
3.
4. 5. 6. 7. 8. 9.
AÑOS 2016
2017 MESES
1
2
3
Jun.
Jul.
1234
1234
4
5
6
7
8
9
Ago. Set
Oct
Nov
Dic
Ene
Feb
1234
1234
1234
1234
1234
1234
1234
Revisión bibliográfica xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxx nacionales e internacionales Inicio de ejecución del x proyecto. Inventario de materiales con los que se x cuentan en el laboratorio Compra de x x materiales faltantes Compra de x x x x x x x x semillas. Recolección de x x x x x x x x muestra de agua Experimentación x x x x x x x x en el laboratorio Entrega de x x x x x x x x informe mensual Entrega de x informe final
Leyenda de colores:
Cc : Semana 1
Cc : Semana 2
Cc : Semana 3 Cc : Semana 4
34
VI.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bailón, H., Castillo, I., Pablo , M., Topiño, Y., Velásquez, M., & La Rosa , R. (EneJun de 2007). Respuestas Fisiológicas de Raphanus sativus L. frente a tres concentraciones
de
Mg. Biologist,
V (1), (1),
11-18.
Obtenido
de
http://sisbib.unmsm.edu.pe/bvrevis http://sisbib.unmsm.edu.pe/bvrevistas/biologist/v05_n1/pd tas/biologist/v05_n1/pdf/a03v5n1.pdf f/a03v5n1.pdf Bidwell, R. (1990). Fisiologia Vegetal. México, D.F. 784: AGT Editor, S.A. . Bonner, F. (2006). Glosario de terminos sobre germinacion de semillas para personal que trabja en semillas forestales. Obtenido
de Problemas de las
semillas: http://orton.catie.ac.cr/repdoc/A0025s/A002 http://orton.catie.ac.cr/repdoc/A0025s/A0025S06.pdf 5S06.pdf Caceda Quiroz, c. j. (2005). Aplicación de bioensayos en la medición m edición de toxicidad por metales pesados en fuentes superficiales de agua para el consumo humano. ciencia y desarrollo, 35-38. agua. Obtenido Carmen Felipe y Morales, B. (enero de 2012). Manual Gestores de agua.
de http://www.cgdd.org/valledelurin/images/do http://www.cgdd.org/valledelurin/images/documentos/manuale cumentos/manuales/ManualGe s/ManualGe storesAgua.pdf Toxicológicos y Métodos de Evaluación de Calidad de Castillo, G. (2004). Ensayos Toxicológicos aguas. México: Instituto Mexicano de Tecnología del agua.
Dscn. (20 de 12 de 2010). Infoagro. Obtenido de El cultivo de la lechuga: http://www.infoagro.com/hortalizas/hortalizas.htm
35 Iannacone, Iannacone, j., & Alvariño, l. (2005). Efecto Ecotoxicológico de tres Metales Pesados Sobre el Crecimiento Radicular de Cuatro Plantas Vasculares. agricultura técnica, 198-203.
Infonorma. (Junio de 2010). Normativa Legal de Seguretat Industrial. Obtenido de http://infonorma.gencat.cat/pdf/Infonorma_Guia5_CAST.pdf Japón, J. (1977). La Lechuga. España: Publicaciones de Extensión Agraria. Lallana , m., Billard, c., Elizalde, Eliz alde, j., & Lallana, v. (2007). Bioensayo de germinacin de lactuca sativa: determinacion de calidad de agua en represas para riego. FCA UNCuyo, 29-38.
MINAM. (31 de julio de 2008). Decreto Supremo N° 002-2008-MINAM. El Peruano.
Minam. (s.f.). Ministerio del Ambiente. Recuperado el 15 de Junio de 2016, de http://www.minam.gob.pe/calidadambiental/definiciones/ Moscoso Calle, v. r. (2014). tesis. bio. Determinación de la toxicidad por Al uminio del efluente de la Planta Potabilizadora de El Cebollar en el Río Tomebamba, utilizando bioensayos ecotoxicológicos. tomebamba.
Nureña, b., & Padilla, e. (2013). Efecto ecotoxicológico del plomo sobre la germinación y crecimiento radicular de Raphanus sativus y Beta Vulgaris en condiciones de laboratorio. sciéndolo, 28-36. OECD. (September de 2003). Organisation for Economic Co-operation and Development . Obtenido de Terrestrial Plant
Test: 208: Seedling Emergence
36 and Seedling Growth Test: http://www.oecd.org/chemicalsafety/tes http://www.oecd.org/chemicalsafety/testing/33653757.pd ting/33653757.pdff Organización Panamericana de la Salud. (1988). Guías para la Calidad del Agua Potable. Washington.
Pérez,
J.
A.
(1979).
Tratamiento
de
Aguas.
Obtenido
de
http://www.bdigital.unal.edu.co/70/3/45_-_2 http://www.bdigital.unal.edu.co/70/3/45_-_2_Capi_1.pdf _Capi_1.pdf Publicaciones Vértice S.L. (2011). Manipulación de Productos Químicos y de Limpieza. España: Publicaciones Vértice S.L.
Rodrigo Fuster G., A. d. (31 de mayo de 2010). clasificación de cuerpos de agua. santiago. Sanchez, k. a., & Sanchez, l. m. (2009). ( 2009). tesis Dr. Determinación de la concentración de inhibición media (ce50-120) del bario, hierro y manganeso mediante bioensayos de toxicidad acuática Sobre Semillas De Lechuga (Lactuca Sativa L.). Bogota.
Zeballos, P. y. (2003). Caracterización Morfológica de plántula de "uña de gato" Uncaria tomentosa (Willdernow ex Roemer & Schultes), D.C.Y. U. guianensis (aublet) gmenil del Bosque Nacional Alexnder Von Humbolt. Lima, Peru.
37 ………………………………………
KELVIN LAURENTS GUTIÉRREZ GRADOS DNI Nº 74923749 Coordinador y miembro | Estudiante de Ingeniería Ambiental
…………………………………………………………
MICHELLE HOYOS TRUJILLO DNI Nº 73689245 Miembro | Estudiante de Ingeniería Ambiental
……………..………………………………………
GABRIELA JUANA PEÑA GUZMAN DNI Nº 72146740 Miembro | Estudiante de Ingeniería Ambiental
……………..………………………………………
ANAIS ALESSANDRA ZENTENOS CRUCES DNI Nº 76519925 Miembro | Estudiante de Ingeniería Ambiental
………………………………………
WILLY ANDRÉS ADAUTO MEDINA DNI Nº 09721579 DOCENTE ASESOR
