Bioensayo de toxicidad por metales pesados, hidrocarburos y pesticidas, en muestras de aguas, con semillas de Lactuca sativa

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Bioensayo de toxicidad por metales pesados, hidrocarburos y pesticidas, en muestras de aguas, con semillas de L actuca actuca sat sati va Toxicity bioassay of heavy metals, hydrocarbons and pesticides in water samples using Lactuca sativa seeds sativa seeds

Resumen El bioensayo con las semillas de Lactuca sativa ha sido utilizado como herramienta de evaluación de toxicidad, el de germinación de semillas y la prueba de elongación radical, los cuales son recomendados en el biomonitoreo ambiental. Por ende, la presente investigación busca evaluar la toxicidad de las aguas del río Quillcay, aguas contaminadas con hidrocarburos, aguas con metales pesados del relave minero de Ticapampa y pesticidas mediante bioensayos con con Lactuca Lactuca sativa, sativa, evaluando su sensibilidad en un proceso de 120 horas de exposición. Obteniendo como resultados, en el caso de la muestra de agua con pesticidas una inhibición del crecimiento del 100%, para la muestra de agua con hidrocarburos también una inhibición del 100%, en el caso de la muestra de agua de relave minero se obtuvo un 100% de inhibición, pero, para la muestra de agua del río Quillcay, que viene a ser la muestra control, el porcentaje de inhibición es nulo, ya que se obtuvo una longitud de raíz promedio de 2,875 mm. En conclusión, la interacción de los metales, pesticidas e hidrocarburos con la Lactuca la Lactuca sativa inhibieron sativa inhibieron su crecimiento totalmente, pero en la interacción con las aguas del río Quillcay los diferentes componentes de este apo yaron la elongación de la raíz, a esto también se debe la temperatura, pH, entre otros. agua, Lactuca sativa, sativa, toxicidad Palabras clave: Bioensayo, Contaminación del agua, Lactuca

Abstract The bioassay with the seeds of Lactuca of Lactuca sativa has sativa has been used as a toxicity evaluation tool, seed germination and radical elongation test, which are recommended in environmental









sensitivity in a 120-hour exposure process . Obtaining as a result, in the case of the sample of water with pesticides a 100% inhibition of growth, for the sample of water with hydrocarbons also a 100% inhibition, in the case of the sample of water from mining tailings a 100% inhibition, but, for the Quillcay River water sample, which is the control sample, the percentage of inhibition is zero, since an average root length of 2.875 mm was obtained. In conclusion, the interaction of metals, pesticides and hydrocarbons with Lactuca sativa inhibited their growth completely, but in the interaction with the waters of the Quillcay River the different components of this supported the elongation of the root, this is also due to the temperature , pH, among others. pollution, Lactuca sativa, sativa, toxicity Keywords: Bioassays, water pollution, Lactuca

1. Introducción La contaminación del agua se produce por vertimientos de origen industrial o municipal, residuos agrícolas, drenajes de minas y lixiviados de rellenos sanitarios los cuales son liberados al medio ambiente sin ningún control o por fuentes difusas a través de la erosión. Estas fuentes de contaminación pueden contener sustancias potencialmente tóxicas para la biota acuática deteriorando las condiciones en que sobreviven plantas y animales, con respecto a cambios en su reproducción, desarrollo, comportamiento o supervivencia. La toxicología acuática proporciona herramientas que a yudan a la detección y control de descargas de residuos peligrosos. A diferencia de otras pruebas en las que se consideran algas o plantas acuáticas sumergidas como organismo de diagnóstico, el bioensayo con semillas permite evaluar la fitotoxicidad de muestras muestras coloreadas o con elevada turbiedad de manera directa y sin necesidad de filtración previa, reduciéndose así las interferencias debidas al pretratamiento y simplificando el procedimiento de prueba. Si bien L. sativa sativa no es una especie representativa de ecosistemas acuáticos, la información generada a partir de esta prueba de toxicidad proporciona datos acerca









de fácil y rápida germinación por lo que es posible desarrollar la prueba en pocos días. Este bioensayo de toxicidad ha sido recomendado y aplicado por diferentes organismos de protección ambiental para la evaluación ecotoxicológica de muestras ambientales y compuestos puros, además de la evaluación del efecto fitotóxico de plaguicidas sobre especies especies no blanco, necesarios para el registro de estos compuestos (OECD, 1984; Wang, 1987).

2. Objetivos Evaluar el efecto toxico potencial de metales pesados, hidrocarburos y pesticidas de muestra de aguas, sobre el crecimiento de la raíz de Lactuca de Lactuca sativa. sativa.

3. Marco Teórico 3.1.

Ventajas del uso de las plantas para ensayos de toxicidad. Como parte integral del ecosistema, las plantas superiores son ampliamente utilizadas por ser organismos eucarióticos, y por lo tanto más comparables a la mayoría de las especies de la flora y la fauna superiores, y constituyen una eficiente

herramienta

de

trabajo

para

medir

alarma

de

peligro

ambiental, además de poseer las siguientes ventajas: 

Las plantas son más sensibles a estrés ambiental que otros sistemas de ensayos disponibles.



Fácil manipulación y almacenaje.



Bajo costo.



Buena correlación con otros sistemas de pruebas. (Torres, 2003)

3.2.

Efecto de la toxicidad en las semillas de Lactuca Sativa. Como puntos finales para la evaluación de los efectos fitotóxicos, se determina la inhibición en la germinación y la inhibición en la elongación de la radícula y del hipocotilo (figura 3.2).









F igura ig ura 3.2, 3.2, partes de semilla Es importante destacar que durante el período de germinación y los primeros días de desarrollo de la plántula ocurren numerosos procesos fisiológicos en los que la presencia de una sustancia tóxica puede interferir alterando la supervivencia y el desarrollo normal de la planta, siendo por lo tanto una etapa de gran sensibilidad frente a factores externos adversos. Por otra parte, muchas de las reacciones y procesos involucrados son generales para la gran mayoría de las semillas, por lo que la respuesta de esta especie y los datos obtenidos a partir de la aplicación de esta prueba son en gran medida representativos de los efectos en semillas o plántulas en general. El éxito o aptitud de una plántula para establecerse en un ambiente determinado es de gran importancia para garantizar la supervivencia de la especie. La evaluación del desarrollo de la radícula y del hipocotilo constituyen indicadores representativos para determinar la capacidad de establecimiento y desarrollo de la planta. Este ensayo puede ser aplicado para la evaluación de la toxicidad de compuestos puros solubles, de aguas superficiales (lagos, ríos), aguas subterráneas, aguas para consumo humano, aguas residuales domésticas e industriales, además de lixiviados de suelos, sedimentos, lodos u otras matrices sólidas (Bowers et al, 1997; Cheung et al, 1989; Dutka, 1989).

3.3.

Contaminantes a evaluar.









Como en cualquier otro ecosistema, en un río debemos distinguir entre la estructura del sistema y su funcionamiento. Por estructura nos referimos a las piezas que lo forman. Estas se pueden clasificar en tres componentes: la comunidad biológica, los recursos materiales y energéticos y el hábitat físico, en el río se mueve todo lo que hay dentro del agua, todo está sometido a la capacidad de arrastre de este flujo imparable de agua, que va río abajo moviendo nutrientes, sedimentos y seres vivos. Sin embargo, la calidad de las aguas se pone en peligro cuando estos ríos han sido utilizados como colectores de los residuos urbanos e indu striales, alterando la composición química de las aguas e incrementando la carga contaminante hasta dificultar la vida en muchos tramos, lo cual no puede ser beneficioso para ningún ser vivo.

F igura ig ura 3.3.1, 3.3.1, río Quillcay Como es el caso de la mayoría de ríos en la ciudad de Huaraz, incluido el río Quillcay de donde obtuvimos la muestra de agua, las cuales son contaminadas por los residuos mineros, residuos sólidos arrojados por la población y los desagues de la ciudad, los cuales llegan directamente a las aguas del río; lo cual va influenciará in fluenciará directamente al ecosistema que habita estas aguas e incluso a los seres humanos que q ue consumimos la misma.











Los pesticidas son un grupo de sustancias químicas que se usan ampliamente para mejorar

la

producción

agrícola.

Sin

embargo, estas sustancias pueden ser persistentes en el suelo y el agua, acumulativas

en

los

sedimentos

o

bioacumulativas en la biota bio ta en funcíón de su solubilidad, lo que conduce a diferentes tipos de contaminación ambiental.



F igura ig ura 3.3.2, 3.3.2, herbicida

Componentes: El pesticida utilizado en el laboratorio tenía principalmente la mayor cantidad de Clorpirifos, es un insecticida un insecticida (se utiliza para controlar las plagas

de

insectos)

organofosforado

cristalino

que

inhibe

la acetilcolinesterasa causando envenenamiento por colapso del sistema nervioso del insecto. No es muy soluble muy soluble en agua, de manera que generalmente se mezcla con líquidos aceitosos antes de aplicarse a cosechas o animales. También se puede aplicar a cosechas en forma de cápsulas.

3.3.3. Hidrocarburos. Conocidos como sustancias naturales originadas a partir de algas acuáticas









permitiendo de este modo el análisis de estudios con el fin de diseñar estrategias fitorremediadoras para contribuir con su degradación y por ende con la descontaminación de los suelos y agua. (Velasquez, 2018) 

Componentes: Es un compuesto de hidrocarburos, básicamente una combinación de carbono e hidrógeno. Corresponde a un grupo de sustancias bituminosas muy abundantes en la naturaleza, que se encuentran en formas variadas y reciben diversas denominaciones como: en bruto, aceite de piedra, nafta, asfalto; o bien se halla mezclado con materias minerales, como ocurre en las bituminosas. En general existen dos tipos de crudo: ligero y pesado, considerando que a mayor gravedad y 8 menor densidad es más ligero el crudo y, por el contrario, a menor densidad es más pesado. (Hernandez, 2004)

3.3.4. Metales pesados. Los metales pesados son un grupo de elementos químicos que presentan una densidad alta. Son en general tóxicos para los seres humanos y entre los más susceptibles de presentarse en el agua destacamos mercurio, níquel, cobre, plomo y cromo. El incremento de concentración en las aguas de estos compuestos se debe principalmente a contaminación puntual de origen industrial o minero. Los lixiviados de vertederos o vertidos de aguas residuales pueden ser asimismo una fuente de









Nombre común: Lechuga

Nombre científico: Lactuca sativa

División: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida Orden: Asterales Familia: Asteraceae F igura ig ura 3.4.1, 3.4.1, lechuga

3.4.2. Características. Su forma es redonda con hojas grandes, alargadas y espatuladas, verdes por fuera y más blancas conforme se acercan al tronco. Tolerante al frío, cabezas muy firmes y grandes. Aproximadamente se tarda 95 días para su maduración.

Tipo de semilla: Criolla Tipo de siembra recomendada: Indirecta Técnica hidropónica recomendada: Sustrato F igura ig ura 3.4.2 3.4.2,, lechuga Iceberg











La humedad relativa conveniente es del 60 al 80%, aunque en determinados momentos agradece menos del 60%. El principal problema que presenta en invernadero es el exceso de humedad ambiental, por lo que se recomienda cultivarla en el exterior, siempre que las condiciones climatológicas lo permitan.



Prefiere suelos ligeros, arenoso-limosos y con buen drenaje. El pH El pH óptimo se sitúa entre 6,7 y 7,4. Vegeta bien en suelos humíferos, suelos humíferos, pero si son excesivamente ácidos será necesario encalar.



En ningún caso admite la sequía, aunque es conveniente que la costra del suelo esté seca para evitar en todo lo posible la aparición de podredumbres de cuello.

F igura ig ura 3.4.3, 3.4.3, germinación de lechugas

3.5.

Inhibición del crecimiento en la semilla de L . Sati Sati va Las técnicas del ensayo, en el laboratorio, con respecto a la inhibición del crecimiento otorgadas por Sobrero y Ronco (2002) son: (2002) son:











Se presente un exceso de agua o de muestra utilizada para embeber el papel, lo que determina d etermina una baja disponibilidad de oxígeno necesario para el normal desarrollo del proceso de germinación. El algodón utilizado como sustrato de germinación de las semillas debe estar bien mojado, con sobrante de líquido para evitar la desecación, pero en ningún caso las semillas deben quedar sumergidas.



Se presente una elevación de la temperatura de ensayo. Las semillas de L. sativa expuestas a una temperatura superior sup erior (apenas unos grados) a Ensayos de toxicidad aguda con semillas de lechuga 67 la óptima para la germinación, no germinarán aunque se les coloque posteriormente

a

temperaturas

inferiores

dormancia inducida por la temperatura). 4. MATERIALES 

30 ml de agua con pesticidas



30 ml de agua con hidrocarburos.



30 ml de agua con metales.



30 ml de agua de rio.



Semillas de Lactuca



Algodón.



Vasos de plástico.

sativa.

(termodormancia

o











5. PROCEDIMIENTO 

se tomaran 4 muestras de diferentes tipos de agua y un control negativo (agua de rio) 3 repeticiones para cada muestra.



Se colocara en cada placa Petri y vaso el algodón. Se saturara de algodón con 6 o 7 ml de agua de la muestra, evitando la formación de bolsas de aire.











Se tapara las placas Petri y los vasos con bolsas para poder evitar la pérdida de humedad. Se incubara durante 120 horas.









Agua con Hidrocarburos – vasos, vasos, no hubo germinación de la semilla N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Prom

REPLICA 1 Vaso 1 Vaso 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0



Agua con relave minero – vasos, vasos, lo cual ninguna semilla germinó. N 1 2 3 4 5 6 7 8 9

REPLICA 1 Vaso 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Vaso 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0

REPLICA 2 Vaso 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Vaso 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0

REPLICA 3 Vaso 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Vaso 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0









Placa Petri Pesticida

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Hidrocarburo

Longitud en Longitud en mm de la mm de la elongación elongación 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

relave minero

Longitud en mm de la elongación 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

agua de rio

Longitud en mm de la elongación 6 4 7 0 4 9 8 4 0 0 3 5 5 3 0 0 0 3 4 2









MUESTRA Control negativo Agua con metales Agua con hidrocarburos Agua con pesticidas

Longitud de la raíz en mm (promedio) 2,875 mm 0 0

%Crecimiento

%Inhibición

100 0 0

0 100 100

0

0

100

ELONGACIÓN DE LA RAIZ Longitud de de la la ra raíz en en mm mm (p (promedio) 0 0 1

0

%Crecimiento

0 0 1

0

C O N T R O L NE NE G A T I V O

0

0

A G U A C O N ME ME T A L E S

%Inhibición

0 0 1

0

0

A G U A CO CO N HIDROCARBUROS

0 0 1

0

0

AGUA CON PESTICIDAS













Hernandez, E. (2004). Restauración de suelos contaminados con hidrocarburos: conceptos básicos. básicos. México: Colegio de Postgraduados.



Organization for Economic Cooperation and Development (OECD). (1984). Terrestrial Plants: Growth Test. Guideline Test. Guideline for Testing of Chemicals N ° 208. OECD Publications Service, París.



Sobrero, M. y Ronco, A. (2004). Ensayo (2004). Ensayo de toxicidad toxicidad aguda con semillas semillas de lechuga Lactuca

sativa

L.

IDRC.

Canadá.

Recuperado

de

http://www2.inecc.gob.mx/publicaciones2/libros/573/cap4.pdf. 

Torres, M. (2003). Empleo de los ensayos con plantas plantas en el control de contaminantes

Bioensayo de toxicidad por metales pesados, hidrocarburos y pesticidas, en muestras de aguas, con semillas de Lactuca sativa

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