Bioensayo toxicidad del cobre sobre el alga Chlorella vulgaris

Rodrigo Rene Guerrero

Grupo de investigación 3, Seminario de Ecotoxicología Acuática, Escuela Superior Politécnica del Chimborazo Panamericana Sur km 1 1/2, Riobamba – Ecuador.Autor de correspondencia: Rodrigo Guerrero.rodrigo_rene13@hotmail.com.Tel.:0979830898

RESUMEN

Bioensayo toxicidad del cobre sobre el alga Chlorella vulgaris

Se determinó el efecto que produce el contaminante cobre en el desarrollo del alga Chlorella vulgaris, para este fin se desarrolló un bioensayo, cuyo fundamento consistió en realizar la siembra del alga Chlorella vulgaris en tubos de ensayo que contenían diferentes concentraciones de solución de Sulfato de cobre, las concentraciones utilizadas fueron la de 0,1, 10,15 ppm(mg/L), posteriormente se colocó los tubos con las soluciones en una incubadora improvisada, conformada por un pedestal de diferentes niveles y fluorescentes que sirven para dotar de la fuente lumínica necesaria para el crecimiento y desarrollo normal de las algas, se realizaron observaciones durante los 3 días, trascurridos los mismos, se procedió con la prueba de la absorbancia en el espectrofotómetro con 750nm, inmediatamente los datos que se obtuvieron se trasladaron a una tabla de Excel en donde de manera automática se obtuvieron datos de concentración de células, tasa de crecimiento y tasa de inhibición de crecimiento, la gráfica respectiva relaciona concentración de Cu(mg/L) y tasa de inhibición de crecimiento en (%), al realizar la respectiva validación los niveles fueron demasiado altos, estaban fuera del rango por lo que se procedió a una revisión de los datos, identificando que existen datos erróneos, probablemente por errores aleatorios, debido a una equivocación en la toma de las muestras o debido a errores sistemáticos, producto de fallas en los equipos(espectrofotómetro, para corregir estos errores se procedió a hacer una aproximación entre los datos obtenidos de las repeticiones B y C, de esta manera se logró corregir la gráfica y así se obtuvo datos aceptables y validados puesto que se obtuvo un crecimiento de por lo menos 16X en los controles y el coeficiente de varianza está por debajo del 20%, una vez validados continuamos con el último análisis de los datos que consiste en trasferir los mencionados datos al programa PriProbit, realizando el respectivo análisis y valoración.

Palabras clave: Toxicidad, algas, Chlorella vulgaris, cobre, espectrofotómetro, absorbancia.

INTRODUCCIÓN

En la pasada década del 90 surgen a nivel mundial los primeros requerimientos regulatorios que exigieron al mundo del cobre generar conocimiento sobre los efectos del metal en la salud del ser humano. Esto llevó a realizar una serie de estudios científicos que corroboraran sus aportes benéficos a la salud y el medio ambiente, lo cual hasta esa fecha sólo se reconocía por el traspaso de información desde tiempos ancestrales (1).

La mayor parte del cobre del mundo se obtiene de los sulfuros minerales como la calcocita, covelita, calcopirita, bornita y enargita. Los minerales oxidados son la cuprita, tenorita, malaquita, azurita, crisocola y brocantita. El cobre natural, antes abundante en Estados Unidos, se extrae ahora sólo en Michigan. El grado del mineral empleado en la producción de cobre ha ido disminuyendo regularmente, conforme se han agotado los minerales más ricos y ha crecido la demanda de cobre. Hay grandes cantidades de cobre en la Tierra para uso futuro si se utilizan los minerales de los grados más bajos, y no hay probabilidad de que se agoten durante un largo periodo (2).

La producción mundial de Cobre está todavía creciendo. Esto básicamente significa que más y más Cobre termina en el medioambiente. Los ríos están depositando barro en sus orillas que están contaminados con Cobre, debido al vertido de aguas residuales contaminadas con Cobre. El Cobre entra en el aire, mayoritariamente a través de la liberación durante la combustión de fuel. El Cobre en el aire permanecerá por un periodo de tiempo eminente, antes de depositarse cuando empieza a llover. Este terminará mayormente en los suelos, como resultado los suelos pueden también contener grandes cantidades de Cobre después de que esté sea depositado desde el aire.

El Cobre puede ser liberado en el medioambiente tanto por actividades humanas como por procesos naturales. Ejemplo de fuentes naturales son las tormentas de polvo, descomposición de la vegetación, incendios forestales y aerosoles marinos. Unos pocos de

ejemplos de actividades humanas que contribuyen a la liberación del Cobre han sido ya nombrados. Otros ejemplos son la minería, la producción de metal, la producción de madera y la producción de fertilizantes fosfatados. El Cobre es a menudo encontrado cerca de minas, asentamientos industriales, vertederos y lugares de residuos. Cuando el Cobre termina en el suelo este es fuertemente atado a la materia orgánica y minerales. Como resultado este no viaja muy lejos antes de ser liberado y es difícil que entre en el agua subterránea. En el agua superficial el cobre puede viajar largas distancias, tanto suspendido sobre las partículas de lodos como iones libres.

El Cobre no se rompe en el ambiente y por eso se puede acumular en plantas y animales cuando este es encontrado en suelos. En suelos ricos en Cobre sólo un número pequeño de plantas pueden vivir. Por esta razón no hay diversidad de plantas cerca de las fábricas de Cobres, debido al efecto del Cobre sobre las plantas, es una seria amenaza para la producción en las granjas. El Cobre puede seriamente influir en el proceso de ciertas tierras agrícolas, dependiendo de la acidez del suelo y la presencia de materia orgánica. A pesar de esto el estiércol que contiene Cobre es todavía usado. El Cobre puede interrumpir la actividad en el suelo, su influencia negativa en la actividad de microorganismos y lombrices de tierra.

La descomposición de la materia orgánica puede disminuir debido a esto. Cuando los suelos de las granjas están contaminados con Cobre, los animales pueden absorber concentraciones de Cobre que dañan su salud. Principalmente las ovejas sufren un gran efecto por envenenamiento con Cobre, debido a que los efectos del Cobre se manifiestan a bajas concentraciones.

Chlorella vulgaris Beyerinck [Beijerinck], 1890 es un alga verde que, debido a su capacidad de fotosintetizar y a su situación en las cadenas tróficas como productor primario, la convierte en un organismo ideal para acumular metales. Se ha demostrado que es capaz de absorber grandes cantidades de metales, principalmente

Cr4+¿ Fe2+¿Cu2+¿Zn2+¿Pb2+¿Hg

2+¿¿¿¿¿¿ ¿. Este proceso se realiza para

incorporar metales a sus células en dos etapas. La primera de ellas, denominada biosorción, transcurre en muy poco tiempo y es similar tanto en la pared celular como en toda la célula, es decir que ambas estructuras introducen, en un tiempo similar, Cd, Pb y Cu, mediante un intercambio de iones en el que el Na, Mg y Ca resultan desplazados a favor de los metales pesados. A continuación el metal puede unirse a distintos grupos funcionales como aminas, alcoholes, fosfatos, hidroxilos. La segunda fase, llamada bioacumulación requiere un período de tiempo mayor y a diferencia de la primera etapa, se trata de un proceso activo en el que se piensa que interviene en el metabolismo de la célula.

MATERIALES Y METODOS

Organismos

El organismo que fue utilizado en la práctica fue el alga Chlorella vulgaris (nombre común: clorela) es un género de algas verdes unicelulares del filo Chlorophyta. Tiene forma esférica, midiendo de 2 a 10 μm de diámetro, y no posee flagelo. Chlorella contiene los pigmentos verdes fotosintetizadores clorofila-a y -b en su cloroplasto. A través de la fotosíntesis se multiplica rápidamente, requiriendo sólo dióxido de carbono, agua, luz solar y pequeñas cantidades de minerales.

Substancias químicas

Se utilizó una o Solución de 100mg/L de Cu o Sulfato de Cobre, que es una sal insoluble de color blanco, formada por el anión sulfato y el catión cobre en estado de oxidación +1, de fórmula Cu2SO4. Este estado de oxidación es poco estable, por tanto el sulfato de cobre (I) es mucho menos frecuente que su análogo el sulfato de cobre (II) CuSO4.y además una Solución al 0,3% de nitrofoska 1 que servirá como nutriente.

Localización y descripción del área de estudio

La investigación se llevó a cabo en el laboratorio de físico química de la Facultad de Ciencias de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, localizado en la Panamericana Sur km 1 ½ de la

ciudad de Riobamba, Ecuador. La altura promedio es de 2820 msnm, con una temperatura máxima de 25 °C y una temperatura mínima promedio de 9 ºC.

Cultivo de Chlorella vulgaris

La cepa de microalga C. vulgaris fue obtenida del laboratorio de alimento vivo del Instituto de Acuicultura de la Universidad de los Llanos. El stock del cultivo se conservó en recipientes de vidrio de 3 l, previamente esterilizados en autoclave (45 min a una temperatura de 121 ºC, Tuttnauer® 2540 MK, Holanda). Se utilizó un medio de cultivo fertilizante inorgánico del complejo NPK (REMITAL® m – 17-6-18) a razón de 1 g/l, el cual ha mostrado los mejores resultados con respecto al crecimiento poblacional (Muñoz et al., 2012). Las microalgas se mantuvieron bajo condiciones controladas de laboratorio con iluminación blanca artificial constante de 72 W y una intensidad lumínica de 2629 ± 300 lux (31,8 ± 3,6 µmol m-2.s-1), temperatura de 18 ± 1 ºC y aireación permanente, manteniéndose el cultivo hasta que alcanzó la fase exponencial.

Ensayo preliminar

Teniendo en cuenta las características lipofílicas del fenantreno (98 % pureza, SigmaAldrich, Alemania), se realizó un ensayo evaluando el uso de dos solventes: dimetilsulfóxido (DMSO v/v Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) y acetona (Merck, Darmstadt, Alemania). Para este fin, se evaluaron para los dos solventes concentraciones de 0,05 % a 1 % durante un periodo de 24 h, obteniéndose el mejor resultado de solubilidad con acetona al 0,05 %, lo cual minimizó los posibles efectos secundarios del solvente.

Efectos sobre el crecimiento algal

Resultados (máximo 4000 caracteres incluyendo espacios)

Discusión (máximo 4000 caracteres incluyendo espacios)

Conclusiones (máximo 700 caracteres incluyendo espacios)

Referencias bibliográficas

- Se recomienda consultar los PDF

“Saenz & Di Marzio 2009_Limnetica_Ecotoxicidad.gliofosfato.algas.clorofitas” y

“Otero-Paternina etal 2013_Acta.Bio.Colomb_hidrocarburo.Chlorella” para entender la estructura de un trabajo similar.

- Son libres de usar también datos de los otros grupos (i.e. pueden comparar los resultados obtenido con los datos de otros grupos).