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BIOINDICADORES, BIOACUMULADORESY BIOSORCION
ASIGNATURA:BIOTECNOLOGIA AMBIENTAL
DR.HELI MIRANDA CHAVEZ
Uso de Sensores biológicos en la evaluación de la contaminación ambiental:
Bioindicadores
y
acumuladores
Definición Alteración en la composición natural de algunos o todos los elementos del ambiente por introducción de sustancias extrañas o variaciones significativas de sus componentes afectando de manera adversa a la salud, la supervivencia o el desarrollo de las actividades del hombre o de otros organismos vivos. ¿Como llegan los contaminantes a los ecosistemas? ¿Como proteger al ambiente de la contaminación? • Conocimiento del peligro:• Evaluación de riesgo: • Estimación del peligro:
Calibran la calidad del ecosistema, o la condición delambiente natural, a través de información que es monitoreada en cuerpos de agua, en cuencas atmosféricas o en suelo, y permitenidentificar, dentro de un marco de calidad, el nivel de deterioro ambiental. Criterios para seleccionar los indicadores:
• Gravedad y frecuencia de los efectos adversos observados o presuntos• Ubicuidad y abundancia del agente en el medio• Persistencia en el medio• Transformación ambiental o alteraciones metabólicas• Ecosistema o población expuesta
Generalmente usados para evaluar efectos de estresores ambientales sobre salud de organismos : Proceso de Evaluación de Riesgo Ecológico.
Las especies indicadoras ayudan a descifrar cualquier fenómeno o acontecimiento actual relacionado con el estudio de un ambiente.
Las especies tienen requerimientos físicos, químicos, de estructura del hábitat y de relaciones con otras especies.
A cada especie o población le corresponde determinados límites de estas condiciones ambientales para:
. sobrevivir (límites máximos),
. crecer (intermedios) y
. reproducirse (límites más estrechos). En general, cuanto más estenoica sea la especie en cuestión ( cuando más
estrechos sean sus límites de tolerancia) mayor será su utilidad como indicador ecológico.
Las especies bioindicadoras deben ser, en general,:. abundantes, . muy sensibles al medio de vida, . fáciles y rápidas de identificar,. bien estudiadas en su ecología y ciclo biológico, y . con poca movilidad. ......
Su uso requiere conocer:
. las tolerancias ecológicas y . los requerimientos de las especies . sus adaptaciones para resistir contaminantes agudos y crónicos. R&D sobre bioindicadores comprende:
. Estudio autoecológico en el laboratorio : establecer los límites de su tolerancia a una mezcla de contaminantes (ensayo de toxicidad) y . Estudio sinecológico: observación y análisis de las características ambientales de los sitios en los ques se detectan con más frecuencia poblaciones de organismos de cierta especie
. Algas, bacterias, protozoos, macroinvertebrados y peces son los más usados como indicadores de contaminación acuática.
. Los bioindicadores reaccionan con el contaminante presente en el ambiente con efectos medibles.. Estos efectos permiten obtener conclusiones sobre el grado de contaminación atmosférica y el tipo de contaminante.. Plantas por su intercambio muy activo con atmósfera, muy adecuadas como indicadoras de contaminación atmosférica.. Dependiendo del tipo de contaminantes atmosféricos y sus efectos sobre las plantas indicadoras, se distingue:
indicadores sensibles (de respuesta)P.e. :. la destrucción de clorofila por contaminación . Manchas (tabaco) u otras alteraciones visibles.
Indicadores acumuladores acumulan grandes cantidades del contaminante, aunque no se observan daños visibles.
La hierba Lolium multiflorum se usa para la detección de los efectos del azufre y los metales pesados. Las plantas se exponen al aire ambiental en periodos sucesivos de 28 días desde agosto a septiembre. Las hojas acumulan las sustancias nocivas que están en el aire.
La col rizada (Brassica oleracea) acumula sustancias orgánicas en las ceras de sus hojas. Las plantas se exponen al aire ambiental 8 semanas, desde octubre a diciembre. Después de la exposición, el contenido en hidrocarburos aromáticos policíclicos se analiza químicamente.
. Preservación de ecosistemas acuáticos y de su biodiversidad es crucial.
. Varios métodos son aplicados para el monitoreo de la calidad deaguas,
. Los bioindicadores cada vez mas utilizados por:
- su función y gran diversidad, propiciando respuestas rápidas a varios tipos de estresores (contaminación, salinizacion,
entre otros),
- emplear en general aparatos técnicos de bajo costo. . Hay una gran demanda para desarrollar y/o adaptar una metodología para
las condiciones de cada ámbito geográfico.
. Haciendo posible la implementación de esta técnica de maneramas efectiva en programas de monitoreamiento.
Bioacumulación es la acumulación neta, con el paso del tiempo, de metales (u otras sustancias persistentes) en un organismo a partir de fuentes tanto bióticas (otros organismos) como abióticas (suelo, aire y agua).
Es la acumulación de químicos en las células de un organismo.
El nivel de bioacumulación depende de equilibrio entra la velocidad a la que la sustancia ingresa en las células del organismo y la rapidez con que se descompone o excreta.
Si un organismo ingiere una pequeña cantidad de un contaminante, puede ser
capaz de eliminarlo sin que se presente una acumulación significativa;
Sin embargo, si el organismo no es capaz de eliminarlo de su cuerpo, entonces resultará en bioacumulación.
Alternativamente, cuando un ambiente se encuentra fuertemente contaminado, puede ser que un organismo absorba mayor cantidad de la sustancia de la que puede excretar en el mismo lapso de tiempo. Habrá bioacumulación a menos que se reduzca la concentración del contaminante.
En las aves se han encontrado hasta 25 ppm de insecticida
En los grandes peces: 2 ppm
En los peces pequeños: 0.5 ppm
En el agua: 0.000,003 ppm
En el zooplancton: 0.04 ppm
Cuando un pez come algún insecto o una planta que ha sido expuesto a algún insecticida, ingiere con él la dosis de plaguicida que se va a almacenar en la grasa de su cuerpo.
Cuando otro animal, que puede ser un ave, otro pez o cualquier carnívoro,ingiere al pez, se come el insecticida que éste ingirió durante toda su vida. Si come muchos peces en las mismas condiciones, almacena más y más insecticida.
Cuando finalmente, un consumidor terciario como el hombre, come el pescado adquiere con él todo el insecticida que ha acumulado.
Así, se establece una cadena acumulativa de insecticida, que eleva peligrosamente su concentración mientras más larga es la cadena alimenticia que se desarrolla.
Proceso basado en la capacidad de la pared celular de las bacterias y de otros organismos para unir selectivamente iones.
Este proceso se caracteriza por la unión rápida y reversible de ciertos iones a la superficie de las bacterias. Según la especie de bacteria que se emplee se pueden captar diferentes metales.
Los microorganismos alternativa potencial a procesos convencionales de recuperación de metales de soluciones industriales,
Se refiere a las interacciones físico-químicas entre la biomasa microbiana y el metal pesado.
La Biosorción consiste en la inmovilización de iones negativos existentes en la superficie celular y por los polisacáridos existentes en la cubierta exterior de las bacterias
La Bioacumulación consiste en la retención de metales en el citoplasma de los microorganismos, mediante su transporte a través de la membrana celular, gracias a la proteínas de transporte.
Estos 2 procesos intervienen en la Biorremediación de metales pesados en acuíferos
Algunos organismos utilizados para capturar metales pesados
MetalEspecie de hongo
o levaduraEspecie de bacteria Especie de alga
Cadmio Rhizopus orrhizus Citrobacter spp Chroococcus poris
CobreMucor rouxii,
Rhizopus orrhizusZooglea ramigera
Plomo Streptomyces longwoodensis
Chlorella
Estroncio Micrococcus luteus Euglena
Cesio Rhodococcus erythroplis
Mercurio Rhizopus orrhizusPseudomonas
aeruginosaVarias especies
Adsorción con carbono activado Este método se utiliza para eliminar materia orgánica disuelta en el
agua y consiste en hacer pasar por columnas rellenas de carbono granular activado al agua.
Como el carbono es muy poroso y tiene una gran superficie de contacto los contaminantes orgánicos se adhieren en la superficie del carbono y además sirve para eliminar los sólidos en suspensión.
Aprovechando la propiedad de adsorción del carbono se eliminan los compuestos orgánicos residuales y la mayoría de los sólidos en suspensión del agua.
El carbono se puede regenerar para reutilizarse mediante un horno para quemar el material orgánico adsorbido.
Los Bioindicadores nos permiten permiten identificar, dentro de un marco de calidad, el nivel de deterioro ambiental.
Las especies indicadoras son aquellos organismos que ayudan a descifrar cualquier fenómeno o acontecimiento actual (o pasado) relacionado con el estudio de un ambiente.
Cuando más estenoica sea la especie en cuestión, es decir, cuando más estrechos sean sus límites de tolerancia, mayor será su utilidad como indicador ecológico.
El término bioacumulación se refiere a la acumulación neta, con el paso del tiempo, de metales (u otras sustancias persistentes) en un organismo a partir de fuentes tanto bióticas (otros organismos) como abióticas (suelo, aire y agua).
En la Vigilancia Biológica Ambiental se utilizan varias especies como
biomonitores ( Bioacumuladores) que permiten identificar ya sea el estado del agua, suelo y aire.
La biosorción es un proceso basado en la capacidad de la pared celular de las bacterias y de otros organismos para unir selectivamente iones. se refiere a las interacciones físico-químicas entre la biomasa microbiana y el metal pesado (en el caso de recuperación de metales)
La Bioremediación se ocupa de la utilización de sistemas biológicos para producir rupturas o cambios moleculares de tóxicos, contaminantes y sustancias de importancia ambiental en suelos, agua y aire, generando compuestos de menor o ningún impacto ambiental.
Los costos de los tratamientos de bioremediación por lo general son inferiores a los tratamientos convencionales.
Se recomienda fomentar la investigación y el uso de la bioremediación como alternativa económica para el tratamiento de diversos efluentes o emisiones contaminantes.
Se recomienda implementar normas legales que reglamenten el manejo ambientalmente adecuado de residuos tóxicos, patógeno s y peligrosos, acumulados en los organismos utilizados en los procesos de bioremediación.
Se recomienda el incentivo por parte del Estado de investigaciones orientadas a evaluar el desempeño ambiental de los organismos utilizados en la bioremediación in situ, a largo plazo. Estos incentivos podrían ser de carácter tributarios, destinando las empresas beneficiadas recursos a favor de instituciones científicas o investigadores dedicados al estudio de la bioremediación.
El Estado debería impulsar el pago de multas impuestas por desastres ecológicos, mediante la bioremediación, el cual podrá ser utilizado como parte de pago de las multas aplicadas.
Asimismo se aseguraría que las multas impuestas se destinen efectivamente a la reparación de daño ocasionado.
Del mismo modo esta forma de compensación resultaría ambiental mente edificante.
