UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

Alejandra Jacqueline Plasencia Bedón1

Neustonic against bacteria epiphytic eutrophic lake and biodegradability of deltamethrin

Los pesticidas y plaguicidas son comúnmente usados en la agricultura. Estas sustancias

contienen fosfatos, carbonatos y piretroides; siendo estas sustancias químicas orgánicas

antropogénicas. Debido a su alta aplicación por los agricultores he ha generado una

contaminación acuática, que va desde las aguas superficiales, las aguas subterráneas y hasta las

zonas donde el agua se encuentra congelada. Esto es debido a que al momento de aplicar estas

sustancias a los cultivos tan solo del 1% al 3% son aprovechados y cumple su función mientras

el resto es dirigido hacia las fuentes de agua.

Uno de los insecticidas más usados en los cultivos agrícolas es la Deltemetrina, el cual es una

neurotoxina sistémica. Esta sustancia afecta a peces, artrópodos acuáticos y abejas, dándoles un

periodo de vida estimado entre 2 a 4 h, luego se ser aplicado el insecticida. Para poder

descomponer estas sustancias mediante la aplicación de biorremediación, es necesario realizar

investigaciones sobre las técnicas usadas y la clase de microorganismo ideal para realizar esta

tarea. Teniendo como propósito identificar bacterias neustonic o epifitas, capaces de

descomponer deltametrina, su grupo ecológico, género, y cuál de todas las especies resulta tener

más eficacia al momento de biodegradar esta sustancia toxica.

Para el procedimiento del aislamiento de cepas se lo realizo en el lago Chełmżyńskie, ubicado

en Plonia. Las muestras fueron tomadas de la epidermis del lago con un bisturí estéril de nylon

que poseía un diámetro de porosicad de 65μm y de dimensiones 50 x 50 cm. Además fueron

tomadas muestras de agua en el mismo lago. Estas muestras tomadas se las coloco en frascos de

vidrio estéril, para su adecuada trasladación a un laboratorio donde se realizaran los estudios

requeridos. Posteriormente estas muestras fueron homogenizadas entre las muetras de agua y las

muestras tomadas de la epidermis en un tampón esteril y luego fueron incubados en agar

peptona-hierro (IPA) a 20ºC. 25 cepas de bacterias fueron aisladas indistintamente de la muestra

de agua superficial.

Cuando ya se obtuvieron las colonias se las separó, para de esta manera obtener cepas puras de

cada una de las bacterias identificadas. Estas cepas puras fueron inoculadas en tubos inclinados

con agar peptona-hierro (IPA), en una cantidad de 5ml a 20ºC durante un periodo de 168h en un

agitador rotatorio (WL-2000, JW Electrónico). Los inóculos fueron trasladados a un medio de

concentración de deltametrina de mg1-1

; teniendo como finalidad realizar un análisis de control

sobre el cultivo de bacterias. La densidad óptica obtenida fue A = 0,2 ± 0,05 realizada en un

1 FICAYA – Biotecnología – 2015

espectrofotómetro "Marcel s 330 Pro" con una longitud de onda de λ = 560 nm. Se midió la

densidad óptica en medio con y sin deltametrina, luego de un periodo de incubación de 168 h

para poder observar la capacidad de adaptabilidad de las bacterias al crecimiento en presencia

de xenobióticos.

Las cepas fueron colocadas en 75ml de medio estéril en un frasco Erlenmeyer. Una muestra

fue colocada en medio con deltametrina a una concentración de mg 1-1 y la otra muestra fue

colocada en un medio sin pesticida durante 15 días a 2ºC, de los cuales se ensayaron los

cultivos a los 5, 1. Y 15 días. Para poder controlar la degradación de la deltametrina se realizó

mediante la cromatografía de gases. Obteniendo como resultado una columna capilar:

equidad-5 (Perkin Elmer) 30 m, 0,25 mm ID, 0,25 mm df. La temperatura del detector vario de

203ºC a 260ºC. con parcelas lineales con un coeficiente de correlación aproximado de 0,99.

Como resultado final sobre la investigación se observó que al encontrarse la deltametrina en la

concentración de mg1-1 posee un efecto estimulante de crecimiento sobre la mayoría de

cepas bacterianas durante los 180 días que duro la investigación. Y dando como conclusión

que varios de los microcontaminantes inhiben el metabolismo de algunos microorganismos,

dando como consecuencia una pequeña degradación de estos compuestos toxicos.

Microbial Survey of a Full-Scale, Biologically Active Filter for Treatment of Drinking Water

En los países de Europa y Asia se realiza el método de filtración activa para potabilizar el agua

mediante la implementación de procesos biológicos que reducen los costos operacionales y

productos químicos. A pesar de poseer estos beneficios, los procesos biológicos no han tenido

tanta acogida por parte de la población Estadunidense, a causa de la percepción negativa acerca

de los microorganismos y la desconfianza de eficiencia de estos procesos.

La ingestión de nitrito y nitrato por parte de los seres humanos puede resultar perjudicial para su

salud. Es por esta razón que la Agencia de los Estados Unidos de Protección Ambiental (EPA)

ha determinado niveles de agua máxima fuente de contaminantes (MCL) de nitrito y nitrato

siendo la cantidad de 1 mg / litro N y 10 mg / litro N, mas no se ha determinado los niveles de

agua máxima fuente de contaminantes en amoníaco. Este elemento se encuentra presente en las

fuentes de agua en forma libre. Y al tener oxígeno disuelto el agua tiende a nitrificarse

provocando que el nivel de pH baje. Esto puede afectar a la tasa de corrosión del sistema de

distribución (DS), lo que hace que la purificación del agua requiera de más cantidad de cloro;

además de que esto provoca el crecimiento de biofilms heterotróficas, dándole un sabor y olor

desagradable al agua potable.

El proceso para aplicar el tratamiento de filtros biológicamente activos es el siguiente:

primeramente un tren de tratamiento ventila el agua subterránea a través de filtros de arena,

finalmente es clorada y fluctuada a los domicilios de los ciudadanos. Un análisis que se realizó

sobre los filtros se descubrió que “oxidan 1,13 mg / litro de nitrógeno de amoníaco a nitrato de

nitrógeno y 38 g / litro de arsénico (III) al arsénico (V) sin la adición de un oxidante químico”.

Para esto se puso en marca un estudio polito, identificando las posibles bacterias que causarían

estas reacciones de oxidación en Amoníaco y Arsenio.

La implementación de los sistemas de tratamiento biológicamente activos tiene un campo de

desarrollo muy limitado, ya que se requiere identificar más ampliamente las clases de bacterias

existentes, debido a que estas pueden ser susceptibles a presentar el desarrollo de patógenos. La

aplicación de este procedimiento e investigación tiene como finalidad identificar a los

microorganismos que se encuentran en los filtros de agua potable a gran escala en el suroeste de

Ohio e identificar microorganismos que oxidan el amoníaco.

Se tomaron mueras de ADN de la arena de los filtros, los cuales fueron a ser analizados en el

laboratorio. Utilizando la PCR y la electroforesis se clonaron las muestras de del gen rRNA

the16S y gen amoA, en un kit de TOPO TA. Las secuencias obtenidas fueron editadas y

alineadas en MEGA4 y posteriormente con la ayuda de la función BLAST fueron comparadas

con las secuencias en la base de datos NCBI. Los resultados obtenidos de la PCR fueron un total

de 431 16S rRNA genes y 61 amoA. Después se eliminaron duplicados y secuencias

quiméricas, dando como dato restante 297 secuencias únicas de genes 16S rRNA y 31 únicas

amoA.

Gracias a los datos obtenidos pudieron observar que “el agua subterránea en bruto contenía un

promedio de 1,13 mg / litro de nitrógeno amoniacal antes de la filtración y menos de 0,1 mg /

litro N después de la filtración”. Determinado que el amoníaco surge luego de la filtración del

nitrato, oxidando de esta manera los filtros. Esto también se provoca por los filtros que están

diseñados para operar a bajas concentraciones de amoníaco siendo estas cantidades procesadas

limitadas. Durante la investigación realizada se puedo identificar a una bacteria llamada

"Candidatus Nitrotoga artica", la cual es capaz de dar flexibilidad operativa beneficioso para el

filtro. Optimizando de esta forma el trabajo realizado por los filtros de agua potable.

Choosing Organic Pesticides over Synthetic Pesticides May Not Effectively Mitigate

Environmental Risk in Soybeans

Los plaguicidas orgánicos produces huellas ecológicas muy reducidas, por lo que es un factor

sostenible en los campos de la agricultura. En Canadá en el año2003 su gobierno implementó el

Programa de Reducción de Riesgos de Plaguicidas como una estrategia para el mejoramiento

del desarrollo y reducir los riesgos ambientales. En los sistemas de producción orgánica se han

realizado estudios sobre el control de plagas utilizando métodos convencionales e integrados.

Los resultados obtenidos fueron muy divergentes los cuales pueden ser a causa de la influencia

de la geografía, el clima y los mecanismos de plagas.

Durante varios años se ha realizado estudios en cultivos de soja analizando la efectividad de los

insecticidas orgánicos como agentes de control biológico en el manejo de poblaciones de áfidos

y se observó que, cuando el pulgón que afectaba al cultivo era muy persistente y superaba el

umbral económico se veían obligados a aplicar esas sustancias en grandes cantidades.

Algunos de los insecticidas contienen ingredientes activos sintéticos, los cuales son tóxicos para

el suelo. Los insecticidas naturales orgánicos son certificados por Canadá y tienen componentes

amigables con el medio ambiente, además de que cumplen las mismas funciones q los

insecticidas sintéticos. Para comprobar esto se ha realizado pruebas en laboratorios,

determinado de esta forma el grado de toxicidad con relación a varias especies de enemigos que

posee la soja. En la soja existen dos depredadores que son muy comunes y provocan grandes

pérdidas en los cultivos, los cuales son: ladybeetle asiática multicolor Harmonia axyridis e

insidioso insecto flor Orius insidiosus. En los estudios realizados se obtuvieron diferencias en la

tasa de moralidad de estos insectos; y se obtuvo como resultado que los insecticidas registrados

eran mayoritariamente tóxicos que sus enemigos. En el caso de ladybeetle resultaron ser menos

tóxicos y en Beauveria bassiana ligeramente toxico para sus larvas.

El EIQ es una manera de calcular el impacto que producen las estrategias empleadas para el

control de un cultivo, y está basado en datos que son disponibles en las hojas MSDS, en la

clasificación de plaguicidas, tomando en cuenta también la tasa de aplicabilidad.

Épicamente los resultados mostrados se relacionaron con el impacto ambiental generado y en

esta relación se apreció que los nuevos insecticidas sintéticos poseen un mejor rendimiento ante

los insecticidas orgánicos. Lo que los hace más sostenibles. Y es por esta razón que los

agricultores prefieren pagar más por un producto sintético que les garantiza un mejor manejo

ante las plagas. Es por esta razón que los sistemas de manejo integrado de plagas buscan diseñar

e implementar estrategias biológicas para minimizar el impacto ambiental producido.

Para determinar el grado de toxicidad producida por enemigos de la soja se realizó

experimentación en laboratorio utilizando ejemplares de Los adultos y larvas de ladybeetle

asiática multicolor Harmonia axyridis y adultos de insidiosa bug flor Orius insidiosus, los

cuales fueron tratados con insecticidas a concentraciones de 0,5, 1 y 2 × tasa de campo

utilizando una torre de pulverización con aerógrafo. Por otro lado también se realizó la

experimentación con otro tratamiento el cual consistía en 1 ml de agua destilada.

Los resultados que se obtuvieron fueros los siguientes:

En los adultos de Orius insidiosus en agua destilada se registró un exceso de huevos Ephistia

congelados y una morralidad a las 18, 24 y 48h luego del tratamiento.

En los adultos de Harmonia axyridis en agua destilada exceso de huevos Ephistia congelados

por comida con una mortalidad de 24h durante 168h.

En larvas de Harmonia axyridis fueron colocadas junto a huevos Ephistia para evitar el

canibalismo.

En la experimentación realizada se realizó el ajuste de Henderson-Tilton para obtener los datos

de mortalidad que causan los insecticidas naturales; además también fueron sometidos a un

sistema contable denominado ANOVA de modelo mixto, para evaluar la concentración

existente, el tratamiento y el tiempo de evaluación.