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BIOTRATAMIENTO DE RESIDUOS PELIGROSOS

FASE IIPASO 4

Ejecucin: Elaboracin y actualizacin de conclusiones y redaccin delinforme de investigacin

CLAUDA LORENA TRIANA COD. 1020755415

GRUPO 358046_2

TUTORALUISA FERNANDA URIBE

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS Y PECUARIAS Y DEL MEDIO

AMBIENTEECAPMA

JUNIO 2016

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TITULO

Mercurio, sus daos y su Biorremediacin

AUTORES

Claudia Lorena Triana Vega

RESUMEN

El mercurio es un elemento que no puede ser destruido, se encuentra en la naturaleza,en el aire, el agua y el suelo. Existe en forma elemental (metlico), inorgnica yorgnica. Es un metal lquido que se evapora de manera invisible, es adems inodoroy muy txico. La exposicin a mercurio an a pequeas cantidades puede causarserios problemas de salud. El mercurio emitido al ambiente, en su mayora, provienede actividades humanas. El smbolo qumico es: Hg.

El mercurio es el elemento ms pesado y tiene propiedades nicas: es el nico metallquido que a temperatura ambiente se expande o contrae uniformemente con cambiosde temperatura, mata bacterias y hongos, es un buen conductor de la electricidad ypobre conductor del calor. Adems, se combina fcilmente con otros metales comooro, plata y aluminio formando amalgamas

El mercurio elemental es la forma pura del mercurio, no combinada con otroselementos. Es el mercurio lquido brillante color plata usado en los termmetros.

El mercurio elemental es utilizado en la produccin de cloro y soda custica, para laextraccin de oro, en termmetros, termostatos, barmetros, pilas botn (usadas en

relojes, calculadoras y audfonos), tubos fluorescentes u otras luminarias de bajoconsumo, interruptores elctricos, en amalgamas dentales (que lo contienen enaproximadamente un 40-50 por ciento) y tambin en juguetes.

El mercurio inorgnico se forma cuando el mercurio se combina con elementosinorgnicos como cloro, azufre y oxgeno (sales de mercurio). La mayora de estoscompuestos son polvos blancos o cristales -excepto el cinabrio, que es rojo. Elmercurio inorgnico se encuentra en fungicidas, antispticos y ungentos,desinfectantes y en cremas blanqueantes de la piel.

El mercurio orgnicose forma cuando el mercurio se combina con carbono y otros

elementos. Hay muchos compuestos orgnicos de mercurio, el ms comn es elmetilmercurio. El metilmercurio es la forma ms comn de mercurio orgnico y seencuentra en el ambiente, agua, suelo y puede acumularse en niveles peligrosos enlos peces.

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ABSTRACT

Mercury is an element that can not be destroyed, is found in nature, in the air, waterand soil. It exists in elemental form (metallic), inorganic and organic. It is a liquid metalthat evaporates invisibly, it is also odorless and very toxic. Mercury exposure even to

small amounts can cause serious health problems. Mercury emitted to the atmosphere,mostly comes from human activities. The chemical symbol is Hg.

Mercury is the heaviest element and has unique properties: it is the only liquid metal atroom temperature expands or contracts evenly with changes in temperature, killsbacteria and fungi, is a good conductor of electricity and poor heat conductor. Inaddition, it is easily combined with other metals such as gold, silver and aluminumforming amalgams

Elemental mercuryis the pure form of mercury, not combined with other elements. Itis the bright silver color liquid mercury used in thermometers.

Elemental mercury is used in the production of chlorine and caustic soda, for extractinggold, thermometers, thermostats, barometers, button batteries (used in watches,calculators and hearing aids), fluorescent tubes or other low energy lighting, electricalswitches , dental amalgams (which contain about 40-50 percent) and toys.

Inorganic mercury is formed when mercury combines with inorganic elements suchas chlorine, sulfur and oxygen (mercury salts). Most of these compounds are whitepowders or crystals except cinnabar, which is red. Inorganic mercury is found infungicides, antiseptics and ointments, disinfectants and bleaches skin creams.

Organic mercuryis formed when mercury combines with carbon and other elements.There are many organic mercury compounds, the most common is methylmercury.Methylmercury is the most common form of organic mercury found in the environment,water, soil and can accumulate to dangerous levels in fish.

PALABRAS CLAVE

Mercurio, biorremediacin, metal, toxico, metilmercurio, intoxicacin por mercurio,toxicologa, exposicin ocupacional.

KEY WORDS

Mercury, bioremediation, highly, toxic, methylmercury, mercury poisoning, toxicology,occupational exposure.

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INTRODUCCIN

MEDIOS DE PROPAGACION DE MERCURIO

Aire: La concentracin de mercurio en aire vara mucho de unas zonas a otras, segnsean rurales o urbanas, estn en las proximidades de puntos de emisin concentraday que estas sean naturales o antropogenicas; pero salvo casos excepcionales, nosuperan los 50 nanogramos/m3 . En el supuesto normal de que la ventilacin diaria enuna persona media es de 20 m3 y de que el 80% del mercurio inhalado se retiene, laingesta por va respiratoria seria de 1 microgramo/da. No existe unanimidad en cuantoal umbral medio de toxicidad en el ser humano en general, no obstante haciendoextrapolaciones de los datos recabados en exposiciones ocupacionales hay autoresque obtienen un valor de 50 microgramos/da como umbral de toxicidad. Otras fuentessitan este umbral en 160 microgramos/da. En Almadn (Espaa), la concentracinmedia en el casco urbano en pocas de produccin es de 700 nanogramos/ m3 y sinproduccin de mercurio 350 nanogramos/ m3 , que equivalen a ingestas diarias de 14

microgramos/da y 7 microgramos/da respectivamente. El Grupo de Expertos de laOrganizacin Mundial de la Salud afirma que: La concentracin de mercurio en la

atmsfera es tan baja que no contribuye de manera significativa a la ingestin humanade mercurio.

Agua: En aguas que estn situadas en reas no influenciadas por la industrializacin opor mineralizaciones de mercurio, la concentracin media es de 50 nanogramos/litro.En regiones prximas a minas de mercurio e industrializadas, se reportan valoresentre 400 y 700 nanogramos/litro. En la baha de Minamata (Japn), coincidiendo conla intoxicacin masiva que all se produjo, se comunicaron valores entre 1.600 - 3.600

nanogramos/litro. Exceptuando la anormalidad de Japn y si consideramos la cifranotificada mas elevada y en la hiptesis de que el mercurio no se elimine en lapurificacin del agua, la ingestin diaria mas elevada seria de cerca de 1,4microgramos/da (suponiendo una ingesta media diaria en adulto de 2 litros). El limitemximo recomendado de mercurio en agua potable es de 1 microgramo/litro (OMS)que permite ingestiones de hasta 2 microgramos/da.

Piel y Mucosas:Otra posible va de aporte de mercurio al ser humano es el contactoocasional y la ingestin accidental de este metal. La absorcin de mercurio a travs dela piel y mucosas es tan pequea que no se dispone de cifras cuantitativas. Noobstante, se ha comprobado que la absorcin de mercurio a travs del tracto intestinal

es inferior al 0,01%. Por tanto en estas situaciones los riesgos son mnimos.

Alimentos:La ingesta media de mercurio a travs de los alimentos se estima por elComit Mixto FAO/OMS, inferior a los 20 microgramos/da principalmente en forma demetilmercurio (compuesto orgnico de mercurio). El propio Comit estima que no hayriesgo para la salud humana por esta ingesta.

El contenido de mercurio en los alimentos, con exclusin del pescado, oscila entre 3 y20 microgramos/Kg. y en muy raras ocasiones supera los 60 microgramos/Kg. En lospeces de agua dulce se citan valores entre 200-1.000 microgramos/Kg con la mayorparte de los valores entre 200-400 microgramos/Kg. En los peces ocenicos los

valores se sitan entre 0-500 microgramos/Kg. con la mayora de los valores en tornoa los 150 microgramos/Kg.

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La excepcin a esta norma son las especies predadoras (pez espada, atn,hipogloso), que presentan valores entre 500 y 1.500 microgramos/Kg.

El mercurio en los peces, predomina en la forma de metilmercurio y las variacionesque se observan en cuanto a los contenidos, estn condicionadas por la especie

icticola, la ubicacin geogrfica, la edad, peso, contenido graso y sexo.El Grupo de Expertos del Mercurio designado por la Organizacin Mundial de la Salud,en su ltima publicacin en relacin al mercurio, afirma: El riesgo mayor para la salud

humana derivado de la presencia del mercurio en la Naturaleza se centra en laexposicin ocupacional a este metal

AFECTACIONES OCASIONADAS POR EL MERCURIO

Las formas de absorcin del mercurio al cuerpo son va respiratoria o inhalacin, vadigestiva o ingestin y va cutnea. En cualquiera de los casos las consecuencias que

puede presentar una persona que se intoxique con mercurio sonAlteraciones digestivas:nauseas, vmito, diarrea, o estomatitis mercurial

Alteraciones otorrinolaringolgicas:Rinitis, sordera.

Alteraciones oculares: escotomas anulares y centrales e incluso restriccinconcntrica del campo visual

Alteraciones del sistema nervioso: irritabilidad, tristeza, ansiedad, insomnio, temor,prdida de memoria, excesiva timidez, debilidad muscular, sueo agitado,susceptibilidad emocional, hiperexcitabilidad o depresin, (todo esto llamado eretismo

mercurial)

Otra caracterstica es el temblor, suele iniciarse en la lengua, labios, prpados y dedosde las manos en forma de temblor fino de ms de 20 oscilaciones/minuto que puedeinterrumpirse por una extensin brusca de los dedos. Posteriormente se extiende a lasmanos en forma de temblor rtmico que se interrumpe por contracciones muscularesbruscas; tambin puede aparecer en la cara produciendo tics.

Otras alteraciones:

Alteraciones renales

Dermatitis de contacto, papulosas e hiperqueratosicas, localizadas en manos,antebrazos y a veces en la cara. Estas lesiones pueden llegar a ulcerarse.

En las intoxicaciones por sales de mercurio inorgnico (mercurioso o mercrico) y defenilmercurio se presenta el sndrome denominado acrodinia. Se caracteriza pordescamacin, color rosa de las mejillas y plantas de los pies y manos, prurito,fotofobia, sudoracin, irritabilidad e insomnio.

Hay descritos casos de alopecia en situaciones de exposiciones crnicas y quesiempre son reversibles con el cese de la exposicin.

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METODOLOGIA

REMEDIACIONBIOLOGICA

DELMERCURIO

Utilizacinde bacterias

Reduccin Enzimatica:Es un sistema de resistencia microbiano, que trabaja en ambientes contaminadospor mercurio y consiste en la presencia de grupos de genes organizados en un nico opern, denominadoopern mer, que permite la detoxificacin enzimtica del mercurio. En conjunto, estos genes codifican parauna serie de enzimas que pueden demetilar el Hg orgnico a Hg inorgnico, y reducir el Hg inorgnico aHg(0), el cual es menos txico y se puede liberar al medioambiente debido a su alta volatilidad.

Otros mecanismos de tolerancia/resistencia bacteriana a mercurio: la precipitacin de los mismos confosfatos, carbonatos y/o sulfuros; la exclusin fsica de los componentes electronegativos en membranas ysustancias polimricas extracelulares (EPS); sistemas de eflujo de metal dependientes de energa; y elsecuestro intracelular con protenas de bajo peso molecular ricas en cistena

Biorremediacin bacteriana de aguas residuales contaminadas con mercurio: Este sistema estabasado en una planta piloto construida para tratar efluentes de una industria de electrlisis de cloro-lcali dela Repblica Checa. En este trabajo se utiliz un biorreactor de lecho empacado con una capacidad paratratar 100 m3 de efluente por da (conteniendo entre 2 y 10 mg/L de Hg), que oper de manera continuadurante 8 meses con excelentes resultados. Este biorreactor se inocul con un biofilm bacteriano,conformado por siete cepas de Pseudomonas inmovilizadas en piedra pmez, que posee la capacidad dereducir Hg(II). La optimizacin de este sistema implic el ensayo de diversas condiciones de cultivo,matrices de inmovilizacin, tipos de biofilms y condiciones de operacin del biorreactor

Utilizacinde hongos

Los hongos y levaduras tambin pueden captar metales pesados. Gracias a esta propiedad, los mismospueden ser usados como mtodos alternativos para la remocin de estos compuestos, la captura demetales por la biomasa de hongos parece ser un proceso que involucra la acumulacin y/o la bioadsorcin.

La acumulacin de Hg en diferentes especies de hongos varia y algunos son capaces de incrementar laacumulacin del metal mientras mayor fue la concentracin y el tiempo de exposicin.

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REMEDIACIONBIOLOGICADELMERCURIO

Ficorremediacin

Es la biotecnologa basada en la aplicacin de algas para control de contaminacin ha sido usada entreotras cosas para la remocin de compuestos inorgnicos, siendo la eliminacin de metales pesados deefluentes industriales y aguas residuales domsticas, uno de los principales focos.

La remediacin podra ser llevada a cabo por procesos fsico-qumicos de adsorcin sobre la pared celular(mecanismos de remocin extracelulares) o bien por mecanismos de transporte y precipitacin

Se han estudiado algas con mecanismos de remocin de Hg extracelulares y se ha observado que

diferentes especies son capaces de adsorber Hg entre un 10-40% de 100 mg/L.

Rizorremediacin

Es la actividad de remocin o inmovilizacin de contaminantes de manera conjunta entre plantas ymicroorganismos que habitan en su rizsfera. Esta tecnologa depende de mltiples factores, entre ellos, delas especies de plantas utilizadas, la biodisponibilidad de los metales en el suelo y de la interaccin entreplantas y microorganismos resistentes a metales

La rizsfera es la zona en la cual los metales entran en contacto con las races de las plantas, constituyendouna interface suelo-planta de gran importancia en el proceso de fitorremediacin. Las plantas ayudan acrear su propia rizsfera por la secrecin de diferentes enzimas y molculas pequeas, y mediante el ajustede pH del suelo. Estas actividades, a su vez, mejoran la absorcin de nutrientes y elementos txicos porparte de la planta pero tambin se puede ver favorecido el desarrollo de comunidades bacterianas concapacidad inherente de remediar Mercurio.

PlantasTransgnicas

Son plantas transgnicas que se han desarrollado a travs de la transferencia de genes desde otrosorganismos que presentan la habilidad para remediar contaminantes a plantas candidatas, susceptibles de

ser transformadas. De esta manera, varios genes bacterianos involucrados en procesos de remocin demercurio han sido clonados y expresados en plantas exitosamente, permitiendo la metabolizacin de estemetal

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REMEDIACIONBIOLOGICADELMERCURIO

Fitorremediacin

La fitorremediacin involucra el uso de plantas, naturales o modificadas genticamente, para removerdiversos contaminantes del suelo y/o aguas. Esta estrategia de remediacin consiste en diferentestecnologas para la remediacin de suelos, sedimentos o agua contaminados con metales

Rizofiltracin: Es el uso de plantas para remediar diversos ambientes acuticos, este proceso implica elcultivo de plantas en hidropona y su trasplante a aguas contaminadas con metales, a partir de las cuales lasplantas absorben y concentran los metales en sus races y brotes. Despus de un cierto tiempo las plantasse cosechan y se disponen para su uso final. Las plantas empleadas con estos fines deben ser capaces deacumular y tolerar cantidades significativas del metal, adems de ser fcilmente manipulables, poseer unbajo costo de mantenimiento, y una baja necesidad de eliminacin de residuos secundarios.

Fitoestabilizacin: La fitoestabilizacin comprende el uso de plantas para prevenir el movimiento demetales en el suelo y/o aguas a travs de la adsorcin sobre las races o precipitacin dentro de la rizsfera,para evitar su migracin. Las plantas adecuadas para fitoestabilizacin no deben realizar una elevadatranslocacin de los contaminantes a los tejidos areos de la planta, evitando as el riesgo de serconsumidos por herbvoros e ingresar en la cadena trfica. Esto adems, elimina la necesidad de cosechary tratar como residuos peligrosos a los tejidos contaminados

Fitovolatilizacin: El proceso consiste en tomarplantas naturales o modificadas genticamente que seancapaces de absorber las formas elementales de algunos metales del suelo, convertirlas a especiesgaseosas dentro de la planta, y liberarlas a la atmsfera, este proceso tiene algunos beneficios tales comouna mnima perturbacin del ambiente, menos erosin, y adems elimina la necesidad de disponer delmaterial vegetal contaminado

Fitoextraccin o Fitoacumulacin: Es la incorporacin y transporte de los contaminantes a los tejidosareos de la planta, donde son acumulados. Luego, estos tejidos pueden ser extrados y destruidos oreciclados, por ejemplo mediante incineracin.

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ANALISIS Y RESULTADOS

Tabla 1. Diferentes microorganismos (bacterias, hongos y algas) implicados en laremocin de Hg y compuestos derivados.

Tabla 2. Diferentes especies de plantas y mecanismos involucrados en la remocin deHg.

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Tabla 3. Plantas transgnicas que expresan diferentes genes de resistenciabacterianos a Hg y MeHg.

* La Volatilizacin del mercurio en forma gaseosa no txica (Liriodendro tulipifera), seintroduce el gen merA, que codifica para la enzima reductasa del ion mercrico,altamente txico, que cataliza su reduccin hasta la forma voltil y poco txica demercurio elemental, gaseoso en condiciones de temperatura no muy elevadas.

* Fitovolatilizacin de mercurio (Hg) por medio de plantas transgnicas (Arabidopsisthaliana) que son transformadas con dos genes provenientes de microorganismos quepueden transformar el mercurio inico en mercurio ms estable.

* Se han transformado plantas de Arabidopsis thaliana incorporndoles el gen merAcon la finalidad de desarrollar plantas resistentes y volatilizadotas de mercurio, lo quese logr modificando el gen.

* Las investigaciones han demostrado que las plantas que llevan el gen merAmodificado son capaces de extraer, secuestrar y descontaminar los contaminantesmercuriales. Estas caractersticas tambin han sido expresadas en plantas de tabaco(Nicotiana tabacum) y otras especies.

* Las plantas genticamente modificadas o transgnicas volatilizadotas de mercuriopodran ser incorporadas dentro de una nueva categora de tecnologas deremediacin ambiental ofreciendo una alternativa ms amigable, poco costosa ysostenible

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DISCUSIN Y CONCLUSIONES

Para llevar a cabo una adecuada seleccin de la tcnica de remediacin, hay queestablecer en primer lugar el diagnstico preciso del tipo de contaminante, dimensinde la contaminacin y futuro uso del lugar contaminado, adems sera convenienteestablecer un diagnstico sobre la posible incidencia de la contaminacin en el aguasubterrnea

A medida que aumenta en todo el mundo el nmero de reas contaminadas tiene msimportancia identificar cules son las plantas que mejor se adaptan a cadacontaminante la biorremediacin constituye una alternativa real y que puede serdesarrollada al menos en sus etapas iniciales y con buenos resultados, en diversasdependencias de investigacin

Actualmente las investigaciones estn dirigidas a incrementar la tasa de degradacinde compuestos txicos, mejoramiento gentico de microorganismos para que seadapten a ambientes extremos y desarrollo de diferentes tcnicas biocorrectivasalternativas para la recuperacin de suelos degradados.

En la contaminacin que originan los metales pesados como el mercurio, elmecanismo bioqumico microbiano o vegetal, no es la degradacin del tomocontaminante, sino que se produce un cambio en el estado de oxidacin del metalpara su detoxificacin

Lo que pretende la biorremediacin del mercurio es:

El metal se vuelve menos soluble y precipita lo que hace que sea menos

utilizado por los organismos del ambiente.

Hace que se vuelva por el contrario ms soluble por lo que puede serremovido por permeabilidad.

Permite que pueda haber una volatilizacin del tomo.

Hacerlo en si menos txico para los organismos del medio.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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