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Biorremediación de suelos contaminados con el insecticida cipermetrina
Ana María Gómez Camargo, [email protected]
Dana Alejandra Jaimes Parra, [email protected]
Laura Marcela Tovar Gallego, [email protected]
Trabajo de Grado presentado para optar al título de Ingeniero Ambiental
Asesor: María Consuelo Jaramillo Flórez, Doctor (PhD) en Ciencias Químicas.
Universidad de San Buenaventura Colombia
Facultad de Ingenierías
Ingeniería Ambiental
Medellín, Colombia
2020
Citar/How to cite [1]
Referencia/Reference
Estilo/Style:
IEEE (2014)
[1] A. M. Gómez Camargo, D. A. Jaimes Parra, y L. M. Tovar Gallego,
“Biorremediación de suelos contaminados con el insecticida cipermetrina”,
Trabajo de grado Ingeniería Ambiental, Universidad de San Buenaventura
Medellín, Facultad de Ingeniería, 2020.
Grupo de Investigación (GIMSC).
Línea de investigación en gestión ambiental y de los recursos naturales
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Dedicatoria
Ana
Quiero dedicar este trabajo principalmente a mi familia, a mis padres que fueron un apoyo
incondicional, a mis hermanas por la compañía brindada y a Dios que es la luz de mi vida.
Además, a mis compañeras de proyecto Dana y Laura que me enseñaron a trabajar en equipo, la
sinceridad y la tolerancia. Finalmente, a mi novio por el apoyo, la compañía y la fuerza que me
brindó.
Dana
Dedico este trabajo a mi familia por apoyarme en cada paso que doy, en especial a mi madre
por motivarme e incentivarme a salir adelante. Gracias a mis compañeras Ana y Laura por su
paciencia, comprensión y por hacer de este proyecto un momento de integración, unión y
aprendizaje. Pero sobre todo esta dedicatoria es a Martín, hijo mío eres mi fuerza, mi motor,
gracias por llenarme de fortaleza para continuar, por ser mi motivación y alegría constante y
por vivir conmigo este proceso.
Laura
A mi madre y mis hermanas por el acompañamiento, a mi padre por ser mi ejemplo e
inspiración. A mi compañero de vida por su fortaleza y paciencia. A Dana, y Ana por luchar
desde el día uno hasta el final.
Agradecimientos
Agradecemos a la profesora Consuelo Jaramillo, nuestra asesora de trabajo de grado por
compartir su sabiduría y corregir nuestros errores, guiándonos siempre con la mejor actitud y
paciencia para dar lo mejor de nosotras. También agradecemos a nuestros compañeros y
personas cercanas que nos acompañaron en este proceso. Por último, a la Universidad de San
Buenaventura por formarnos como profesionales integrales, con valores y aptitudes que
seguramente marcarán la diferencia en el campo laboral.
TABLA DE CONTENIDO
I. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 11
II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA........................................................................... 12
A. Antecedentes ...................................................................................................................... 13
III. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................... 19
IV. OBJETIVOS ....................................................................................................................... 20
A. Objetivo general ................................................................................................................. 20
B. Objetivos específicos .......................................................................................................... 20
V. HIPÓTESIS ........................................................................................................................ 21
VI. MARCO TEÓRICO ........................................................................................................... 22
A. Definición y aspectos generales ......................................................................................... 22
B. Clasificación de los pesticidas ............................................................................................ 22
C. Cipermetrina ....................................................................................................................... 24
D. Agricultura en Colombia .................................................................................................... 25
E. Técnicas físicas, químicas y biológicas de remediación de suelos contaminados ............. 26
F. Técnicas biológicas de remediación ................................................................................... 27
G. Bioaumentación .................................................................................................................. 27
VII. METODOLOGÍA .............................................................................................................. 28
A. Recolección de la muestra de suelo: .................................................................................. 28
B. Determinación de características físico-químicas del suelo ............................................... 28
1) Contenido de humedad: ................................................................................................... 29
2) Determinación de pH en KCl: ......................................................................................... 29
C. Ensayo de ecotoxicidad ...................................................................................................... 29
D. Aislamiento e identificación de bacterias ........................................................................... 32
E. Técnica de bioaumentación ................................................................................................ 34
F. Evaluación de características físicas, químicas y biológicas del suelo después de la
biorremediación .......................................................................................................................... 35
VIII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ........................................................................................ 36
A. Recolección de la muestra de suelo .................................................................................... 36
B. Características físicas, químicas y biológicas del suelo ..................................................... 36
1) Contenido de humedad .................................................................................................... 37
2) pH .................................................................................................................................... 38
C. Ensayo ecotoxicidad del pesticida ...................................................................................... 41
D. Identificación de bacterias .................................................................................................. 45
E. Técnica de bioaumentación ................................................................................................ 45
F. Evaluación de características físicas, químicas y biológicas del suelo después de la
biorremediación .......................................................................................................................... 46
1) pH .................................................................................................................................... 46
2) Porcentaje de germinación y efectos letal y subletal ....................................................... 47
3) Población final de microorganismos ............................................................................... 49
G. Concentración final de pesticida ........................................................................................ 50
IX. CONCLUSIONES ............................................................................................................. 51
X. RECOMENDACIONES .................................................................................................... 52
Referencias ..................................................................................................................................... 53
LISTA DE TABLAS
TABLA I. PESTICIDAS SEGÚN TOXICIDAD AGUDA .......................................................... 23
TABLA II. PESTICIDAS SEGÚN VIDA MEDIA ....................................................................... 23
TABLA III. EJEMPLO DE PESTICIDAS SEGÚN FAMILIA QUÍMICA ................................. 24
TABLA IV. EFECTO LETAL ....................................................................................................... 32
TABLA V. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD ...................................... 37
TABLA VI. DETERMINACIÓN DE pH EN KCl Y AGUA ....................................................... 38
TABLA VII. DETERMINACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ................................................. 39
TABLA VIII. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE GERMINACIÓN ......................... 42
TABLA IX. DETERMINACIÓN EFECTO LETAL .................................................................... 43
TABLA X. DETERMINACIÓN EFECTO SUBLETAL .............................................................. 43
TABLA XI. PORCENTAJE DE GERMINACIÓN EN SUELO CON PESTICIDA ................... 44
TABLA XII. EFECTO LETAL EN SUELO CON PESTICIDA .................................................. 44
TABLA XIII. EFECTO SUBLETAL EN SUELO CON PESTICIDA ......................................... 44
TABLA XIV. AUMENTO POBLACIONAL DE BACTERIAS .................................................. 46
TABLA XV. DETERMINACIÓN DE pH DESPUÉS DE LA BIORREMEDIACIÓN ............... 47
TABLA XVI. PORCENTAJE DE GERMINACIÓN DESPUÉS DE LA BIORREMEDIACIÓN
........................................................................................................................................................ 47
TABLA XVII. EFECTO LETAL DESPUÉS DE LA BIORREMEDIACIÓN ............................. 48
TABLA XVIII. EFECTO SUBLETAL DEPUÉS DE LA BIORREMEDIACIÓN ...................... 48
TABLA XIX. POBLACIÓN FINAL DE MICROORGANISMOS EN SUELO FÉRTIL ........... 49
TABLA XX. POBLACIÓN FINAL DE MICROORGANISMOS EN SUELO ESTUDIO ......... 49
TABLA XXI. CONCENTRACIÓN FINAL DE PESTICIDA ...................................................... 50
LISTA DE FIGURAS
Fig. 1. Diagrama general de la metodología del proyecto ............................................................. 28
Fig. 2. Determinación de toxicidad para cada pesticida ................................................................. 31
Fig. 3. Identificación de microorganismos ..................................................................................... 33
Fig. 4. Técnica de bioaumentación ................................................................................................. 34
Fig. 5. Evaluación de características después de la biorremediación ............................................. 35
Fig. 6. Curva de calibración población de bacterias ...................................................................... 40
Fig. 7. Curva de calibración concentración de pesticida ................................................................ 41
Fig. 8. Observación de bacterias a 100x (Tinción de Gram) .......................................................... 45
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 9
RESUMEN
Los piretroides se encuentran en el grupo de los más potentes pesticidas, siendo la cipermetrina un
insecticida sintético que hace parte de este grupo de piretroides y es considerado moderadamente
toxico. Por el interés de lograr acabar con estas plagas, estos se han empleado de manera indebida
y sin un respectivo control, causando efectos no previstos. Los piretroides son persistentes en el
suelo, esto genera una acumulación del contaminante y sus residuos se incorporan en fuentes
hídricas la mayoría de las veces por lixiviación causando afectación a organismos que no deberían
estar involucrados, así como diferentes ecosistemas con daños directos e indirectos.
Este trabajo de grado tiene como finalidad evaluar la posibilidad de emplear un proceso de
biorremediación usando microorganismos autóctonos del suelo en actividades productivas donde
involucren el uso de pesticidas y lograr la remoción parcial o total de este, mejorando las cualidades
del suelo y la posibilidad de recuperar sus características degradadas por el uso del pesticida. Por
lo que se tomó una muestra de suelo con potencial agrícola para analizar sus características físicas,
químicas y biológicas antes y después de ser expuesto a diferentes concentraciones del insecticida
cipermetrina y posteriormente comparar si las condiciones iniciales del suelo son las favorables
para un uso agrícola, teniendo resultados asertivos.
Además, se realizó un ensayo de ecotoxicidad para determinar el nivel toxicológico del pesticida
en diferentes concentraciones y adicionalmente se calcula su efecto letal y subletal en semillas de
lechuga (Lactuca sativa L). Se hace un aislamiento y una identificación de bacterias autóctonas de
la muestra de suelo con el fin de realizar el proceso de bioaumentación y que sean estas mismas las
que se encarguen de degradar el contaminante presente en el suelo. Según los resultados obtenidos
después de realizar estos procesos, se evidenció que efectivamente aumentó la población
microbiana del suelo y es notoria la disminución en la concentración del contaminante, lo que
indica la capacidad óptima que tienen estas bacterias autóctonas del suelo para lograr degradar los
contaminantes.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 10
ABSTRACT
Pyrethroids are in the group of the most potent pesticides, with cypermethrin being a synthetic
insecticide that is part of this group of pyrethroids and is considered moderately toxic. In the
interests of eradicating these pests, they have been misused and uncontrolled, causing unintended
effects. Pyrethroids are persistent in the soil, this generates an accumulation of the contaminant and
their residues are incorporated in water sources most of the time by leaching causing damage to
organisms that should not be involved, as well as different ecosystems with direct and indirect
damage.
This degree work aims to evaluate the possibility of employing a bioremediation process using
microorganisms indigenous to the soil in productive activities where they involve the use of
pesticides and achieve partial removal or total of this, improving soil qualities and the possibility
of recovering its characteristics degraded by the use of the pesticide. So a soil sample with
agricultural potential was taken to analyze its physical characteristics, chemical and biological
before and after being exposed to different concentrations of the insecticide cypermethrin and then
compare whether the initial soil conditions are favourable for an agricultural use, having assertive
results.
In addition, an ecotoxicity test was carried out to determine the toxicological level of the pesticide
at different concentrations and additionally its lethal and subletal effect in lettuce seeds (Lactuca
sativa L) was calculated. Isolation and identification of bacteria native to the soil sample is carried
out in order to carry out the bioaugmentation process and that are responsible for the degradation
of the contaminant present in the soil. According to the results obtained after these processes, it
was found that the microbial population of the soil actually increased and the decrease in the
concentration of the pollutant is noticeable, indicating the optimal capacity of these native soil
bacteria to degrade pollutants.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 11
I. INTRODUCCIÓN
Evitar, controlar, mitigar o eliminar los impactos ambientales negativos provocados por el uso
inapropiado de pesticidas en cultivos agrícolas es fundamental para garantizar la salud de los
cultivos, la flora y vegetación aledaña, los animales, el ser humano y todo lo que comprende el
medio ambiente. A partir de un interés académico e investigativo se realiza el siguiente trabajo
donde se propone una alternativa de biorremediación de suelos afectados por el mal empleo de
pesticidas, específicamente de tipo cipermetrina. Se abordará la literatura para obtener una línea
base sólida y además, se realizará a nivel de laboratorio un ensayo experimental de bioaumentación
de bacterias autóctonas de una muestra de suelo tomada del municipio de Bello, Antioquia y que
ha sido contaminado previamente con diferentes concentraciones de cipermetrina. Posteriormente,
se busca evaluar la efectividad de remoción de dicho insecticida comparando las características
físicas, químicas y biológicas del suelo antes y después de aplicar la técnica de bioaumentación. El
trabajo está estructurado cronológicamente en el que inicialmente se encuentra la literatura y
bibliografía base que darán el punto de partida para la realización del proyecto, seguido de la
sección metológica y los resultados obtenidos a partir del cumplimiento de ésta. Finalmente, se
encontrará el análisis de los resultados, conclusiones y las recomendaciones que se darán según las
necesidades identificadas.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 12
II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Al pasar del tiempo, las actividades desarrolladas por el hombre se han convertido en una gran
problemática debido a que no son realizadas de una manera sostenible, ocasionando así la
alteración de los bienes y servicios ecosistémicos. Una de las grandes afectaciones ha sido la
degradación de los suelos debido a la mala planificación del recurso, malas prácticas agrícolas,
sobrecargas, conflictos de uso, entre otros factores que han tenido grandes repercusiones en el buen
desempeño de las distintas especies y los ecosistemas al que pertenecen[1].
Debido a las múltiples actividades antrópicas que se han realizado para solventar las necesidades
infinitas del hombre, se ha usado y explotado los recursos de una forma tan exagerada que ha sobre
pasado el punto de tolerancia que estos poseen. Correa & Rendón, citados por [2], afirman que el
agotamiento de recursos es notorio, que las especies se han visto afectadas, que se han disminuido
las áreas fértiles debido a la contaminación y uso excesivo de agroquímicos, pesticidas, herbicidas
entre otras sustancias utilizadas para aumentar la productividad en los cultivos sin pensar en las
afectaciones directas e indirectas que genera a otras especies y recursos como el agua, el suelo, y
hasta al ser humano.
Todos los recursos naturales son de gran importancia, tanto los renovables y como no renovables.
Entre estos recursos se encuentra el suelo, el cual ha sido reconocido como un recurso natural
renovable. Sin embargo, al paso de los años es notoria la afectación hacia éste debido a las
actividades realizadas por la humanidad que lo han deteriorado a tal punto de no ser capaz de
regenerarse por sí solo debido a la pérdida de sus propiedades resilientes, y si se realiza algún tipo
de intervención en él con el fin de recuperar sus características, conlleva periodos de tiempos muy
largos, así que actualmente se debería considerar el suelo como un recurso natural no renovable
como lo citan en [3]. Además, el suelo cumple un papel fundamental por ser el soporte de toda la
vegetación, nos provee de minerales, es la fuente principal de las actividades económicas del
hombre y tiene una estrecha relación con el recurso hídrico. Por estas razones es importante
establecer límites y hacer un aprovechamiento responsable e implementar técnicas de producción
sostenible o por el contrario, las consecuencias serán de gran magnitud [4]. Es imprescindible
incluir dichas técnicas tales como plantaciones orgánicas, sistemas eficientes de riego, evitar
monocultivos, entre otras y además, se debe hacer siempre los diagnósticos y caracterizaciones
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 13
pertinentes para evitar la sobre-explotación del suelo y si se llega a este punto se debe realizar
intervenciones al sitio explotado para evitar una pérdida total de este recurso [5].
Es así como en el presente trabajo de grado se plantea la necesidad de intervenir en el
recurso suelo mediante técnicas de biorremediación que puedan devolver sus características
originales o lo más próximo a ellas y así evitar la degradación de éstos.
A. Antecedentes
En el trabajo propuesto por Urbina Murillo en [6] se define la cipermetrina como un producto
sintético, estructurado por el piretro, con una alta y estable actividad biológica, actuando como
insecticida por ingestión y contacto. Tiene efecto de repelencia y efectivo control sobre variedad
de insectos como Coleóptero, Hemípteros y Lepidópteros en los cultivos. También es usada para
combatir moscas y plagas que atentan con la salud humana. Este pesticida es poco tóxico con los
mamíferos, pero altamente toxico para peces y abejas.
Este producto actúa sobre la membrana nerviosa provocando un bloqueo de la transmisión hasta
los axones de las neuronas teniendo como resultado la muerte. Al tener gran amplitud de usos
puede provocar impactos negativos a otras especies que no están dentro de su propósito. Es por
esto que el autor de este artículo evaluó el desarrollo y supervivencia de larvas de Chrysoperla
externa mediante el efecto de tres tipos de insecticidas: botánico, químico y biológico, resultando
el insecticida químico el más toxico (cipermetrina), produciendo el 100% de la mortalidad en las
larvas.
Cardona et al. afirman que según Organización Mundial de la Salud (OMS), la cipermetrina es
catalogada como “moderadamente peligroso” de clase II y es uno de los insecticidas más usados.
Los autores también mencionan que el uso de este insecticida para el control de plagas en los pastos
de potreros se realiza de forma indiscriminada debido a que no se tiene un control adecuado en la
aplicación, en la dosis y en la formulación, teniendo como consecuencia la presencia de éste en el
organismo humano por efectos de la cadena alimenticia, pues puede ser ingerido por los animales.
Por esta razón, los autores realizan una estandarización de un método analítico por medio de
cromatografía de gases con detector de ionización de llama (CGDILL) y micro extracción en fase
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 14
sólida (MEFS) para la cuantificación y extracción de la cipermetrina en pastos donde se obtuvieron
resultados confiables y que garantizan el cumplimiento de los parámetros estimados de un método
analítico [7].
En [8] se cita a Rummenie et al., Capowiez et al. y Manetti et al., quienes manifiestan que la
siembra directa favorece al abastecimiento de los alimentos y al hábitat de algunos organismos.
Igualmente, Clemente et al. , Garavano et al. , Faberi et al, Salvio et al. citados en el mismo artículo,
complementan que las babosas y los bichos bolita ocasionan impactos negativos en los cultivos de
soja, girasol y colza. Debido a esto, los autores de este artículo evalúan el efecto toxico de tres
insecticidas Cipermetrina, Glifosato y Clorpirifos sobre Armadillidium vulgare y Milax gagates,
donde no se obtuvo efectos de mortalidad debido a los tres insecticidas para este último. Por otro
lado, para A. vulgare se obtuvo efectos letales por la exposición a la Cipermetrina y Clorpirifos
pero no con el Glisfosfato.
Urbina Murillo también define en su trabajo la piretrina como un insecticida de origen natural que
extraen de las flores de crisantemo (Chrysanthemum cinerariefolium), han sido utilizadas desde
hace más de 30 años debido a su efectividad y estabilidad. Comparándolo con otros insecticidas de
origen vegetal, estos compuestos tienen alta efectividad y rápida acción contra gran población de
insectos, su baja estabilidad frente a factores ambientales como el aire y la luz limitan su uso en
plagas agrícolas. Este insecticida ha evolucionado a lo largo del tiempo, en un comienzo se conocía
solo el concepto de piretrina y posterior a esto se incorpora el concepto de piretroides, los cuales
son insecticidas sintéticos derivados de las piretrinas pero a pesar de que sus estructuras sean
semejantes, los piretroides al ser sintéticos son más demandados por ser más efectivos y estables
que los de origen natural. Estos contienen propiedades que atacan insectos que se encuentran en
alimentos y en diferentes ambientes que son utilizados por el ser humano. A lo largo de los años
se han realizado variaciones en su forma estructural; viéndolo desde lo farmacológico y
electrofisiológico el DDT y sus derivados son parecidos a los piretroides su diferencia radica en su
estructura [6].
González en [9] menciona que los primeros cambios y variaciones sintéticas que se realizaron para
dar con los primeros piretroides fueron hechos por Staudinger y Ruziclza en Zuricb hace más de
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 15
70 años. El primer piretroide activo tenía similitudes con la piretrina I natural, y aun es utilizado
como insecticida doméstico. En el año 1949, Synerbolm continúa con los avances de Staudinger,
esta vez para examinar esteres bencílicos más activos. Luego, en 1950 incrementaron los avances
de crisantematos de metilo, arilo y beteroarilo. Sin embargo, fue solo hasta 1968 cuando los
piretroides son solicitados por las personas para ser utilizados como insecticidas agrícolas ya que
gracias a Ellior y Kato que se encargaron de lograr la obtención de permetrina y cipermetrina, las
cuales presentaban muy buena estabilidad dejaron de ser insecticidas para uso únicamente
doméstico y pudieron ser empleadas en la agricultura. Se han realizado diferentes estudios en donde
se modifica la estructura de estos piretroides y se han encontrado unos más activos que otros, y
otros más fáciles de sintetizar pero con el mismo modo de acción, estos estudios y cambios hacia
los piretoides continúan; sin embargo, en menos proporción [7].
Con respecto al efecto de los plaguicidas en las cadenas tróficas, Urbina Murillo afirma que los
productos químicos para el control de las plagas tienen un efecto negativo para los organismos
benéficos y controladores biológicos, debido a que causa daños directos en organismos expuestos
directa e indirectamente. A pesar de que los pesticidas ofrecen alta especificidad de acción, resultan
efectos indeseables como la resistencia de algunos organismos a estos químicos, además de aportar
la contaminación de las fuentes hídricas, la degradación de la fauna y la flora y la persistencia de
los residuos tóxicos en el ambiente. Frente a la resistencia de los organismos, es necesario aumentar
las cantidades de pesticidas o utilizar compuestos más tóxicos para tener controles más efectivos.
Los insecticidas químicos son capaces de fijarse en las reservas de las especies vegetales y en el
tejido adiposo de los animales, llegando a concentraciones letales que pueden causar daños
fisiológicos y también en la persistencia en el suelo. La disminución de la biodiversidad a causa de
este compuesto conlleva a la proliferación de las especies antagónicas de aquellas extinguidas, y
como consecuencia aparecen nuevas plagas y se generan desequilibrios ecológicos. Entre otros
impactos que deja el mal uso de los pesticidas es la alteración de la velocidad de descomposición
de la materia orgánica en el suelo, afectación del crecimiento de la biomasa y microbial, el
desequilibrio en los ciclos del suelo y la destrucción catalítica de la capa de ozono [6].
Los piretroides son persistentes en el suelo, esto permite su introducción en las cadenas tróficas y
con ello lograr una acumulación progresiva de las sustancias toxicas del plaguicida, afectando la
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 16
disponibilidad de los nutrientes que contiene el suelo y así provocando destrucciones masivas de
la biodiversidad. Sin embargo no se han demostrado efectos adversos serios debido a las bajas
dosis de uso [9].
Se han utilizado diversos métodos como los reportados por Hernández et al., en donde emplean
una técnica de superficie de respuesta y el método de extracción asistida por microondas con el fin
de lograr la determinación de los piretroides (deltametrina y cipermetrina) en un suelo de uso
agrícola, arrojando una recuperación mayor al 85 %. Otro método implementado para la
determinación de concentración de pesticida en el suelo es el propuesto por Fernández et al. , en
donde implementa el método de micro extracción en fase sólida obteniendo recuperaciones de
cipermetrina en 98 % y deltametrina en 81 %. Adicionalmente, está el método de Rissato et al. , en
donde se emplea la extracción por fluidos súper-críticos (EFS) para la determinación de plaguicidas
piretroides en suelo agrícola [10]. Los sintéticos frenan la acción de control ejercida por los hongos
entomopatógenos sobre especies de la familia Tetranychidae conllevando a una mayor exposición
de los enemigos naturales [6].
Lynen et al, Ackermann et al, ; Elliot, M., se citan en [11], y nombran la cipermetrina como un
pesticida piretroide, siendo este el más usado para la agricultura del Valle Inferior del rio Chubut
en Argentina. En este mismo artículo, Sastre et al. afirma que este Rio es el recurso hídrico más
importante para la región debido a que es utilizado para el riego agrícola, también por el suministro
de agua potable y la generación de energía eléctrica. Este recurso es un receptor de efectos
negativos debido a drenajes, filtraciones, escurrimientos con residuos. Nyholm y Källqvist
adicionan que en los ecosistemas acuáticos se encuentra el fitoplancton, un eslabón de la cadena
trófica y Prósperi complementa que debido a una alteración de las micro algas por el estrés
toxicológico, se desequilibra todo el sistema. los autores de este artículo se enfocan en la
determinación de la sensibilidad de las micro-algas Chlorella vulgaris, y Scenedesmus
quadricauda al insecticida Cipermetrina, usando el método de bioensayos de toxicidad, resultando
estas dos micro-algas sensibles a este insecticida [11].
Henao, Palacio y Camargo en [12] mencionan que la mayoría de los residuos de plaguicidas se
incorporan en los ecosistemas acuáticos debido a la lixiviación y a la escorrentía, atentando la vida
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 17
de los organismos, y provocar desequilibrio en su ADN hasta ocasionar mutaciones, carcinogénesis
y aumentar la carga genética en varias generaciones. Según el Instituto Colombiano Agropecuario
(ICA), la cipermetrina y el diazinon son insecticidas de mayor uso en Colombia. Éste último está
dentro del grupo de los organofosforados y es catalogado como moderadamente toxico en algunas
especies pero altamente toxico para peces. Mientras que la cipermetrina la catalogan como
medianamente toxico y es usada para el control de plagas en los cultivos y como base para el
champú anti-piojos para humanos [13].
En [12] citan a Smith y Stratton, quienes afirman que los piretroides están dentro del grupo de los
insecticidas más potentes, también se cita a Polat et al., Yilmas et al., que se basan en la USEPA
(United States Environmental Protection Agency) para clasificar este insecticida de uso restringido,
siendo este compuesto muy toxico para algunos artrópodos acuáticos y para peces. Considerando
la información anterior, en esta investigación se busca evaluar la cipermetrina y el diazinon,
determinando los efectos genotípicos sobre la tilapia roja, especie altamente cultivada en Colombia.
También, se evalúa el efecto de la exposición a bajos niveles de concentración de ambos
plaguicidas y estimar si el ensayo es una herramienta útil para biomonitoreo de daños genéticos.
Según los resultados se determinó que la cipermetrina es mucho más toxica que el diazinon para la
tilapia roja debido a que los piretroides son muy lipófilicos, siendo de alta absorción por medio de
las branquias, se metaboliza y se elimina de una forma más lenta en los peces que en las aves y
mamíferos. Para ambos plaguicidas, las bajas concentraciones resultan siendo muy letales en la
prolongación del periodo de exposición causando daños genotoxicos, ocasionando una
probabilidad de riesgo para los humanos debido a la generación del cáncer por la obtención de
células con diversas mutaciones provocando a su vez células iniciadoras de carcinogénesis.
Finalmente, Pino, Carvajal, Gallo y Peñuela, evalúan los tratamientos de bioestimulación y
bioaumentación para la remoción de diésel y deducen que la bioaumentación tiene un efecto
positivo en la remoción del hidrocarburo ya que lo remueve en un 41%. Sin embargo, la
bioestimulación con nutrientes y cáscara de banano, tiene un mejor efecto ya que degrada el 93%.
Este último permite el desarrollo de la población microbiana favoreciendo el enriquecimiento del
suelo con nutrientes, generando de esta manera estrategias sostenibles de recuperación. Se
evidencia que el uso de microorganismos nativos en suelos afectados representa una buena
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 18
alternativa para disminuir la contaminación generada por compuestos como el diésel, siempre y
cuando se estimule su desarrollo [14]. A su vez, se deben tener en cuenta los cambios en las
condiciones a las que son sometidas las especies bacterianas que van a degradar el compuesto, ya
que alteraciones en humedad, luz, nutrientes pueden generar cambios significativos en su
metabolismo favoreciendo o perjudicando el crecimiento de estas o más especies y se afecta la
velocidad y eficiencia en degradación in o ex situ.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 19
III. JUSTIFICACIÓN
La afectación generada al recurso suelo y a sus ecosistemas debido al uso inapropiado de sustancias
toxicas presentes en agroquímicos como los pesticidas, los cuales tienen la ventaja de controlar
plagas pero a su vez cuentan con la capacidad de penetrar en diferentes organismos. En los sistemas
de producción el uso de pesticidas incrementa ganancias económicas debido a que disminuye la
pérdida de productos y a su vez conlleva a un preocupante estado por la afectación a diversas
especies vegetales y animales, al recurso hídrico, suelo y a la salud humana [15]. Por lo tanto, se
considera que la biorremediación es un tema que incorpora aspectos vitales para seguir con las
actividades cotidianas y productivas. Sin embargo, éste es un procedimiento poco utilizado, por lo
que es necesario investigar con mayor profundidad para mejorar y fomentar la aplicación de
diversos métodos biológicos que sean efectivos para mitigar, solucionar y prevenir el impacto
negativo, implementando técnicas como la bioaumentación de hongos y/o bacterias aisladas desde
el mismo suelo para el tratamiento de insecticidas ampliamente usados como la cipermetrina [16].
La relación que existe entre las plantas y los microorganismos es importante para el desarrollo de
las plantas y la rápida recuperación de los suelos; al usar pesticidas no específicos, la población
microbiana disminuye, por lo tanto, el aumento de los microrganismos permitirá al suelo el
restablecimiento de las características propias, y por ende el crecimiento normal de los cultivos,
por lo anterior, la bioaumentación se convierte en una alternativa prometedora para la recuperación
de los suelos.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 20
IV. OBJETIVOS
A. Objetivo general
Evaluar la efectividad de la biorremediación de suelos contaminados con cipermetrina por medio
de la técnica de bioaumentación a escala de laboratorio
B. Objetivos específicos
Determinar la ecotoxicidad del pesticida usando Lactuca sativa.
Identificar el tipo de bacterias presentes en el suelo a tratar.
Calcular los porcentajes de remoción del pesticida después de aplicar la técnica de
bioaumentación.
Determinar las características fisicoquímicas del suelo contaminado antes y después de la
biorremediación.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 21
V. HIPÓTESIS
Los microorganismos como las bacterias presentes en el suelo tienen la capacidad natural de
remediar altas concentraciones de compuestos químicos y transformarlos en otros más simples, por
lo tanto, son efectivos para la biorremediación de suelos contaminados por el pesticida
cipermetrina, utilizando la técnica de la bioaumentación.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 22
VI. MARCO TEÓRICO
A. Definición y aspectos generales
Según Departamento de Reglamentación de Pesticidas [17], se denomina pesticida a cualquier
sustancia elaborada para controlar, matar, repeler o atraer a un organismo vivo que provoque daño
o pérdidas económicas o que transmita o produzca alguna enfermedad. La importancia y la
necesidad del uso de pesticidas se remontan a la antigüedad y se evidencia durante la “Revolución
verde” en la que la producción de alimentos aumentó considerablemente para así poder abastecer
a la población mundial, la cual tiene un crecimiento continuo [18]. Además, el uso de pesticidas se
emplea en la producción de materias primas y su uso no se limita solamente al sector agrícola sino
que también se extiende hasta algunos ámbitos de la industria como el sector químico[19] y al
sector salud en el que es utilizado para el control de enfermedades como la malaria y el dengue
[20].
El mal manejo de pesticidas tiene consecuencias sobre la salud humana debido a la acumulación
de sustancias nocivas. Sin embargo, su toxicidad depende de la dosis, vía y tiempo de exposición
[21] . La permanencia, transporte o riesgo de los pesticidas en el ambiente depende de muchos
factores como las características medioambientales y factores físico-químicos y además de la
estructura química del pesticida, los cuales pueden ser de tipo orgánico e inorgánico [22].
B. Clasificación de los pesticidas
Los pesticidas se pueden clasificar mediante algunas particularidades tales como: la toxicidad
aguda, definida y clasificada por la Organización Mundial de la Salud (OMS), citado por [20]
como “la capacidad del plaguicida de producir un daño agudo a la salud a través de una o múltiples
exposiciones, en un período de tiempo relativamente corto” (Tabla 1).
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 23
TABLA I. PESTICIDAS SEGÚN TOXICIDAD AGUDA
Clase Toxicidad
Clase IA Extremadamente peligrosos
Clase IB Altamente peligrosos
Clase II Moderadamente peligrosos
Clase III Ligeramente peligrosos
Fuente: Artículo de revisión. Plaguicidas: clasificación, uso, toxicología y medición de la exposición.
La vida media, junto con la persistencia que se clasifican en permanentes, persistentes,
moderadamente persistentes y no persistentes (Tabla 2).
TABLA II. PESTICIDAS SEGÚN VIDA MEDIA
Persistencia Vida media
No persistentes De días hasta 12 semanas
Moderadamente persistente De 1 a 18 meses
Persistente De varios meses a 20 años
Permanentes Indefinidamente
Fuente: Artículo de revisión. Plaguicidas: clasificación, uso, toxicología y medición de la exposición.
Otra de sus clasificaciones es la estructura química y los más destacados pesticidas son los
organofosforados, organoclorados, los carbamatos y las triazinas [23]. Los pesticidas de tipo
organofosforados son altamente tóxicos y se utilizaron en las guerras como gas nocivo y
posteriormente fueron sintetizados para combatir plagas [24]. Las consecuencias sobre la salud
por exposición puede ocasionar hipersecreción bronquial, espasmos de laringe, cefaleas y hasta
provocar un coma o la muerte [25]. La resistencia a la degradación biológica y química y la
liposolubilidad son características de los pesticidas organoclorados [26] ocasionando alteraciones
en el sistema nervioso de los seres humanos y cáncer en algunos animales [27], por ésta razón se
prohíbe su uso en algunos casos [28]. Una intoxicación o afectación se da gracias a la exposición
por medio de diferentes rutas debido a que algunos pesticidas son empleados en múltiples usos,
como es el caso de los carbamatos [29]. Éstos son usados principalmente como fungicidas y
herbicidas y sus efectos sobre los ecosistemas y la salud humana siguen siendo debatidos [30]
(Tabla 3).
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 24
TABLA III. EJEMPLO DE PESTICIDAS SEGÚN FAMILIA QUÍMICA
Familia química Ejemplos
Carbamatos Aldicarb, Bendiocarb, Carbaril, Carbofuran, Carbosulfan,
Metiocarb, Metomil, Pirimicarb, Tiodicarb
Organofosfatos Acefato, Clorpirifos, Diazinon, Dimetoato, Fenitrotion, Fention,
Malation, Metamidofos, Monocrotofos, Paration, Pirimifos,
Profenofos, Temefos
Organoclorados
DDT
Piretroides Alletrin, Bifentrina, Ciflutrina, Lambda-Cialotrina,
Cipermetrina, Deltametrina, Fenvalerate, Permetrina, Resmetrina
Neonicotinoides Acetamiprid, Imidacloprid, Nitenpiram, Tiacloprid, Tiametoxam
Fuente: Artículo de revisión. Uso de insecticidas: contexto y consecuencias ecológicas.
El enfoque de este trabajo se basa en el estudio del insecticida Cipermetrina perteneciente a la
familia de los piretroides.
C. Cipermetrina
Los piretroides son insecticidas sintéticos y modificados para obtener una estabilidad en el
ambiente, están clasificados como insecticidas potentes. Tanto los animales como los seres
humanos están expuestos a los piretroides debido a que estos insecticidas son usados en las labores
domésticas para repeler o eliminar los insectos. Los piretroides permanecen días en el aire antes de
que estos sean degradados, también se fijan fuertemente al suelo y no se movilizan en la tierra
debido a que las raíces de las plantas no son capaces de captarlos pero cuando se riega directamente,
su permanencia en la planta puede estar en las frutas, hojas y hortalizas. Los productos de este tipo
utilizan derivados del petróleo como disolvente y en algunas ocasiones compuestos como
carbamatos, organofosforados y otras sustancias integradoras, para aumentar la eficiencia del
efecto de los insecticidas [31]. Los piretroides tienen cuatro generaciones importantes, la
cipermetrina hace parte de la cuarta generación de estos, la cual tiene un mayor efecto ante algunos
parásitos como los que se presentan en las frutas y las verduras [32], este tipo de piretroide es
derivado de la planta del crisantemo [33]. Se representa como el compuesto más utilizado
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 25
actualmente y es la molécula que contiene el insecticida cipermetrina [34]. Según Ramsey &
Schofield, citados por [33] la cipermetrina ha sido utilizada en medicina con buenos resultados en
el control de la enfermedad de Chagas, en el tratamiento de la pediculosis y la escabiosis según
Cox, citado por el mismo autor. Según el Instituto Colombiano Agropecuario la cipermetrina es de
los insecticidas de mayor uso en Colombia y se emplea para el control de plagas de cultivos
agrícolas, así como para la elaboración de veneno que actúa en contra de los piojos de los humanos;
algunos productos que contienen cipermetrina están clasificados como “plaguicidas de uso
restringido” por la USEPA debido a su efecto altamente toxico que atenta a la biota acuática [12].
D. Agricultura en Colombia
Según el IGAC [35], Colombia cuenta con aproximadamente 22,1 millones de hectáreas con
vocación agrícola pero únicamente utiliza el 24, 1% del potencial total. El país tiene una gran
ventaja para este sistema productivo debido a la localización intertropical y ecuatorial, a las
temperaturas uniformes durante todo el año y a su geografía variada, incluyendo los diferentes
pisos térmicos, siendo beneficioso para la producción de gran diversidad de productos en varios
departamentos. Los principales productos tropicales para las exportaciones son el cacao y el café
[36]. Éste último, producido en zonas cafeteras como los departamentos de Caldas, Cauca, Quindío,
Tolima, Valle del Cauca, Antioquia y Huila [37], donde se pueden mantener condiciones físico-
químicas de los suelos aptos para los cultivos, como un pH con valores entre 5 y 5,5; un porcentaje
de materia orgánica de 12; fósforo entre 6 y 14 ppm y bases entre 6 y 10 me/100 g [38].
También, en Colombia el produce el mejor cacao debido a su sabor y aroma, este cultivo se
encuentra casi en todas las regiones del país, aunque el departamento con la mayor producción es
Santander [39]. Generalmente los suelos para este cultivo son de buena fertilidad, con buen drenaje
y con valores de pH entre 6.0 y 7.0 [40].
Por otro lado, la conductividad como su nombre lo indica, es la medida de la capacidad que posee
un material de conducir la corriente eléctrica, siendo los valores altos un indicador de que la
corriente fluye más fácil a través del mismo. De este modo, se recomiendan valores por debajo a 1
dS/m en el sustrato para facilitar los procesos de fertilización y además, evitar inconvenientes por
fitotoxicidad en el cultivo [41].
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 26
El principal componente para el suelo agrícola es la materia orgánica debido a la participación en
los procesos biológicos, químicos y físicos. También contribuye en la relación con los organismos
y el aporte de los nutrientes al suelo para el desarrollo de buenas características. Los posibles
impactos negativos sobre el suelo debido a esta actividad es la disminución de la actividad
biológica causada por el uso de plaguicidas, excesivo laboreo y la compactación, dando como
consecuencias la disminución de nutrientes, la capacidad de degradar el plaguicida y la capacidad
de reciclar los nutrientes [42].
El uso de los plaguicidas en Colombia genera diversos problemas para la salud humana por falta
de implementos de protección y desconocimiento de estas sustancias. Según la Organización
Mundial de la Salud, entre quinientos mil y un millón de personas se intoxican con plaguicidas,
principalmente en agricultores, obreros y exterminador de plagas [43].
E. Técnicas físicas, químicas y biológicas de remediación de suelos contaminados
Al implementar técnicas de remediación se debe tener en cuenta si se va a realizar in situ o ex situ
debido a que dependiendo de la técnica elegida pueden presentarse cambios significativos
posteriores al proceso que pueden ser negativos y dificultar la recuperación del suelo original.
Según Elwes, las técnicas de remediación se dividen en cuatro categorías: la primera categoría es
la de extracción, en donde se puede realizar un lavado de suelos para disminuir el contaminante,
teniendo presente que tan soluble es este. También por aplicación de vacío a suelos y de esta manera
eliminar los COV´S o ventilación de suelos en donde se unen tanto la extracción con la inyección
del aire ; la segunda categoría es implementación de técnicas químicas, aquí se encuentran procesos
de oxidación en donde se agregan agentes oxidantes al entorno afectado por el contaminante y se
convierte en compuestos más inofensivos para el medio ambiente, y el proceso de deshalogenación
en donde se convierten contaminantes con halógenos es sustancias menos nocivas; en las técnicas
físicas se encuentra la fijación o encapsulamiento que tiene como finalidad acopiar e inmovilizar
los agentes contaminantes y por último se encuentran las técnicas biológicas también conocidas
como técnicas de biorremediación como lo son la bioaumentación, la bioestimulación, la
fitorremediación. Algunas técnicas para remediar suelos contaminados por pesticidas de manera
biológica son la bioestimulación en donde se inyectan líquidos o gases que excitan la actividad de
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 27
los microorganismos autóctonos , la bioaumentación en donde se agregan más microorganismos
para que la degradación sea más rápida y eficiente y una técnica que muy conocida que es la
fitorremediación conformada por un conjunto de plantas y microorganismos encargados de
degradar, transformar contaminantes muy tóxicos en menos letales como los metales pesados [44].
F. Técnicas biológicas de remediación
Es un proceso que requiere de enzimas, hongos y/o microorganismos con el objetivo de recuperar
de forma biológica el daño que se ha generado en el entorno natural, este puede llevarse a cabo por
subprocesos como lo son la bioestimulación y la bioaumentación, ambos enfoques se han
implementado en la recuperación de suelos, y se han obtenido resultados exitosos. La
bioestimulación consiste en la adición de nutrientes para favorecer el crecimiento de los
microorganismos con el fin de agilizar el proceso degradativo [45]. Esta técnica tiene ventajas de
fácil operación, construcción y mantenimiento, también es posible aplicar a grandes extensiones
de tierra a costos bajos y buena eficiencia a la hora de remover el contamínate [46].
G. Bioaumentación
La bioaumentación es la adición externa de microorganismos los cuales contribuyen al proceso de
biodegradación de los diferentes contaminantes que se encuentren en el suelo. Independiente del
proceso implementado se deben tener en cuenta tanto factores bióticos como abióticos ya que estos
influyen en el comportamiento y adaptación de los microorganismo y por ende en el proceso
degradativo [47]. Se determina por pruebas de laboratorio con el fin de caracterizar los
microorganismos, incluyendo el estudio, la evaluación y principalmente la capacidad de colonizar
y de disminuir las concentraciones de los contaminantes del suelo [46].
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 28
VII. METODOLOGÍA
Para la realización del proyecto de investigación se siguió paso a paso el siguiente diagrama:
A. Recolección de la muestra de suelo:
Se determina que la muestra de suelo se tomará de un sitio con aparente potencial e influencia
agrícola, y que posteriormente será contaminado de manera controlada con diferentes
concentraciones de pesticida tipo cipermetrina a nivel de laboratorio donde se pueda monitorear
las condiciones físicas, químicas y biológicas necesarias para que los resultados sean los más
acertados posible. La cantidad de muestra a tomar será de 10 kilos aproximadamente con los que
bastará para realizar todos los procedimientos que componen este estudio.
B. Determinación de características físico-químicas del suelo
Las características físico-químicas determinadas son: humedad, pH (en agua y KCl) y
conductividad.
Fig. 1. Diagrama general de la metodología del proyecto
Ensayo de
ecotoxicidad
Recolección de la
muestra de suelo
Determinación de
características físico-
químicas del suelo
Aislamiento e
identificación de
microorganismos
Aplicar la técnica de
bioaumentación
Evaluación de las
características del suelo
después de la
biorremediación
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 29
1) Contenido de humedad:
Se realiza a partir de la metodología propuesta en el trabajo de [48]. Se inicia tomando 5g de
muestra por triplicado y se deja secando en una estufa a 105°C y luego de 24 horas, se pesan
nuevamente las muestras. Finalmente, el cálculo del porcentaje de humedad se realiza a partir de
la ecuación (1)
%𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 =𝑃𝑠ℎ−𝑃𝑠𝑠
𝑃𝑠ℎ× 100 (1)
Donde,
%Humedad: Porcentaje de humedad en la muestra de suelo
Psh: Peso del suelo húmedo [g]
Pss: Peso del suelo después del secado a 105°C [g]
2) Determinación de pH en KCl:
Se toma una muestra de suelo de 20g por triplicado, se agrega 60mL de KCl 1.0 M a cada una y se
agitan por 15 minutos. Luego, las muestras se dejan reposar por 30 minutos y se hace la medición
del parámetro con un pH-metro a cada muestra.
3) Determinación de pH en agua:
Se toma una muestra de suelo de 20g por triplicado, se agrega 60mL de agua a cada una y se agitan
por 15 minutos. Luego, las muestras se dejan reposar por 30 minutos y se hace la medición del
parámetro con un pH-metro a cada muestra.
4) Determinación de conductividad:
Se toma una muestra de suelo de 20g por triplicado, se agrega 60mL de agua a cada una y se agitan
por 15 minutos. Luego, las muestras se dejan reposar por 30 minutos y se hace la medición de la
conductividad con un pH-metro multiparámetro a cada muestra.
C. Ensayo de ecotoxicidad
El ensayo de ecotoxicidad se hace a partir de la metodología descrita en [49] con el fin de
determinar el nivel toxicológico de cada pesticida en diferentes concentraciones previamente
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 30
establecidas: 1%, 0.5%, 0.25%, 0.125% y 0.0625%. Se utilizan semillas de lechuga (Lactuca sativa
L.) por su rápido y fácil crecimiento, las cuales son incubadas dentro de una caja Petri puestas en
4 columnas y 5 filas, se pone un papel filtro en su interior inundado con cada concentración
respectivamente.
Luego de 7 días se cuenta el número de semillas germinadas y se mide la elongación de la radícula
(raíz) y el hipocótilo (tallo) para posteriormente calcular el efecto letal y el efecto subletal.
Luego de realizar este procedimiento, se debe seleccionar la concentración mínima en la que se
muestran efectos tóxicos que alteren la germinación y crecimiento de las semillas y a partir de esta
concentración se seleccionan 2 valores menores (0,04% y 0,02%). Posteriormente se toman 30g de
suelo para cada concentración y se siembran 5 semillas en cada muestra y éstas se hacen por
triplicado. Después de 15 días aproximadamente se determina nuevamente el porcentaje de
germinación y los efectos letal y subletal.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 31
Para el cálculo del efecto letal (toxicidad) se hace la relación del porcentaje de semillas germinadas
con respecto al control negativo y se determina el tipo de la siguiente manera (Tabla IV).
Fig. 2. Determinación de toxicidad para cada pesticida
+ 5mL de
concentración
Ensayo de
fitotoxicidad
Preparación de
concentraciones: 1%,
0.5%, 0.25%, 0.125% y
0.0625%
Temperatura
ambiente, humedad
ambiente y
oscuridad por 7 días.
Contabilizar las semillas
germinadas y medir
longitud de radícula e
hipocótilo.
Calcular porcentaje de
germinación, efecto letal
y subletal.
Seleccionar la
concentración mínima
con efecto tóxico en las
semillas
Se proponen 2
concentraciones por
debajo del valor
seleccionado (0,04% y
0,02%)
En 30g de suelo se
plantan 5 semillas (una
muestra por cada
concentración y por
triplicado)
Calcular porcentaje de
germinación, efecto
letal y subletal
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 32
TABLA IV. EFECTO LETAL
Tipo Semillas germinadas
No tóxico >90%
Tóxico 75-90%
Muy tóxico <75%
Fuente: “Evaluación ecotóxica de aguas subterráneas utilizadas para el consumo humano en Cuba”
El efecto subletal entendido como la inhibición en el crecimiento de la raíz se determina mediante
la fórmula (2).
𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑠𝑢𝑏𝑙𝑒𝑡𝑎𝑙 = 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 (𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎)−𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 (𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙)
𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 (𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙)× 100 (2)
Donde,
Los valores negativos se interpretan como tóxicos, valores positivos como estimulación del
crecimiento y 0 como no tóxico.
D. Aislamiento e identificación de bacterias
El aislamiento e identificación se realiza con el fin de identificar microorganismos nativos
presentes en el suelo y posteriormente determinar cuáles son los más idóneos en el proceso de
bioaumentación debido a que no todos tienen la capacidad de degradar el mismo tipo y cantidad de
contaminante.
Se inicia realizando la siembra de bacterias en agar nutritivo. Luego, el aislamiento se hace
mediante repique de las colonias más abundantes. Finalmente, la identificación de bacterias se
realiza mediante pruebas de tinción [50] en donde, según Scanlan, la bacterias Gram positivas son
las resistentes a la decoloración y presentan una tonalidad azul o morada, mientras que las bacterias
Gram negativas son las que no retienen la tinción con cristal violeta presentando una coloración
rosa o roja [51].
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 33
Aislamiento e
identificación de
hongos y bacterias
Tomar una muestra
de suelo previamente
tamizada.
Sembrar en agar
nutritivo 0.1 ml de la
última dilución
Incubar por 7
días a 37° C
Repicar la bacteria
aparentemente más
abundante en el medio de
cultivo.
Incubar por 7
días a 37° C
En condiciones de
asepsia, realizar
diluciones
Identificar el tipo de
bacterias mediante el
método de tinción.
Fig. 3. Identificación de microorganismos
Aislamiento e
identificación de
bacterias
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 34
E. Técnica de bioaumentación
La bioaumentación se realiza con el fin de aumentar los microorganismos nativos altamente
capacitados para incrementar y mejorar la eficiencia de degradación del contaminante [47].
Técnica de
bioaumentación
Seleccionar
muestras de suelo
Contaminar las muestras con
cipermetrina en las
concentraciones seleccionadas
Adicionar consorcio de
bacterias repicadas del
mismo suelo con
potencial para
biodegradar el pesticida.
Monitoreo de
población bacteriana
autóctona degradadora
del pesticida.
Monitoreo de los
parámetros fisicoquímicos
y biológicos del suelo (pH,
humedad, contenido de
materia orgánica, entre
otros.)
Determinación
porcentaje de
remoción del pesticida.
Medición de variación de la
concentración de los pesticidas
en el suelo durante el proceso de
biorremediación
Fig. 4. Técnica de bioaumentación
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 35
F. Evaluación de características físicas, químicas y biológicas del suelo después de la
biorremediación
Se realiza una comparación entre el antes y después del proceso de biorremediación según los
resultados de las características físico-químicas del suelo.
Biorremediación
Bioaumentación
Seguimiento y
control
Suelo contaminado
(Características físico-
químicas)
Suelo descontaminado
(Características físico-
químicas)
Fig. 5. Evaluación de características después de la biorremediación
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 36
VIII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A. Recolección de la muestra de suelo
La muestra de suelo fue tomada de la Universidad de San Buenaventura ubicada en el barrio
Salento del municipio de Bello, Antioquia. Ésta es una zona cercana a predios y terrenos con
cultivos de baja extensión e intensidad, aproximación a veredas y diferentes cuerpos de agua. Sin
embargo, también existe la presión urbana. La muestra de suelo se toma en este lugar por fácil
acceso, el entorno y por suposición de características que pueden determinarlo como un suelo con
potencial agrícola. La muestra de suelo recolectada inicialmente no presenta características de
contaminación por algún tipo de pesticida, pues el propósito es realizar una contaminación
controlada en el laboratorio con concentraciones previamente establecidas y así tener un mejor
control de las variables. Además, se determinarán las características físico-químicas reales de éste.
B. Características físicas, químicas y biológicas del suelo
Antes de realizar ensayos para identificar las características físico-químicas de la muestra de suelo,
se identifica visualmente la presencia de insectos y macro invertebrados, los cuales pueden ser
bioindicadores de la calidad del suelo debido a que sus funciones y número poblacional son
Tomado de: Imagen satelital de Google Earth Pro
Tomado de: http://datosabiertos.metropol.gov.co/
Fig. 6. Localización del sitio de muestra en el municipio de Bello
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 37
susceptibles a los cambios ambientales y de las condiciones del suelo con respecto a labores como
la labranza, talas y aplicación de fertilizantes y/o pesticidas en la agricultura [52].
1) Contenido de humedad
En la Tabla V. que se encuentra a continuación, se muestran los valores de porcentaje de humedad
de tres diferentes muestras de suelo: suelo fértil, suelo estudio (objeto de análisis) y el suelo estudio
en presencia de microorganismos.
TABLA V. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD
Muestra Peso inicial (g) Peso final (g) Humedad (%)
Suelo fértil
1 5 3,02 39,52
2 5 2,87 42,66
3 5 3,14 37,25
Promedio 5 3,01 39,81
Suelo estudio*
1 5 4,47 10,61
2 5 4,48 10,42
3 5 4,50 10,09
Promedio 5 4,48 10,37
Suelo estudio*
con microorganismos
1 5 2,68 46,48
2 5 2,78 44,49
3 5 2,84 43,15
Promedio 5 2,76 44,71
* Suelo estudio hace referencia a la muestra de suelo recolectada en la fase inicial y que será el objeto de análisis en
la investigación.
De lo anterior se puede observar que el porcentaje de humedad tanto del suelo fértil como del suelo
estudio es bajo, pues tienen valores inferior al 50%. Mientras que el suelo estudio en presencia de
microorganismos presenta un porcentaje de humedad del 44,71%, dando un indicio de que la
población de microorganismos favorece la humedad y así mismo, las condiciones del suelo.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 38
2) pH
Los valores promedio de pH medidos en agua y en KCl de los tres suelos se pueden detallar en la
Tabla VI.
TABLA VI. DETERMINACIÓN DE pH EN KCl Y AGUA
Muestra pH KCl pH Agua
Suelo fértil
1 6,23 6,62
2 6,02 6,64
3 5,81 6,33
Promedio 6,02 6,53
Suelo estudio
1 5,82 5,86
2 5,75 5,89
3 5,76 5,9
Promedio 5,78 5,88
Suelo estudio
con microorganismos
1 6,13 6,26
2 6,04 6,16
3 6,03 6,04
Promedio 6,07 6,15
Se observa que los valores promedio de pH medidos tanto en agua como en KCL de las tres
muestras de suelo, están dentro del intervalo óptimo recomendado para cultivos agrícolas o muy
próximos a éste [6-7]. Según Hernández, el suelo puede clasificarse como ligeramente ácido, pues
está en un rango de [6,1-6,5] aproximadamente [53].
3) Conductividad
A partir de un pH-metro multiparámetro se mide los valores de conductividad de las 3 muestras de
suelo, los resultados se muestran en la Tabla VII.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 39
TABLA VII. DETERMINACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD
Muestra Conductividad
(dS/m)
Suelo fértil
1 0,242
2 0,242
3 0,267
Promedio 0,253
Suelo estudio
1 0,83
2 0,588
3 0,792
Promedio 0,737
Suelo estudio
con microorganismos
1 0,53
2 0,616
3 0,867
Promedio 0,671
Las tres muestras presentan valores de conductividad inferiores a 1 dS/m, siendo estos valores
fundamentales ya que facilitan la fertilización del suelo y a su vez evita problemas de fitotoxicidad.
Por medio de los datos obtenidos se pueden tomar decisiones sobre el uso del suelo, y se evidencia
que se encuentran dentro de las condiciones óptimas de cultivo.
4) Curva de calibración: Concentración de microorganismos
La concentración de microorganismos se calcula a partir de la escala Mac Farland [54]. Para esto,
se preparan suspensiones bacterianas ajustadas a un patrón y se inoculan en tubos de ensayo para
luego medir los valores de turbidez. Con los valores obtenidos se realiza una curva de calibración
con la que se cuantifica la densidad óptica representada por el crecimiento microbiano (Figura 6).
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 40
Fig. 6. Curva de calibración población de bacterias
La ecuación de la curva calculada es la siguiente:
𝑌 = 4𝑥10−7𝑋 + 10,851 (3)
Donde, Y es la turbidez (NTU) y X son las unidades formadoras de colonia por mililitro (UFC/mL).
Luego de aislar las bacterias del suelo de muestra, se hace un recuento poblacional midiendo en
turbidímetro, obteniendo como resultado un valor de 24,6 NTU y que al despejar X y reemplazar
el valor de la turbidez en Y de la ecuación (3) se obtiene una población bacteriana inicial de 34,373
x106 UFC/mL. Esta concentración de microorganismos se utiliza para la inoculación de las
muestras de suelo con diferentes concentraciones de pesticida.
5) Curva de calibración: Concentración del contaminante:
Se preparan 5 concentraciones de pesticida (0,1%; 0,05%; 0,025%; 0,0125%; 0,00625%) a las que
posteriormente se les mide el valor de absorbancia a 300nm y cuyos valores son usados para
realizar una curva de calibración (Figura 7).
y = 4E-07x + 10,851R² = 0,975
0
200
400
600
800
1000
1200
0,00E+00 1,00E+09 2,00E+09 3,00E+09
Turb
idez
(N
TU
)
N° Células
Curva de Calibración: microorganismos
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 41
Fig. 7. Curva de calibración concentración de pesticida
A partir de la ecuación de la curva de la Figura 7, se medirá la concentración del pesticida después
de realizar el proceso de biorremediación y así comparar si se logra una reducción de éste luego de
aplicar la técnica.
La ecuación de la cueva es la siguiente:
𝑌 = 20,96𝑋 + 0,0517 (4)
Donde, Y son los valores de absorbancia y X será el valor de la concentración final del pesticida.
C. Ensayo ecotoxicidad del pesticida
Antes de determinar el porcentaje de germinación (aparición visible de la radícula) de las semillas
en las diferentes concentraciones se puede partir de una hipótesis razonable: a mayor concentración
de pesticida, menor será el porcentaje de germinación, es decir, tiene una relación inversamente
proporcional. Los resultados obtenidos se observan a continuación (Tabla VIII).
y = 20,96x + 0,0517R² = 0,9122
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12
Ab
sorb
anci
a
Concentración pesticida (%)
Curva de Calibración: pesticida
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 42
TABLA VIII. DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE GERMINACIÓN
Concentración (%) Porcentaje
Blanco 99
0,0625 90
0,125 73
0,25 87
0,5 67
1 78
Teniendo en cuenta la hipótesis planteada anteriormente, se observa que en el 99% de las semillas
sembradas en la muestra Blanco hubo aparición visible de la radícula, pues ésta no contenía
pesticida que pudiera alterar su ciclo de crecimiento mientras que en las demás muestras se
evidencia una disminución en éste porcentaje debido a que en presencia del pesticida, el
crecimiento de Lactuca sativa L. se ve alterado. Sin embargo, los resultados observados tienen una
discrepancia, pues éstos no tienen una disminución constante sino que en algunas de las
concentraciones se aumenta el valor. Lo anterior puede ser ocasionado por cambio en factores
externos como alteración en las condiciones de humedad o temperatura, lo que genera un
porcentaje de error. A pesar de esto, a partir de los resultados obtenidos se puede decir que la
germinación se ve más afectada en cuanto se incrementa la concentración del pesticida.
Mediante la obtención del porcentaje de semillas germinadas con respecto al control negativo
(efecto letal) y de la inhibición en el crecimiento de la raíz (efecto subletal) se determina el nivel
de toxicidad que se tiene en cada una de las concentraciones de pesticida y cómo es la alteración
de éste en las semillas.
En las siguientes Tablas IX y X se muestran los resultados de la relación del porcentaje de semillas
germinadas con respecto al control negativo (efecto letal) y la inhibición en el crecimiento de la
raíz (efecto subletal) respectivamente:
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TABLA IX. DETERMINACIÓN EFECTO LETAL
Concentración (%) Porcentaje
obtenido
Nivel
0,0625 90 Tóxico
0,125 75 Tóxico
0,25 88 Tóxico
0,5 79 Tóxico
1 68 Muy Tóxico
TABLA X. DETERMINACIÓN EFECTO SUBLETAL
Concentración (%) Valor Nivel
0,0625 -24,04 Tóxico
0,125 -30,18 Tóxico
0,25 6,41 Estimulación del crecimiento
0,5 -22,30 Tóxico
1 -20,01 Tóxico
Por lo anterior, se puede deducir que aún en concentraciones muy pequeñas (0,0625%) el pesticida
objeto de estudio tiene efectos sobre el crecimiento de las plántulas, siendo tóxico como se
comprueba en la determinación del efecto letal y subletal. Es por esto que se selecciona la
concentración de 0,0625% como valor máximo para realizar la prueba de ecotoxicidad, en donde
se toman 2 valores por debajo de la concentración mínima en la que se evidencia efectos en la
germinación (0,04 y 0,02%), se hace nuevamente el procedimiento pero esta vez en 30g de suelo
para cada concentración seleccionada. Finalmente, se obtuvieron los resultados expuestos en las
tablas XI, XII y XIII.
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TABLA XI. PORCENTAJE DE GERMINACIÓN EN SUELO CON PESTICIDA
Concentración (%) Porcentaje
Blanco 90
0,02 60
0,04 13
0,06 53
TABLA XII. EFECTO LETAL EN SUELO CON PESTICIDA
Concentración (%) Porcentaje obtenido Nivel
0,02 67 Muy tóxico
0,04 15 Muy tóxico
0,06 59 Muy tóxico
TABLA XIII. EFECTO SUBLETAL EN SUELO CON PESTICIDA
Concentración (%) Valor Nivel
0,02 -12,58 Tóxico
0,04 -37,74 Tóxico
0,06 -18,63 Tóxico
Comparando el resultado de este ensayo con el de la ecotoxicidad realizada con las semillas
expuestas solamente al pesticida (sin suelo), se observa que cuando las semillas se encuentran en
suelo contaminado, éste tiene efectos más tóxicos que si se exponen directamente al contaminante.
En la muestra blanco de ambos ensayos el porcentaje de germinación fue del 90%. Sin embargo,
al sembrar las semillas en el suelo contaminado, el efecto letal pasa de ser tóxico a muy tóxico. Lo
anterior es debido a que al sembrar las semillas en el suelo contaminado, hay más variables que
pueden afectar la germinación y crecimiento como el pH, conductividad, entre otros.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 45
D. Identificación de bacterias
Luego de realizar el aislamiento de las bacterias presentes en el suelo, se realizan pruebas
morfológicas y químicas como la tinción de Gram para su identificación, obteniendo el siguiente
resultado:
Fig. 8. Observación de bacterias a 100x (Tinción de Gram)
En la figura 8 se observa que la bacteria aislada se tiñó de color violeta, indicando que el tipo de
bacterias obtenidas son Gram positivas. Estas bacterias están constituidas por una capa gruesa de
peptidoglicano y se cree que esta capa es la encargada de que las bacterias retengan el cristal violeta
de la coloración de Gram [51].
De lo anterior, también se puede evidenciar que las bacterias obtenidas son tipo Bacilos, los cuales
tienen la capacidad de resistir en un entorno hostil por medio de una endospora, siendo una
estructura muy resistente a los agentes fisicoquímicos como a la esterilización y desinfección [55].
E. Técnica de bioaumentación
Se realiza la inoculación de muestras de suelo (estudio y fértil) con 3,9mL de solución de bacterias
con la población anteriormente determinada en cada muestra con el fin de obtener un aumento de
la población bacteriana y de este modo formar diferentes concentraciones de suelo para evaluar
cómo ese aumento en la población de bacterias se ve afectado en presencia del pesticida
cipermetrina en concentración de 0,0625%.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 46
El resultado de la medición en el turbidímetro después de 7 días de la inoculación de las muestras
de suelo es de 28,3 NTU.
Al despejar la X de la ecuación (3) y reemplazando el valor de la turbidez en la Y de esta ecuación,
se obtiene una población bacteriana de 43,6225 x106 UFC/mL.
La comparación de los números poblacionales inicial y final se ven a continuación en la Tabla XIV.
TABLA XIV. AUMENTO POBLACIONAL DE BACTERIAS
Inicial (UFC/mL) Bioaumentación(UFC/mL) Relación
34,373 x106 43,6225 x106 27%
Comparando el resultado obtenido inicialmente en la caracterización del suelo con la medición
luego de la inoculación, se evidencia un aumento de 27 % en la población de bacterias, es decir, se
tienen resultados positivos en el ensayo.
F. Evaluación de características físicas, químicas y biológicas del suelo después de la
biorremediación
Luego de realizar la bioaumentación de la población de bacterias y llevar a cabo el ensayo de
biorremediación, se determina nuevamente las condiciones físicas, químicas y biológicas para
comparar con las condiciones iniciales y determinar la efectividad del ensayo.
1) pH
Los valores promedio de pH medido en agua de las muestras de suelo fértil y suelo estudio en
diferentes concentraciones se pueden detallar en la Tabla VI.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 47
TABLA XV. DETERMINACIÓN DE pH DESPUÉS DE LA BIORREMEDIACIÓN
Muestra pH Agua
Suelo fértil
Blanco g
Control 8
10% 8,8
50% 8
90% 7,9
Suelo estudio
Blanco 6,5
Control 6,6
10% 7,2
50% 6,9
90% 6,7
Analizando los resultados, se identifica que en el suelo fértil la alteración del pH es mayor que en
el suelo estudio, alejándose del rango óptimo para suelos agrícolas ([6-7]). Mientras que, para el
suelo estudio, el rango de pH óptimo se garantiza en concentraciones de suelo del 50 y 90%.
2) Porcentaje de germinación y efectos letal y subletal
Para el análisis del porcentaje de germinación de las semillas luego de realizar el proceso de
biorremediación, también se tiene presente la hipótesis planteada en el ensayo de ecotoxicidad del
pesticida: a mayor concentración de pesticida, menor será el porcentaje de germinación. En la Tabla
XV se muestra cómo esta hipótesis se cumple nuevamente.
TABLA XVI. PORCENTAJE DE GERMINACIÓN DESPUÉS DE LA BIORREMEDIACIÓN
Concentración suelo inoculado
(%)
Porcentaje
Blanco 90
90 77
50 57
10 23
Se evidencia que a mayor concentración de suelo inoculado, mayor es el porcentaje de
germinación, es decir, tienen una relación directamente proporcional. Pues, para una concentración
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 48
de suelo inoculado al 90%, se obtuvo un porcentaje de germinación superior al 50% debido a que
en este suelo hay mayor concentración de bacterias autóctonas que benefician el crecimiento de las
plántulas.
Los resultados del efecto letal y subletal medido después de la biorremediación se pueden visualizar
en las Tablas XVI y XVII, a continuación:
TABLA XVII. EFECTO LETAL DESPUÉS DE LA BIORREMEDIACIÓN
Concentración (%) Porcentaje obtenido Nivel
90 86 Tóxico
50 63 Muy tóxico
10 26 Muy tóxico
TABLA XVIII. EFECTO SUBLETAL DEPUÉS DE LA BIORREMEDIACIÓN
Concentración (%) Valor Nivel
90 4,78 Estimulación del
crecimiento
50 11,76 Estimulación del
crecimiento
10 47,14 Estimulación del
crecimiento
Teniendo en cuenta que la muestra de suelo sin inocular y contaminada con pesticida al 0,0625%,
tiene un porcentaje de 53% de germinación de las semillas y luego de realizar el ensayo de
biorremediación, este porcentaje de germinación lo supera, como es de esperar, la siembra
realizada en el suelo inoculado en concentración de 90% y en menos medida en el suelo inoculado
en concentración de 50%. Además se observa cómo en la tercera muestra, el porcentaje de
germinación fue incluso, menor a la germinación obtenida en el ensayo de ecotoxicidad realizado
con el suelo sin inocular.
De la misma manera, a partir de las anteriores tablas se puede identificar cómo el efecto de
inhibición de la elongación de la raíz se reduce luego de la biorremediación, pasando de niveles
tóxicos a tener efectos de estimulación de crecimiento.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 49
3) Población final de microorganismos
Tomando la ecuación de la curva de calibración de la figura 6, se calcula la población final de
microorganismos, obteniendo los siguientes resultados (Tabla XIX).
TABLA XIX. POBLACIÓN FINAL DE MICROORGANISMOS EN SUELO FÉRTIL
Concentración suelo
fértil (%)
UFC/mL
Relación con respecto a
la población luego de
bioaumentación*
90 170 x106 290%
50 51,14 x106 17%
10 49,9 x106 14%
* La población obtenida en el proceso de bioaumentación es de 43,6225 x106 (UFC/mL)
TABLA XX. POBLACIÓN FINAL DE MICROORGANISMOS EN SUELO ESTUDIO
Concentración suelo
estudio (%)
UFC/mL
Relación con respecto a
la población luego de
bioaumentación*
90 85,4 x106 96%
50 41 x106 -5,9%
10 29,3 x106 -32%
En las tablas anteriores (XIX y XX) se evidencia que el suelo fértil tuvo un aumento en la población
bacteriana hasta del 290%, debido a que éste suelo tiene una alta cantidad de nutrientes y materia
orgánica y que al adicionar concentración de bacterias, la población final crece de forma acelerada.
En cuanto a los resultados obtenidos para el suelo estudio, se observa que el efecto tóxico del
pesticida persiste, pues hay reducción en la población de microorganismos para las muestras en
concentraciones de 50 y 10% de suelo inoculado. Sin embargo, la población bacteriana es efectiva
en el proceso de biorremediación, obteniendo porcentajes significativos de remoción (ver Tabla
XXI).
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 50
G. Concentración final de pesticida
Se toma la ecuación de la curva de calibración realizada en la fase inicial (figura 7) para determinar
la concentración final de pesticida. Los valores de efectividad del proceso de biorremediación se
muestran a continuación en la tabla XXI.
TABLA XXI. CONCENTRACIÓN FINAL DE PESTICIDA
Concentración suelo
estudio (%)
Concentración final
de pesticida (%)
Relación con respecto a
la concentración inicial
de pesticida*
90 0,018 71%
50 0,023 64%
10 0,037 41%
* La concentración inicial de pesticida es de 0,0625%
Mediante el cálculo de la relación entre la concentración inicial de pesticida y la concentración
final después de realizar el ensayo, se determina que hubo buena remoción del contaminante, pues
el porcentaje de reducción es significativo. Por lo tanto, se confirma la efectividad que tiene este
procedimiento al momento de emplear bacterias como agentes degradadores de pesticidas y
mejorar las condiciones y características de los suelos contaminados.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 51
IX. CONCLUSIONES
Según el ensayo de ecotoxicidad realizado, se puede afirmar que el suelo seleccionado
presenta buenas condiciones que favorecen la germinación y crecimiento de las plántulas
de Lactuca sativa L., pues se obtuvieron porcentajes de germinación superiores a 67%, aun
estando en presencia de pesticida. Sin embargo, a pesar de tener valores altos de
germinación, se evidencia malformaciones y exaltación en la relación entre el crecimiento
de la radícula y/o el hipocótilo, confirmando el nivel tóxico del pesticida.
Evaluando las características físicas, químicas y biológicas del suelo objeto de estudio, se
evidencia que éste presenta condiciones adecuadas para ser un suelo de uso potencial para
actividades agrícolas.
En el proceso de bioaumentación se logra un incremento de la población bacteriana. Sin
embargo, la población obtenida es efectiva en mayor medida cuando se tiene una muestra
con concentración de suelo inoculado del 90% y 10% de suelo contaminado.
Finalmente, se concluye que el proceso de biorremediación, usando la técnica de
bioaumentación de bacterias autóctonas tiene resultados positivos. Sin embargo, es
importante tener en cuenta la proporción entre el suelo contaminado y el suelo inoculado,
la población y tipo de bacterias presentes en el suelo y las características físicas y químicas
que garanticen óptimas condiciones en el suelo para la buena germinación y crecimiento de
las plántulas.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 52
X. RECOMENDACIONES
Para hacer un acercamiento más aproximado del potencial de biorremediación, se
recomienda la medición de las características físicas y químicas no sólo al inicio y al final
del ensayo, sino también en el proceso de bioaumentación de la población bacteriana y así
tener más fuentes de información para confirmar la efectividad del tratamiento.
En próximas investigaciones realizar una identificación más detallada del tipo de bacterias
presente en el suelo contaminado a tratar y además, la identificación de otros
microorganismos que aporten en el proceso de degradación del pesticida. Además,
Determinar tipo de metabolitos luego de la biorremediación para determinar si hubo
degradación o no.
Si se realizan estudios posteriores, llevar a cabo el ensayo con otro tipo de pesticidas para
comparar la efectividad al modificar las características del contaminante.
Analizar alternativas y métodos para garantizar condiciones y factores ambientales óptimos
durante los procedimientos para la obtención de resultados más asertivos.
BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON EL INSECTICIDA CIPERMETRINA 53
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