Palabras clave: Bioensayo, fototóxico, semillas de lechuga (lactuca sativa L.), bioindicadores, agente tóxico, dosis letal, desviación.
 
Abstract.

A trial was developed to establish the phototoxic effects that the industrial discharges of the company “Acerías Paz del Rio” al river Chicamocha can generate, specifically heavy metals, the trial was carried out with specific organisms such as lettuce seed (lactuca sativa L.) by medium of bacteria which simulate the medium of impact with the toxic agent. To establish the phototoxic characteristics that bioindicators can develop due to the presence of a toxic agent, 7 samples with water from the Chicamocha river were used with lettuce seeds, with the purpose of determining the sensitivity of the seeds at the time of exposing the seeds to the Toxic agent in this case heavy metals. Through this test, different germination averages were obtained in the seeds, giving a growth of 80%, evidencing that the seed germinated with the contaminated water reduced the germination of the seeds by 15%. Likewise, it is found that the seed (Lactuca sativa L.) is a suitable organism for this type of study due to its fragility to variances within its development environment. It is an excellent bioindicator of pollutants in the place where the sample is taken not only from Paz del Rio steelworks but from others that contribute to the bad industrial practices of the sector.

 

Keywords: Bioassay, phototoxic, lettuce seeds (lactuca sativa L.), bioindicators, toxic agent, lethal dose, deviation.

 

La toxicología acuática proporciona herramientas para ayudar a la detención temprana y control de descargas y residuos peligrosos. Sin embargo, la caracterización de los contaminantes puede llegar a ser compleja y costosa por lo cual se contempla el uso de pruebas biológicas como complemento de los análisis fisicoquímicos (Gómez et al., 2001). Estas pruebas ayudan a evaluar la calidad de los efluentes y de esta forma prevenir o alertar sobre riesgos en el ecosistema (Blaise y Kusui, 1997; Persoone et al., 2003; Manusadianas et al., 2003).

En los ensayos de toxicidad basados en la germinación de semillas puede realizarse con varias especies las cuales tienen ventajas entre las cuales esta que son de bajo costo y que son de fácil acceso y que además germinan y crecen rápido entre estas plantas esta la lechuga (lactuca sativa) es una prueba estática de toxicidad aguda (120 h de exposición), para evaluar los efectos fitotóxicos de compuestos puros o de mezclas complejas de éstos, en el proceso de germinación de semillas y en el desarrollo de plántulas durante los primeros días de crecimiento (Bagur-González et al. 2011).

En Colombia el control de la contaminación del agua generalmente se basa en análisis fisicoquímicos y microbiológicos de aguas, centrándose en la implementación de sistemas de tratamiento para la eliminación de materia orgánica y microorganismos. No obstante, en el decreto 1594 de 1984 del Ministerio de Salud, se ha contemplado el uso de concentraciones letales medias (CL50-96h) para algunos contaminantes prioritarios, en aguas destinadas a la preservación de flora y fauna (Ministerio de Salud, 1984).

 

La contaminación que presenta el rio en la empresa acerías paz del rio supone la presencia de metales pesados como sulfatos, cloruros, nitratos, cromo, cadmio, mercurio entre otros también compuestos orgánicos sintéticos derivados halogenados del petróleo; por lo que es necesario establecer que contaminantes están fuera de los límites permisibles esto basados en las normas ambientales, y con esto establecer si en algún momento el rio ha presentado peligrosidad para la salud humana. Como se mencionó anterior mente los pobladores aledaños al rio Chicamocha usan estas aguas para riego de pastos, hortalizas, cebolla. Sin tener el conocimiento de la carga contaminante que trae el rio debido a esto surgen problemas para el ecosistema natural como para la salud de la población por el consumo de los cultivos de la zona lo que puede generar enfermedades por el consumo de estos alimentos teniendo en cuenta que el rio es el principal receptor de los vertimientos. Por esto se debe estudiar la carga contamínate y realizar un seguimiento al cumplimiento de la calidad, normativa ambiental y usos del agua que estén contemplados en el tramo a estudiar del rio Chicamocha.
La contaminación del agua es la principal problemática en la cuenca  y se asocia principalmente a la falta de PTAR, a la altura de Tunja y Sogamoso se deteriora significativamente la calidad, producto del vertimiento de gran cantidad de aguas residuales sin previo tratamiento.[1]

 

La  contaminación del  rio Chicamocha a lo largo de su cauce incide en relación al vertido de cargas contaminates por diferentes  vertimientos los cuales han  afectado la calidad de este cuerpo hídrico  y  están  en proceso de actualización según el informe ejecutivo “Actualización del plan de ordenación y manejo de la cuenca hidrográfica del río alto Chicamocha-CORPOBOYACA (2015).”.

 

Desde un contexto social la problemática que presenta el Río Chicamocha es crítica debido a que aún en época de invierno cuando las condiciones de carga están diluidas; los índices estimados indican pésimas condiciones para las actividades que actualmente se llevan a cabo en torno a la corriente, como numerosas captaciones para regadío de cultivos como papa, pastos, hortalizas, mazorca, verduras y otros cultivos de consumo humano directo. [PSMV]

 Si bien, la población del centro de la ciudad, no recibe un impacto directo la población de los sectores periféricos y adyacentes a los vertimientos o al río Monquirá, están recibiendo un impacto directo de esta situación y deben enfrentar entre otros, los malos olores, la presencia de zancudos y ciertas bacterias y virus que provocan enfermedades de tipo diarreico agudas. Como consecuencia de la contaminación de los afluentes a donde van a desembocar las aguas residuales, se genera un proceso de degradación de los recursos involucrados en la zona afectada y de las condiciones de habitabilidad para las comunidades.^[1]

 

 

 “El río Chicamocha nace al sur de Tunja, toma los nombres de Chulo, Jordán, Grande, Sogamoso a medida que avanza en su recorrido; atraviesa el altiplano de Tunja, Tuta,  Paipa, Duitama y entra a Sogamoso.  Al pasar por Paz de Río, el valle se estrecha e inicia el cañón del Chicamocha.  Sirve de límites con Santander.  Entre sus afluentes principales figuran el Sotaquirá, el Tuta, el Pesca, el Chiquito, el Buzbanzá y el Monguí, entre otros.

Durante su recorrido el río Chicamocha recibe las aguas de tipo doméstico (contaminadas) de los municipios de Tunja, Oicatá, Tuta, Paipa, Duitama, Sogamoso, Santa Rosa de Viterbo, Tibasosa,  Firavitoba, Iza, Cúitiva, Tota, Pesca, Nobsa, Monguí, Mongua, Gámeza, Floresta, Busbanzá, Corrales, Tasco, Betéitiva, Cerinza, Paz de Río, Socha, Socotá y Boavita.

El río Chicamocha recorre la zona industrial de Boyacá y recibe la contaminación que producen Acerías Paz del Río, Termo Paipa, sobrantes de las aguas termales de las piscinas de Paipa, del complejo industrial de Maguncia, Metalúrgica Boyacá, Zona industrial de Sogamoso y curtiembres.” ^[2]

[1] Cuervo, H. (2005). Estudio de factibilidad y diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) y optimización del sistema de alcantarillado del Municipio de Sogamoso
[2] Gobernación de  Boyacá., (2012).Hidrografía Boyacense. Recuperado de http://www.boyaca.gov.co/prensa-publicaciones/mi-boyac%C3%A1/hidrografia-boyacense   
 

·   Los ecosistemas afectados en las riberas del rio Chicamocha en las áreas industriales entre los municipios paipa Duitama y sogamoso

·    sistemas abióticos: las menazas en el área de estudio son la Intervención Antrópica, capacidad de uso del suelo, concesiones de agua, fuentes fijas de contaminación

·    Sistemas bióticos: se ven afectados los ecosistemas acuáticos con cambios tanto físico como biológico evidenciado en flora y fauna acuática entre ellos los afectados los peses, los efemerópteros y el uso contante de regadíos en sus riveras sin control

·    Ecosistemas Terrestres: También tiene un alto grado de riesgo por la utilización de fungicidas empleados en la agricultura y por los vertimientos sin control de las empresas del sector y contienen altas y bajas concentraciones de metales pesados como es el caso de las siderúrgicas a las orillas del rio Chicamocha en el departamento de Boyacá de igual forma los bosques nativos que han sido reemplazos por bosques foráneos.

·   Se han realizado estudios con bio-indicadores en peces “Oreochromis niloticus” por el método de espectrofotometría por absorción Atómica donde se pudo evidenciar concentraciones de mercurio, cobre y plomo donde la principal consecuencia son el aumento de las enfermedades en sus pobladores rivereños y baja calidad de vida.
Este cuerpo hídrico se considera uno de los más importantes para el departamento de Boyacá,  la cuenca alta del rio chicamocha  presenta crecientes niveles de degradación de la calidad del recurso y se considera dentro de  los diez ríos más contaminados de Colombia según estudios detallados en el programa “Saneamiento de Vertimientos – SAVER” y la formulación del PMAR  “Plan Nacional de Manejo de Aguas Residuales" - PMAR.^[1]

 

[3]  Gobierno De Colombia., Ministerio De Vivienda, Ministerio De Ambiente. (2014).Saneamiento para  vertimientos - SAVER. Recuperado de  http://www.minvivienda.gov.co/Paginas/Viceministerios/Viceministerio_Agua/Saneamiento-para-Vertimientos---SAVER.aspx 

 

Se realiza el reconocimiento de la zona de estudio identificando y definiendo los puntos y los tramos estratégicos para las tomas de las muestras Se tomaron 2 punto de muestreo en el tramo de la cuenca baja del punto donde se está haciendo la descarga de los vertimientos Punto 1 Acerías paz del rio con coordenadas 5°46'16''N - 72°52'46''W y el punto 2 aguas más abajo en el sector Vado Castro 5°46′ 38.49"N 72°51′ 1.17"O que es donde prevalece las actividades mineras, agropecuarias e industriales. 

 

Una vez tomadas las muestras, se transportan al laboratorio donde se realizará el respectivo estudio bajo las normas de calidad y certificación, el laboratorio es el encargado de entregar los resultados para realizar el análisis y determinar el grado de contaminación esto se realiza bajo los parámetros y normalidad vigente en las mediciones de los índices de calidad del agua del rio Chicamocha, de esta forma se podrá establecer los niveles máximos permisibles para dar cumplimiento a los objetivos.

El bioensayo con Lactuca sativa se desarrolló según la técnica de McInnis (1989). Las semillas de lechuga L. sativa variedad prestine butterhead fueron adquiridas en el Centro de Abastos Agropecuarios (CEBA).

El bioensayo de toxicidad de semilla de lechuga es un ensayo estático de toxicidad aguda (120 h) en el que se pueden evaluar los efectos fitotóxicos sobre el desarrollo de la plántula durante los primeros días de crecimiento. En la prueba, se tomaron 20 semillas de tamaño, forma y color similares; se distribuyeron uniformemente sobre papel impregnado con 4 mL de la muestra dentro de un plato desechable, incubados en la oscuridad a 22ºC durante 5 días. Después del período de incubación, se midió y registró la longitud promedio de las raíces para cada concentración de la muestra. Finalmente, se estimó la concentración que produce un 50% de inhibición (EC / IC50) en el crecimiento de las raíces.

Para este bioensayo se realizó una matriz de datos que incluye los sitios de estudio que es el punto 1 y 2 y el agua mineral.

Ensayos de toxicidad aguda con semillas de Lactuca Sativa L.

 

Se realizaron 7 pruebas, con 3 repeticiones con solución salina y agua del río Chicamocha. Preparación de las diluciones se realizaron diluciones de D1%, D3%, D10%, D30%, D100%, siembra de semillas en un plato desechable se coloca una servilleta para el lecho de 20 semillas de lechuga, dejando espacio para su crecimiento, se añaden los 4 ml de agua a cada concentración de las 3 réplicas,  luego de tener los platos, se forran con una bolsa negra y se colocan en un lugar donde la temperatura y humedad sean las adecuadas, se almacenan por 5 días, lo que equivale a 120 horas, transcurrido el tiempo establecido, se realizan las mediciones del crecimiento de la radícula y del hipocótilo de cada una de las semillas.

 

Medición de radículas e hipocótilo

En las tablas 2 y 3 se compararon las longitudes de las radículas generando un promedio para todas las pruebas, donde se observa que la radícula tuvo un promedio de 15.67mm y el hipocótilo de 23.82mm donde se puede mencionar que la radícula tiene un mayor nivel de participación que hipocótilo

 

En esta gráfica podemos determinar que en la concentración 1, que corresponde a D1%, no hay inhibición del NO, esto quiere decir que las semillas germinaron en su totalidad, esto depende de la carga contaminante que contenía, ya que se puede observar que la mayor inhibición porcentaje estuvo en la muestra D100% en sus tres réplicas, esto significa que contiene más carga contaminante que el resto de las muestras.

Lo anterior es que la dosis-respuesta es directamente proporcional al hecho de que cuando aumentan las concentraciones de contaminantes se genera una mayor inhibición en las semillas.

 

Nuestra propuesta se basa en la restauración y preservación de los ecosistemas de los ríos aledaños al sector de las tomas de muestra siguiendo los parámetros establecidos en la normatividad vigente en Colombia como la “Resolución número 0631 de 2015, por la cual se establecen los parámetros y los valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de aguas superficiales y a los sistemas de alcantarillado público y se dictan otras disposiciones”

 

Se puede lograr la biorremediación con acción de hongos y bacterias aisladas de suelos con y sin rizósfera, estos microorganismos tienen un gran valor biológico por su potencial para aplicaciones en biorremediación. Estos microorganismos resistentes a estos metales pueden ser utilizados para limpiar ambientes contaminados a través de aplicaciones biotecnológicas (Colin et al. 2012) gracias a que poseen mecanismos de sobrevivencia y desintoxicación (Muñoz et al. 2012) que les permite tolerar y acumular los metales pesados (Colin et al. 2012); es así que, los microorganismos tolerantes aislados de ambientes contaminados con metales pesados son una buena alternativa para limpiar y remediar estos ecosistemas.

 

·   Durante el análisis se determinó que la radícula tiene más daño de crecimiento que el hipocótilo, esto debido al nivel de concentración del contaminante.

·   También se observa que en algunas pruebas la inhibición es negativa, esto se debe a que el agua del río Chicamocha también contiene una gran cantidad de desechos orgánicos, por lo que la plántula tiende a crecer.

·  Durante el desarrollo del bioensayo se pudieron presentar errores ya que no existía un ambiente totalmente controlado como lo hubieran tenido en las instalaciones de un laboratorio, esto se evidencia en la variación de los resultados obtenidos.

·  Mediante el bioensayo, simulamos el medio de impacto con el agente tóxico y los organismos expuestos. Con la aplicación de pruebas en este proceso se determinan los efectos tóxicos generados por las actividades productivas que se realizan en el área donde se ubica el cuerpo de agua. Los objetivos del bioensayo se centran en evaluar la calidad del agua de la región.

 

BLAISE, C. and KUSUI, T. Acute toxicity assessment of industrial effluents with a microplate based Hydra attenuata assay. Environmental Toxicology Water Quality, 1997, 12, 53–60.

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GÓMEZ, C.E., CONTENTO, L. and CARSEN, A.E. Toxicity tests to assess pollutants removal during wastewater treatment and the quality of receiving waters in Argentina. Environmental Toxicology, 2001, 16, 217-24

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