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PRESENTADO POR: SERGIO AUGUSTO UPEGUI SOSALILIANA ROCÍO BOTERO Ingeniero Ambiental – U. de M.M . Sc. Biología Estudiante Maestría en Ingeniería UrbanaDirectora de Tesis UNIVERSIDAD DE MEDELLÍN - MEDELLÍN, 2010.

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PRESENTADO POR: SERGIO AUGUSTO UPEGUI SOSALILIANA ROCÍO BOTERO

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Presentation Transcript


Presentado por sergio augusto upegui sosa liliana roc o botero

PRESENTADO POR:

SERGIO AUGUSTO UPEGUI SOSALILIANA ROCÍO BOTERO

Ingeniero Ambiental – U. de M.M . Sc. Biología

Estudiante Maestría en Ingeniería UrbanaDirectora de Tesis

UNIVERSIDAD DE MEDELLÍN - MEDELLÍN, 2010

EVALUACIÓN DE MEZCLAS COMPOST INMADURO/SUELO DE MORAVIA, Y FUENTES DE NUTRIENTES PARA LA DEGRADACIÓN DE LOS PESTICIDAS: CLORPIRIFOS, MALATIÓN Y METILPARATIÓN


Origen y financiaci n del proyecto

Origen y financiación del proyecto

“Aislamiento y evaluación de microorganismos potencialmente útiles para la degradación de Metil paratión en suelos contaminados y el efecto cruzado de degradación sobre Malatión y Clorpirifos”.


Pesticidas

Pesticidas

  • Los pesticidas son productos químicos, naturales o sintéticos utilizados para combatir organismos plaga.

  • Representan un grupo heterogéneo de compuestos, cuyos mecanismos y espectros de acción dependen de la fórmula química del principio activo.

    Pesticidas Organofosforados

  • Esteres y aminas derivados principalmente del ácido fósforico.

  • Son usados principalmente como insecticidas, aunque algunos de ellos presentan actividad nematicida, fungicida o herbicida.


Movilidad de los pesticidas en el ambiente

Movilidad de los Pesticidas en el Ambiente


Afecciones causadas sobre la salud y el medio ambiente

Afecciones causadas sobre la salud y el medio ambiente


Disposici n inadecuada de pesticidas

Disposición Inadecuada de Pesticidas

  • En Colombia, para el año 2006 se tenían calculadas 500 toneladas de pesticidas obsoletos, almacenados en condiciones inadecuadas o dispuestos en entierros ilegales.

  • Los pesticidas obsoletos que se encuentran en Colombia, son en su mayoría de tipo organofosforado.

  • No hay capacidad tecnológica en los países en vías de desarrollo para la disposición final adecuada de estos pesticidas.

    • (Sánchez et al., 2006; Vallejos, 2003).


Desventajas del tratamiento convencional

Desventajas del Tratamiento Convencional

  • Generación de residuos peligrosos.

  • Generación de gases tóxicos.

  • Generación de pasivos ambientales.

  • Transporte del material a tratar.

  • Elevado consumo de energía e insumos.


Biorremediaci n

Biorremediación

Uso de microorganismos y sus enzimas para la degradación de sustancias químicas peligrosas presentes en suelo, sedimentos, agua u otros medios contaminados

(Saval, 1998).


Ventajas de la biorremediaci n

Ventajas de la Biorremediación

  • Bajo costo de ejecución.

  • Fácil implementación.

  • Operación bajo condiciones ambientales.

  • Amigable con los ecosistemas.

  • Menor gasto de energía.


Degradaci n cruzada

Degradación Cruzada

  • ¿Qué es la degradación cruzada?

    Habilidad adquirida por los microorganismos para metabolizar compuestos con estructuras químicas relativamente similares(Kearney & Kellogg, 1985).

Clorpirifos

Metilparatión

Malatión


Importancia del estudio de la degradaci n cruzada

Importancia del estudio de la degradación cruzada

  • La degradación cruzada puede causar alteración en la persistencia de un insecticida organofosforado en aquellos suelos donde se aplican otros organofosforados para el control de insectos rizófagos ó nematodos.

  • Por otro lado, esta habilidad puede resultar útil si lo que se busca es implementar un sistema biológico de tratamiento para este tipo de compuestos.


Variables de estudio

VARIABLES DE ESTUDIO

  • Matrices

  • Mezclas de las Matrices

  • Nutrientes


Matrices seleccionadas

Matrices seleccionadas

Compost Inmaduro

Suelo de Moravia

Exposición prolongada a gran diversidad de sustancias químicas y condiciones tóxicas.

Diversidad enzimática con potencialidades de degradación de compuestos complejos.

(U.S. Department of EnvironmentalQuality, 1998)

  • Aumento de poblaciones microbianas - Liberación de nutrientes.

  • Estimulación de la actividad metabólica y diversidad enzimática en suelos con alto grado de contaminación.

    • (EPA, 1997)


Efecto de las mezclas

Efecto de las mezclas

  • Las mezclas Compost Inmaduro:Suelo de Moravia generan matrices con variaciones en la disponibilidad y tipo de nutrientes.

  • Regulando la presencia y tamaño de las comunidades microbianas en cada mezcla.

  • Generando diversas alternativas para la degradación de los compuestos orgánicos presentes en éstas.


Efecto de los nutrientes en la biodegradaci n

Efecto de los nutrientes en la biodegradación

Fertilizante

fósforo

Es un nutriente de importancia crítica, ya que interviene en la formación de compuestos energéticos dentro de la célula (ácidos nucleicos, ATP, fosfolipidos de la membrana celular), que luego se utilizan en los procesos de degradación y reproducción

(Vidali, 2001).

  • Los procesos de degradación microbiana están orientados a la reproducción de los microorganismos, y éstos requieren que los constituyentes químicos se encuentren biodisponibles para su asimilación

    • (Maroto & Rogel, 2000).


Objetivo general

Objetivo General

Evaluar el efecto del compost, suelo de un antiguo basurero y fuentes de nutrientes sobre la capacidad de degradación cruzada de tres plaguicidas organofosforados Clorpirifos, Metil Paratión y Malatión.


Objetivos espec ficos

Objetivos Específicos

  • Caracterizar física y químicamente las matrices recolectadas.

  • Establecer el método para la extracción y la cuantificación de los pesticidas.

  • Evaluar el efecto de las mezclas Compost:Suelo sobre la cinética de degradación de los plaguicidas.

  • Evaluar el efecto del enriquecimiento con fósforo sobre la cinética de degradación de los plaguicidas.

  • Evaluar el efecto de la adición de fertilizante sobre la cinética de degradación de los plaguicidas.

  • Evaluar el efecto cruzado en los diferentes ensayos realizados.


Metodolog a

METODOLOGÍA


Obtenci n del suelo

Obtención del Suelo


Preparaci n del compost

Preparación del Compost

  • Proporción: 50:50

  • Activación microbiana: 5 días.


Caracterizaci n de matrices

Caracterización de Matrices


Cuantificaci n de los pesticidas

Cuantificación de los Pesticidas


Cuantificaci n de los pesticidas1

Cuantificación de los Pesticidas

TR = 6.39, 7.13 y 7.40 minutos


Curva de calibraci n

Curva de Calibración

Cc = (Ac – 3829.46)/120.586

R2 = 0.99969

CMP = (AMP – 1643.83)/78.3523

R2=0.99960

CM = (AM – 275.454)/47.3384

R2=0.99898


Establecimiento del m todo extractivo

Establecimiento del método extractivo

(Mosquera, 2007; Castañeda, 2005; Goncalves et al., 2005)

Cada una de las mezclas. Esterilizadas con calor húmedo(121º C, 15 lb, 20 minutos)

Evaluado a los 0, 7, 15 y 30 días


Ensayos de biodegradaci n mezclas

Ensayos de biodegradación: Mezclas

Mezclas (C:S): 100:0, 75:25, 50:50, 25:75, 0:100

30 días a 25ºC, oscuridad y cámara húmeda

Muestreo: 0, 1, 3, 5, 7, 15, 30 d


Ensayos de biodegradaci n adici n de nutrientes

Ensayos de biodegradación: Adición de nutrientes

Mezcla 25:75 Compost:Suelo

Enriquecida con fósforo (K2HPO4) o fertilizante

Muestreo: 0, 1, 3, 5, 7, 15, 30 d


Ensayos de biodegradaci n

Ensayos de Biodegradación


Ensayos de mineralizaci n

Ensayos de mineralización

Ensayo

Todos los tratamientos.

(Mezclas, Fósforo, Fertilizante)

20 g Matriz

Control

Adición de Pesticidas(4 mL solución)

Cultivo

Captura del CO2 liberado

10 mL de NaOH 0.8 N

Titulación con HCl 0.4 N

Medición de CO2 liberado


Concentraci n inicial en las matrices

Concentración inicial en las matrices


Resultados y an lisis

RESULTADOS Y ANÁLISIS


Caracterizaci n de las matrices

Caracterización de las Matrices

Siglas: Hum. = humedad, Dap = Densidad Aparente, MCRH = Máxima Capacidad de Retención de Humedad, M.O. = Materia Orgánica, C.O. = Carbono Orgánico, CIC = Capacidad de Intercambio Cationico.

pH: Valores aptos para el crecimiento de microorganismos, principalmente bacterias (Donézar Díez de Ulzurrun, 1995).

Humedad: 50,81% y 57,31% de la capacidad de campo. Condiciones aeróbicas del cultivo -valores inferiores al 85- (Department of EnvironmentalQuality, 1998).

Nutrientes: el compost es la matriz con mayor disponibilidad de nutrientes para el desarrollo microbiano (Hang, 2003; Müller, Núñez & Ramírez, 1998).


Extracci n de los pesticidas desde las matrices

Extracción de los pesticidas desde las matrices

100:0 (C:S)

50:50 (C:S)

75:25 (C:S)

-- Clorpirifos

-- Metil Paratión

-- Malatión

25:75 (C:S)

0:100 (C:S)

Tiempo (días)


Efecto de las mezclas c s en la degradaci n de clorpirifos malati n y metil parati n

Efecto de las mezclas C:S en la degradación de Clorpirifos, Malatión y MetilParatión

Metil Paratión

Clorpirifos

Matrices C:S

-- 100:0

-- 75:25

-- 50:50

-- 25:75

--0:100

Malatión


Degradaci n cruzada en las mezclas c s

Degradación cruzada en las mezclas C:S

100:0 (C:S)

75:25 (C:S)

50:50 (C:S)

-- Clorpirifos

-- Metil Paratión

-- Malatión

25:75 (C:S)

0:100 (C:S)


Presentado por sergio augusto upegui sosa liliana roc o botero

Clorpirifos

MetilParatión

Malatión


Efecto de la adici n de nutrientes en la degradaci n de clorpirifos malati n y metil parati n

Efecto de la adición de nutrientes en la degradación de Clorpirifos, Malatión y MetilParatión

Metil Paratión

Clorpirifos

25:75 (C:S)

25:75 (C:S)

Malatión

25:75 (C:S)

-- Fósforo

-- Fertilizante

-- Control


Conclusiones

CONCLUSIONES

  • Las matrices con mayor contenido de Suelo de Moravia, 25:75 y 0:100 (C:S) fueron las que presentaron mayor capacidad microbiana para la degradación de Malatión (90%), MetilParatión (95%) y Clorpirifos (47%).

  • A medida que se aumenta la proporción de compost inmaduro en la mezcla, disminuye la degradación de Clorpirifos. Lo que genera un efecto negativo sobre la degradación cruzada.

  • La velocidad de degradación (capacidad enzimática) no se asoció directamente con la mineralización, siendo la micro-flora del Suelo de Moravia menos activa, pero más útil para la degradación de los pesticidas evaluados.


Conclusiones1

CONCLUSIONES

  • La adición de fósforo generó un efecto negativo en la capacidad de los microorganismos para degradar los pesticidas Clorpirifos y Metil Paratión.

  • La adición de fertilizante comercial no presentó efectos significativos en la velocidad de degradación de los pesticidas.

  • No se evidenciaron diferencias significativas en la mineralización de los tratamientos con fertilizante y fósforo.


Recomendaciones

RECOMENDACIONES

  • Identificar productos de degradación de los pesticidas, usando el suelo de Moravia, para determinar los mecanismos y rutas de degradación empleados por los microorganismos de esta matriz.

  • Igualmente, es necesaria la identificación de los microorganismos o poblaciones microbianas encargadas de degradar estos pesticidas, con el fin de evaluar alternativas de bioaumentación o su uso en otras técnicas para el tratamiento in situ de pesticidas organofosforados.


Agradecimientos

Agradecimientos

  • A mis padres y hermana.

  • A Liliana Botero.

  • A mis amigos.

  • Grupo GEMA.

  • Grupo GDCON.

    • Gustavo Peñuela y AleidaOchoa.

  • Centro de Laboratorios U. de M.

    • Juan Guillermo Uribe y Vanessa González.


Gracias

GRACIAS


Bibliograf a

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