FITODEPURACIÓN

1. FITODEPURACIÓN • Arzate Garduño Cristina • Contreras Núñez Erika • Domínguez Pérez Mayra • Lazzarini Lechuga Roberto

2. Por fitodepuración (phyto = planta, depurare = limpiar, purificar) se entiende la reducción o eliminación de contaminantes de las aguas residuales, por medio de una serie de complejos procesos biológicos y fisicoquímicos en los que participan las plantas del propio ecosistema acuático.La fitodepuración ocurre naturalmente en los ecosistemas que reciben aguas contaminadas y, junto a la denominada autodepuración de las aguas, ha sido el procedimiento clásico de recuperación de la calidad del agua. . Este proceso curre tanto en humedales naturales como en humedales artificiales creados por el hombre.

3. Este proyecto surge para buscar respuesta a una inquietante pregunta que nos formulamos ¿ de qué manera podríamos descontaminar las aguas de ríos o lagos o por lo menos poder bajar un poco su porcentaje de descontaminación?, puesto que de alguna u otra manera esto afecta a nuestra ciudad. • Entre las Plantas útiles del Parque Nacional Lagunas de Zempoala. existe: la Elodea Egeria densa, en contraste con las plantas terrestres, las plantas acuáticas no son permanentes en su hábitat. Una especie puede ser abundante en un año y desaparecer en otro debido a la fluctuación del nivel del agua, a la destrucción artificial, a la contaminación y a la modificación de la superficie del suelo. Fig. 1 Elodea

4. Peste de agua, Elodea, Egeria densa, Luchecillo • Familia: Hydrocharitaceae • Parte del Mundo: Cosmopolita • Altura: 40-100 cm. • Ancho: 3-5 cm. • Requerimientos de Luz: Medio-muy alto • Temperatura: 10-26oC • Tolerancia a la Dureza: Suave-muy duro • Ph: 5-10 • Dificultad: Fácil Fig. 2 Elodea

5. Todos los tilacoides de un cloroplasto son siempre paralelos entre sí. Así pues, a medida que los cloroplastos se orientan hacia la luz, los millones de moléculas de pigmento pueden orientarse simultáneamente para optimizar la recepción, como si fueran pequeñas antenas electromagnéticas. • Todos los tilacoides de un cloroplasto son siempre paralelos entre sí. Así pues, a medida que los cloroplastos se orientan hacia la luz, los millones de moléculas de pigmento pueden orientarse simultáneamente para optimizar la recepción, como si fueran pequeñas antenas electromagnéticas. Fig. 3 Cloroplasto Fig. 4 Micrografía óptica de una célula vegetal de Elodea mostrando los cloroplastos (x80).

7. Los estudios de las plantas verdes, han demostrado que en ellas existe un pigmento que reacciona químicamente a los estímulos de los fotones de luz, pudiendo así, iniciarse la primera fase de la fotosíntesis, a este pigmento se le ha dado el nombre de clorofila.Existen varios tipos de clorofila. Las más comunes son las clorofila A y B. Tanto la clorofila A como la B, absorben las longitudes de onda de entre 350 a 450 nm (violeta-azul),y también alrededor de los 650 nm (rojas) pero en menor medida. La luz verde como la amarilla no es absorbida por el pigmento.

8. En un fotosistema se excitan los electrones del magnesio de la clorofila, con lo que estos electrones quedan en un nivel muy elevado de energía y, en la clorofila, una especie de «vacío» donde falta un electrón. .La luz provoca la ruptura de la molécula de agua, la llamada fotolisis del agua, con lo que sus electrones llenan el «hoyo» que se había formado en el fotosistema, y sus átomos de hidrógeno quedan disponibles para la célula. Los átomos de oxígeno se liberan a la atmósfera como oxígeno molecular (02).

9. Espectro de la absorción de los pigmentos de la fotosíntesis Fig.5 Absorción de los diferentes pigmentos del cloroplastos (clorofila) en función de la longitud de onda. Puede verse que absorben los colores de los extremos del arco iris (hacia el azul y el rojo). La menor absorción corresponde con los colores verdes (429 a 577 nm) y amarillo (577 a 597nm), de lo que procede su color.

10. Con esto se propone un método de tratamiento no invasivo, es decir, sin presencia alguna de adición de químicos que permita de alguna forma disminuir el grado de contaminación del río o lago. Fig. 6 Lagunas de Zempoala donde se encuentra abundantemente la Elodea

11. Estudiamos la actividad fotosintética de la Elodea, de la cual teníamos conocimiento que es una planta acuática que se encuentra en forma abundante y es fotosintéticamente muy activo, además de que es fácil su adquisición lo cual nos permitiría estudiar de manera más rápida y sencilla la influencia diferentes colores en su actividad fotosintética para producir oxigeno y ayudar a producir cierta descontaminación. Fig. 7 Producción de oxigeno

12. Objetivos • Demostrar que a través de la fotosíntesis de la Elodea se puede descontaminar puntos clave del lagos o ríos contaminados, ayudando a purificar sus aguas. • Cómo influye la actividad fotosíntetizante de la Elodea en los elementos contaminantes que se utilizaran para la producción de un filtro de color, para verificar de esta forma en cual de ellos es produciría mas oxigeno para producir una mayor descontaminación más o menos significativa para aplicarlo de esta forma los lagos y ríos. • Como influye a la actividad fotosintetizante de la Elodea la luz en presencia de diferentes longitudes de la luz.

13. Hipótesis • Sí para la mejor optimización de la fotosíntesis de la elodea es necesario cultivarla en un medio determinado entonces se obtendrá el mayor rendimiento • Si los lagos, o ríos están contaminado por distintos factores tanto biológicos como antrópicos (del ser humano), entonces por sus efectos fotosintetizantes utilizaríamos la Elodea para disminuir los contaminantes tanto físicos como químicos contenidos en el lagos y ríos para que de esta forma sean sus aguas puras

14. Materiales • Lámpara (100 w) • Planta Elodea • Papel celofán (azul, verde, rojo) • Vasos 500 ml. • 4 jeringas de 10 ml. • Reloj • Papel cartulina • Plastilina • Pinzas para ropa • Agua purificada.

15. Procedimientos Para esto se monto un trabajo experimental el cual consistió en cuatro sistemas Elodea-agua, en presencia de diferentes espectros visibles de los cuales quedaron ordenados de la siguiente forma: Elodea-agua pura (control), Elodea-agua +celofán verde, elodea-agua +celofán azul, Elodea-agua+ celofán rojo, a los cuales se le midió la cantidad de oxígeno producido en cada sistema esto para valorar el impacto provocado por los colores presentes en el sistema acuático. Para tratar de controlar las variables como temperatura, pH y salinidad, se coloco del mismo garrafón de agua y se pusieron en el mismo cuarto.

16. *Se llenaron los 4 vasos con 400 ml de agua purificada (garrafón)*Se coloco el papel celofán (verde, rojo, azul) en el exterior del vaso *Se les introdujo una ramita de Elodea (15 cm.)*Se le coloco a una jeringa de 10 ml un tapón el orificio pequeño para evitar el escape de gas.*Se le coloco la jeringa llena de agua de tal forma que la parte del tallo de la Elodea quedara en el interior para poder medir la producción de oxigeno*Se sujeto la jeringa con la pinza para ropa*Se le realizo un cono a la lámpara para su mejor aprovechamientoSe le coloco la lámpara a una distancia de 15 cm..

18. Resultados Fig. 8 Elodea en Presencia de la Luz blanca Se utilizo la luz blanca como patrón.

19. ELODEA-CELOFANROJO Fig. 9 Elodea con celofán rojo

20. ELODEA-CELOFAN VERDE Fig. 10 Elodea con celofán verde

21. ELODEA-CELOFAN AZUL Fig. 11 Elodea con celofán azul

22. Comparación de los diferentes fotosistemas en presencia de diferentes espectros visibles

23. el espectro de acción de la fotosíntesis es la eficiencia relativa en la generación de una respuesta biológica en función de la longitud de onda, de los diferentes colores, como por ejemplo la liberación de oxígeno. Mediante el estudio de los espectros de acción se descubrió, la existencia de dos fotosistemas en organismos que liberan O2 fotosintéticamente. Fig. 7 Espectro de acción de la fotosíntesis

24. Color Rango de longitud de onda (nm) Longitud de onda representativa Frecuencia (Ciclos/S) o hertzios Energía (KJ/mol) Ultravioleta <400 254 11.8 x 1014 471 Violeta 400-425 410 7.31 x 1014 292 Azul 425-490 460 6.52 x 1014 260 Verde 490-560 520 5.77 x 1014 230 Amarillo 560-585 570 5.26 x 1014 210 Anaranjado 585-640 620 4.84 x 1014 193 Rojo 640-740 680 4.41 x 1014 176 Infrarrojo >740 1400 2.14 x 1014 85 Cuando la clorofila absorbe energía luminosa pueden ocurrir tres cosas: l) que la energía sea atrapada y convertida en energía química como en la fotosíntesis, 2) que se disipe como calor, 3) que sea emitida inmediatamente como una longitud de onda mayor con perdida de energía como fluorescencia.

25. La base biofísica de la captación energética por parte de las plantas, consiste en que la luz es capaz de interactuar con la materia. Para nuestro interés específico, aquellas especies moleculares, que son capaces de absorber radiaciones de cierta longitud de onda y reflejar otras, son denominadas pigmentos. En fotosíntesis en plantas superiores, los pigmentos más importantes en la captación de la energía son las clorofilas, del tipo a y b.

26. 700 - 800 (rojo lejano): Incremento altura, alargamiento entrenudos, fitocromo (rojo lejano 730 nm se inactiva), absorción bacterioclorofilas. • 610 - 700 nm (rojo): Máxima actividad fotosintética, máxima absorción clorofilas (cloro. A 663 nm, cloro. B 644 nm), fitocromo (rojo 660 nm se activa). • 510 - 610 nm (verde - amarillo): Mínima fotosíntesis, mínimo fotomorfogénesis (desarrollo estructural), absorción ficobilinas en algas rojas y cianofíceas. • 400 - 500 nm (azul): Máxima fotosíntesis, máxima absorción clorofilas (cloro. A 420 nm, cloro. B 430 nm), absorción carotenoides (flavoproteinas y fitocromo), respuestas morfogenéticas (criptocromo), fototropismo. • 280- 400 nm (UV cercano): Engrosamiento hojas, crecimiento compacto y enano (roseta), quemaduras solares. • menor de 280 nm (UV corto): Radiaciones mutagénicas letales.

27. La clorofila, el pigmento verde de todas las células fotosintéticas, absorbe todas las longitudes de onda de la luz visible excepto el verde, el cual es reflejado y percibido por nuestros ojos, por esta razón observamos una menor producción de la elodea este color. • El pigmento rojo es el mas optimo para la mayor producción de oxigeno ya que es donde alcanza su máxima actividad fotosintética. • El pigmento azul es aceptable la producción de oxigeno, sin embargo el rojo deja claro ver una gran diferencia.

28. La radiación solar penetra en las aguas hasta cierta profundidad, dependiendo de los materiales que se encuentran en suspensión y el ángulo de incidencia de los rayos luminosos. La luz es una fuerza esencial para la reacción de fotosíntesis que realizan las plantas acuáticas. Parte de la luz que penetra en el agua, es absorbida selectivamente. Esto significa que determinadas longitudes de onda penetran más profundamente que otras. Una parte de la luz es desviada o es reflejada, por lo que las condiciones ópticas de las aguas son de importancia primordial para la productividad biológica y el mantenimiento de la vida animada. . • Las transparencia en las aguas dulces varía mucho desde las cristalinas aguas de arroyos y lagos de montaña hasta aquellas de los anchos ríos que desembocan en los mares.

29. Conclusión • Si utilizamos a las algas para absorber, aunque sea un mínima cantidad de esta sustancia y así ayudar en la limpieza del agua, Investigamos cual es el alga mas capas para este proceso, y nos encontramos con la sorpresa que una de ellas poseía mas de una característica favorable; el alga “Elodea”, su capacidad para absorber sales minerales en el proceso nutricional la convierte en una verdadera “ablandadora de aguas”, ésta alga es una de las mejores dentro del proceso de fotosíntesis y por ende, produce una abundante cantidad de oxigeno cuando recibe una buena cantidad de luz, con todas estas características la Elodea se convierte en la mejor para este proceso.

30. De acuerdo con los datos y antecedentes requeridos se comenzó con el proceso de experimentación y encontramos que antes de utilizar la elodea es necesario investigar las ondas de longitud de la luz que llegan en el río o lago para así poder optimizar su alta actividad fotosintética.

31. Referencias Libros • Garduño Sánchez Gustavo, Fisicoquímica con Aplicaciones a Sistemas Biológicos, Compañía Editorial Continental S.A. DE C.V., Abril de 1987. Pág.. 682-690 • Laskowski Wolfgang, Biofísica, Ediciones Omega, S.A.- Casanova, 220 Barcelona, 1976 Pág.. 265-276 • Hladik Jean, La Biofísica, Fondo Cultural Económica, México D.F 1982 Pág.. 46-55

32. http://www.creces.cl/new/index.asp?tc=1&nc=5&tit=&art=857&pr=http://www.creces.cl/new/index.asp?tc=1&nc=5&tit=&art=857&pr= http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/fotosintesis/#fotosistemas http://www.racine.ra.it/curba/elodea/page3.html http://www-saps.plantsci.cam.ac.uk/articles/cabomba/cabomba.htm http://www.dga.cl/secuencias/junior/2005/Trabajos2005/006.pdf http://www.macrophytes.info/documentacion/Cap%EDtulos%20Manual/Cap%EDtulos%205.pdf Internet