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MICROBIOLOGIA AMBIENTAL

MOMENTO DE LA EVALUACION: INTERMEDIA

UNIDAD 3: TAREA 4 - MEDIOS DE CULTIVO Y TECNOLOGÍAS DE MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y de Medio Ambiente

NOVIEMBRE 2017

INTRODUCCIÓN

Todos los medios

de cultivos

microorganismos. Cada

son parte esencial

para dar

crecimiento a

especie depende de lo que necesite cultivar. Algunos

microorganismos crecen en condiciones específicos para ello. Los

normales pero otros exigen medios

medios de cultivo pueden ser de distintos

tipos

teniendo en cuenta su consistencia: medios sólidos, semisólidos y líquidos. Para nuestro caso tuvimos microorganismos indígenas (hongos y bacterias) que metabolizan los contaminantes orgánicos que se encuentran en suelos

convirtiéndolos en productos finales inocuos. En nuestro contaminantes

orgánicos

son

biotransformados

porque

proceso, los

generalmente

los

microorganismos pueden utilizarlos para su propio crecimiento como fuente de carbono y energía y, en el caso de que no sean capaces de crecer a partir de ellos. Se aplicaran pruebas de laboratorio Con la fosfotriesterasa de Flavobacterium sp. ATCC 27551, teniendo en cuenta un experimento en medio mineral utilizando a los plaguicidas (por separado), como única fuente de carbono utilizadas para la biodegradación asistida.

6. Solución de preguntas. ¿Cuáles son las comunidades microbianas asociadas al ecosistema afectado? Para determinar los microorganismos presentes se tomaran muestras de suelo, las cuales se diluirán en Na Cl, un medio líquido MSG, glucosa y el pesticida a eliminar como fuente nitrógeno, posteriormente se deberán incubar de forma aerobia (TAFOYA 2008),(Citado por Oviedo et al 2017). Posteriormente se realizaran diluciones de estría y agotamiento, sembradas en agar para determinar las colonias más promisorias, las cuales se inocularan en medio liquido MSG por 72 horas, y así poder realizar su conteo.(Oviedo et al 2017).

La identificación de los microorganismos se hace mediante técnicas, como la tinción de Gram, pruebas de oxidación, fermentación, Agar cetrimide, para pseudomona y mcKonkey para enterobacterias, entre otras. .(Oviedo et al 2017). En suelos contaminados con pesticidas de uso agrícola, se han encontrado microorganismos nativos con capacidad para degradar estos contaminantes, como son: Pseudomonas sp, Streptomices, Artrhobacter sp, y Streptomices sp. .(Oviedo et al 2017). ¿Cuál es el fundamento de las alternativas planteadas para esta problemática? Para el caso de la contaminación de suelos por plaguicidas en Colombia utilizando técnicas de biorremediacion, aplicaremos la Bioaumentación, la cual es empleada en suelos cuya capacidad natural de degradación no es suficiente, en esta técnica se utilizan organismos capaces de biodegradar o transformar

pesticidas.Esta

técnica se ha sido utilizada para tratar herbicidas como el clorofam, insecticidas como el para tión, nitro y cloro fenoles entre otros (Alexander 1994) (Citado por J. Rodríguez y F. Ruiz, 2016). Para la utilización de esta técnica es necesario realizar

cultivos

de

bacterias,

posteriormente

aislar

microorganismos

degradadores, y que puedan utilizar los contaminantes como dadores de carbono, para así poder formular y reproducirlos hasta obtener el volumen de microorganismos necesarios para el tratamiento del área afectada por el plaguicida. En este caso el pesticida a tratar es la atrazina, 2 cloro-4etil amino-6isopropilamino-s- triazina, el cual es un herbicida de uso frecuente en cultivos de caña, maíz, y pastos entre otros, que elimina monocotiledóneas y otras malezas. (HANG y NASSETTA, 2003). ) (Citado por J. Rodríguez y F. Ruiz, 2016). Así que las bacterias agregadas al medio mineralizan la atrazina hasta convertirla en dióxido de carbono o amonio, o también pueden degradarla a compuestos persistentes como el cianuro, desetilhidroxiatrazina y hidroxiatrazina. (DA CUNHA et al., 2012). (Citado por J. Rodríguez y F. Ruiz, 2016). En numerosos estudios se han empleado microorganismos como Arthrobacter, Pseudomonas sp y Streptomices sp, las cuales mostraron resultados positivos en

la degradación de atrazina, ejemplo de ello fue el trabajo realizado por (STRONG 2012), (Citado por J. Rodríguez y F. Ruiz, 2016). Donde separaron una colonia de Arthrobacter aurescens, en un medio líquido y cuya única fuente de carbono y energía fue la atrazina. Otros microorganismos

como pseudomas sp y

Streptomyces sp se ha utilizado para degradar terbutilazina, simazina, Atrazina, utilizando diferentes medios y tiempos de incubación para su proliferación con resultados satisfactorios, a diferencia de los organismos nativos de la misma especie.(BANG et al 2002) ), (Citado por J. Rodríguez y F. Ruiz, 2016). ¿Cuál sería la(s) formulación(es) (estado, composición y función) que podría(n) utilizarse para el cultivo de los microorganismos tratados en cuestión? a biorremediación involucra el uso de microorganismos para degradar y desintoxicar contaminantes presentes en el ambiente, transformando compuestos orgánicos tóxicos a intermediarios estables más simples y de menor peligrosidad. La efectividad de esta tecnología se evalúa desde la desaparición del químico de interés, aunque este enfoque no considera que los productos finales o intermediarios producidos durante la reacción de degradación puedan resultar tóxicos La velocidad de dispersión de los compuestos orgánicos en el suelo depende de diferentes procesos tales como: 

degradación química y biológica



escorrentía



volatilización y lixiviación

Los cuales a su vez dependen de la región climática, propiedades del suelo y propiedades fisicoquímicas de las moléculas. La función de este proceso de cultivos de microorganismos puede verse afectado y movilizarse también por cambios en parámetros geoquímicos (materia orgánica), por difusión en cuerpos de agua a causa de gradientes de concentración, por oxidación de sedimentos anóxicos a través de resuspensión causada por el flujo, al igual que por procesos de degradación que conduzcan a una forma más móvil de los compuestos. ¿Las propuestas planteadas son ecológicamente sostenibles?

Todos evolucionamos en armonía con la naturaleza, lo importante es que cada técnica aplicada no sea nociva para el medio ambiente y sea para protegerlo. La aplicación de la biodegradación en la descontaminación de diversos medios afectados por las crecientes actividades productivas, abre nuevos espacios de intercambio público-privado a nivel científico, tecnológico y productivo. Se debe tener en cuenta que la investigación aplicada a la tecnología ambiental se enfrenta a problemas de falta de inversión (debido a que los precios de mercado no compensan de manera suficiente un adecuado cuidado del ambiente), lenta difusión, falta de capital de riesgo, aversión al mismo o burocracia. Deben estar bien definidas, las herramientas y metodologías para la incorporación de consideraciones de sostenibilidad en el diseño de las operaciones de tratamiento y disposición final tanto de los contaminantes primarios, como de los residuos generados por los procesos biológicos. ¿Cuáles serían las pruebas que debería realizar para determinar la efectividad de las alternativas de solución planteadas Para evaluar la biodegradación de diez POs Con la fosfotriesterasa de Flavobacterium sp. ATCC 27551, se llevó a cabo un experimento en medio mineral utilizando a los plaguicidas (por separado), como única fuente de carbono. Los resultados mostraron que el Tetraclorvinfos (TCV) no fue removido del medio de, por lo que se aislaron bacterias de suelos agrícolas utilizándolo como única fuente de carbono. Se les caracterizó bioquímicamente, llevándose a cabo cinéticas de crecimiento y degradación del TCV en medio mineral (MM). El plaguicida se cuantificó por cromatografía de gases. Los productos de la hidrólisis de este compuesto fueron identificados mediante cromatografía de gases acoplado a un espectrómetro de masas (GCMS). Se obtuvieron seis diferentes especies de bacterias, de las cuales Serratia ficaria mostró la mayor eficiencia en la remoción del TCV del medio de cultivo (Cuadro 1). Sin embargo, todas las especies aisladas fueron muy eficientes en presencia de otra fuente

de carbono, removiendo hasta un 98% del

plaguicida, lo cual sugiere un proceso de cometabolismo.

Con base en lo anterior, ¿Cuál sería la alternativa de solución más recomendada para solucionar el problema? Para el tratamiento de suelos contaminados con pesticidas en regiones agrícolas de Colombia, afectadas por contaminantes como la atrazina, clorofam, para tión, pesticidas organofosforados y metales pesados entre otros,

se

recomendaría

la

técnica

de

Biorremediación

asistida,

o

bioaumetación, la cual parte de un análisis detallado del terreno, sus condiciones, tipos de contaminantes presentes y concentraciones, para luego determinar los microorganismos nativos capaces de degradar dichos contaminantes, pero no que se encuentran en la cantidad suficiente para realizar esta función. Con la realización de pruebas, ensayos y análisis de laboratorio de identifican las cepas que mostraron mayor crecimiento y capacidad para transformar los contaminantes. Con las colonias aisladas e identificadas, se procede a formular el medio en el cual se desarrolla la biomasa de microorganismos que sea suficiente para tarar el área o terreno que se quiera descontaminar. De tal forma que la bioaumetación con organismos propios o extranjeros del suelo, es un tratamiento adecuado y recomendado para recuperar suelos contaminados con pesticidas, ya que se obtienen resultados en tiempos inferiores a otros tratamientos, además no es necesario el uso de químicos u otros elementos para recuperar el suelo, los elementos para el tratamiento son orgánicos, en ocasiones los resultados obtenidos en el laboratorio suelen ser mayores a los rendimientos obtenidos cuando se hacen las aplicaciones en el campo, pero sin dejar de ser altamente efectivo.

TRATAMIENTO DE SUELOS CONTAMINADOS POR HERBICIDAS

LOCALIZACIÓN DEL TERRENO, Uso del suelo, tipo de contaminación, vegetación, topografía

Horizonte del suelo donde se encuentra, toma de muestras en diferentes partes a 15 cm de profundidad

Pruebas para determinar PH, textura, conductividad, carbono orgánico, Ca, Mg, Na e intercambio catiónico

Caracterización y análisis en el laboratorio

Identificación de trazas de los contaminantes

Uso de medios selectivos, aislamiento e identificación de microorganismos degradadores indígenas

Preparación de las muestras utilizando Na CL, agar líquido MS+ glucosa, y el contaminante como dador de nitrógeno

Incubación anaerobia, dilución con técnica de agotamiento sembradas en agar MSG. Identificando las colonias de mayor crecimiento

Recolectar y analizar datos para determinar las colonias de Pseudomonas sp, estreptomices sp, antrhobacter entre otras que muestren buenos resultados

Se realiza pruebas a las colonias, con concentraciones diferentes de pesticidas y tiempos de exposición de 20, 30, 40 y 50 días.

Reconocimiento de los microorganismos utilizando pruebas como Mckonkey, oxidasa, catalasa, tinción de Gram y oxidación fermentación

Las poblaciones con mayor éxito en la degradación del pesticida, serán multiplicadas utilizando formulaciones a base de sub productos agrícolas como la melaza de café, y otros residuos de cosecha, además se debe controlar PH y temperatura.

La biomasa de microorganismos degradadores se aplicara ala terreno, por medio de inoculación directa en el suelo, o diluyendo la biomasa para ser aplicada por aspersión.

CONCLUSIONES

En este trabajo se pudo utilizar los conocimientos adquiridos anteriormente, como fueron las técnicas de biorremediación, aplicadas a problemáticas de contaminación reales en las diferentes regiones del país, poniendo a prueba lo aprendido para poder elegir el tratamiento de descontaminación más adecuado. Se evidencio la importancia del trabajo en el laboratorio de microbiología, en cuanto al cultivo de microorganismos, medios de cultivo, técnicas de siembra, identificación, conteo y análisis, los cuales son vitales para la posterior aplicación en campo. De suma importancia la utilización de microorganismos como controladores y recuperadores de sitios contaminados por acciones antrópicas y que su limpieza o mejoramiento solo son posibles utilizando organismos que provee el mismo suelo. Se logró reconocer varios tipos de microorganismos según pruebas aplicadas teóricamente. Esta práctica escogida para utilizar microorganismos fue de vital importancia Para controlar la contaminación de suelo. Además es reconocida a nivel mundial ya que el aumento de la industria provoca cada vez más contaminación a los ecosistemas naturales y muchas sustancias toxicas que la actividad industrial desecha amenazando a la vida a animales y plantas. Según literaturas consultadas resulta más sencillo, más económico y se usan microorganismos que pueden favorecen al suelo, ya es una práctica habitual en países desarrollados.

REFERENCIAS

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