Los hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH), son principalmente producidos por fuentes antropogénicas e implican un riesgo para el ambiente debido a sus propiedades tóxicas y carcinogénicas. La oxidación química en suelos y aguas contaminadas con PAH, es efectiva para superar las limitaciones de la biorremediación, especialmente en mezclas complejas.
En este trabajo se estudió la eficiencia de la degradación de fenantreno con persulfato de sodio (PS) como oxidante, en microcosmos de suelo prístino contaminado artificialmente.
Se prepararon microcosmos contaminados con fenantreno (130 mg/kgTIERRA SECA) y se trataron con diferentes concentraciones de PS ([PS]0: 0.83; 4.17; 8.33; 21.00 y 41.70 g/kgTIERRA SECA). Como controles se reservaron microcosmos contaminado con fenantreno (BioD) y microcosmos de suelo estéril, con fenantreno y PS (ChemD).
Todos los sistemas se estudiaron por triplicado. Los microcosmos fueron incubados a 24°C por 28 días. Se determinó el pH, la concentración de fenantreno ([FEN]) y las matrices de excitación emisión de fluorescencia de los extractos acuosos alcalino (MExEm).
Se observó que el tratamiento oxidativo no produce cambios inmediatos (24 hs) en la concentración residual de fenantreno ([FEN]R). Luego de 7 días, sólo el microcosmo con mayor [PS]0 muestra un porcentaje significativamente menor de [FEN]R con respecto a BioD.
Sin embargo, al final del experimento (28 días), la eliminación de fenantreno en los microcosmos con [PS]0 ≤ 8.33 g/kgTIERRA SECA alcanzó un 60-80%, sin mostrar diferencias significativas con BioD. En los microcosmos con [PS] ≥ 21.00 g/kgTIERRA SECA se observó una inhibición sobre los procesos de degradación, que podría deberse en parte al significativo descenso de pH observado, alcanzando niveles de eliminación de fenantreno significativamente menores (20-35%).
El microcosmo ChemD no mostró una disminución significativa en la [FEN]R (90 %, a los 28 días).
Las MExEm fueron similares en todos los casos: se observan dos zonas con máximos de intensidad correspondientes a las sustancias húmicas y a la presencia de fenantreno.
En este trabajo se estudió la eficiencia de la degradación de fenantreno con persulfato de sodio (PS) como oxidante, en microcosmos de suelo prístino contaminado artificialmente.
Se prepararon microcosmos contaminados con fenantreno (130 mg/kgTIERRA SECA) y se trataron con diferentes concentraciones de PS ([PS]0: 0.83; 4.17; 8.33; 21.00 y 41.70 g/kgTIERRA SECA). Como controles se reservaron microcosmos contaminado con fenantreno (BioD) y microcosmos de suelo estéril, con fenantreno y PS (ChemD).
Todos los sistemas se estudiaron por triplicado. Los microcosmos fueron incubados a 24°C por 28 días. Se determinó el pH, la concentración de fenantreno ([FEN]) y las matrices de excitación emisión de fluorescencia de los extractos acuosos alcalino (MExEm).
Se observó que el tratamiento oxidativo no produce cambios inmediatos (24 hs) en la concentración residual de fenantreno ([FEN]R). Luego de 7 días, sólo el microcosmo con mayor [PS]0 muestra un porcentaje significativamente menor de [FEN]R con respecto a BioD.
Sin embargo, al final del experimento (28 días), la eliminación de fenantreno en los microcosmos con [PS]0 ≤ 8.33 g/kgTIERRA SECA alcanzó un 60-80%, sin mostrar diferencias significativas con BioD. En los microcosmos con [PS] ≥ 21.00 g/kgTIERRA SECA se observó una inhibición sobre los procesos de degradación, que podría deberse en parte al significativo descenso de pH observado, alcanzando niveles de eliminación de fenantreno significativamente menores (20-35%).
El microcosmo ChemD no mostró una disminución significativa en la [FEN]R (90 %, a los 28 días).
Las MExEm fueron similares en todos los casos: se observan dos zonas con máximos de intensidad correspondientes a las sustancias húmicas y a la presencia de fenantreno.
INTRODUCCIÓN
Los hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH), son principalmente producidos por fuentes antropogénicas, incluyendo la combustión incompleta de combustibles fósiles y biomasa, el tráfico vehicular y la liberación de productos del petróleo y sus derivados. En consecuencia, la concentración de PAH en el ambiente se ha incrementado considerablemente desde la última centuria. Los PAH constituyen un riesgo para el hombre y los animales, debido a sus propiedades tóxicas y carcinogénicas.
La biorremediación tiene una aplicabilidad limitada cuando se trata de suelos contaminados con mezclas complejas de PAH, altamente hidrofóbicos. La oxidación química, utilizando oxidantes fuertes en suelos y aguas contaminadas con PAH, es una estrategia que ha sido considerada efectiva para superar las limitaciones de la biorremediación.
En este trabajo se aplicaron cinco concentraciones diferentes de persulfato (PS) para la degradación de fenantreno en microcosmos artificialmente contaminados, en condiciones controladas (temperatura, humedad del suelo, disponibilidad de oxígeno) que permitan un proceso biológico simultáneo.
MARCO TEORICO
El suelo es esencial para la sociedad humana. Es la base para el 90% de todos los alimentos humanos, piensos para el ganado, fibra y combustible, además de servir de apoyo a los asentamientos humanos y proporcionar materias primas y aguas subterráneas. La contaminación del suelo es consecuencia de las industrias extractivas, actividad industrial y agrícola y el vertido de residuos, que se han desarrollado durante años con poca consideración sobre el impacto sobre el ecosistema suelo. Además, el depósito de residuos industriales y basurales puede generar la contaminación de las aguas subterráneas (Oprea et al., 2009).
A nivel mundial y con el objetivo de revertir los efectos negativos de la contaminación, se han propuesto acercamientos de tipo polifásicos, incluyendo i) leyes rigurosas para la producción y el uso de sustancias químicas complejas, ii) pretratamiento y disposición segura de desechos tóxicos químicos y iii) la restauración de sitios contaminados y ambientes (Robinson et al., 2001; Felsot et al., 2003).
Respecto del último enfoque, se han desarrollado numerosos estudios aplicando métodos fisicoquímicos y/o biológicos para el tratamiento de ambientes contaminados (Udell et al., 1995; Bonaventura & Johnson, 1997; Lodolo et al., 2001; Scullion, 2006).
De todos ellos, la biorremediación ha tenido una aceptación general por ser una medida ecológica, eficiente y económica para la eliminación del contaminante y la restauración de sitios contaminados (Pandey et al., 2009). Sin embargo, el proceso tiene una aplicabilidad limitada ya que requiere intervalos mayores de tiempo que las técnicas térmicas y fisicoquímicas (Sutton et al., 2011).
La oxidación química, utilizando oxidantes fuertes en suelos y aguas contaminadas con PAH, es una estrategia que ha sido considerada efectiva para superar las limitaciones de la biorremediación.
Los hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH), son principalmente producidos por fuentes antropogénicas, incluyendo la combustión incompleta de combustibles fósiles y biomasa, el tráfico vehicular y la liberación de productos del petróleo y sus derivados. En consecuencia, la concentración de PAH en el ambiente se ha incrementado considerablemente desde la última centuria. Los PAH constituyen un riesgo para el hombre y los animales, debido a sus propiedades tóxicas y carcinogénicas.
La biorremediación tiene una aplicabilidad limitada cuando se trata de suelos contaminados con mezclas complejas de PAH, altamente hidrofóbicos. La oxidación química, utilizando oxidantes fuertes en suelos y aguas contaminadas con PAH, es una estrategia que ha sido considerada efectiva para superar las limitaciones de la biorremediación.
En este trabajo se aplicaron cinco concentraciones diferentes de persulfato (PS) para la degradación de fenantreno en microcosmos artificialmente contaminados, en condiciones controladas (temperatura, humedad del suelo, disponibilidad de oxígeno) que permitan un proceso biológico simultáneo.
MARCO TEORICO
El suelo es esencial para la sociedad humana. Es la base para el 90% de todos los alimentos humanos, piensos para el ganado, fibra y combustible, además de servir de apoyo a los asentamientos humanos y proporcionar materias primas y aguas subterráneas. La contaminación del suelo es consecuencia de las industrias extractivas, actividad industrial y agrícola y el vertido de residuos, que se han desarrollado durante años con poca consideración sobre el impacto sobre el ecosistema suelo. Además, el depósito de residuos industriales y basurales puede generar la contaminación de las aguas subterráneas (Oprea et al., 2009).
A nivel mundial y con el objetivo de revertir los efectos negativos de la contaminación, se han propuesto acercamientos de tipo polifásicos, incluyendo i) leyes rigurosas para la producción y el uso de sustancias químicas complejas, ii) pretratamiento y disposición segura de desechos tóxicos químicos y iii) la restauración de sitios contaminados y ambientes (Robinson et al., 2001; Felsot et al., 2003).
Respecto del último enfoque, se han desarrollado numerosos estudios aplicando métodos fisicoquímicos y/o biológicos para el tratamiento de ambientes contaminados (Udell et al., 1995; Bonaventura & Johnson, 1997; Lodolo et al., 2001; Scullion, 2006).
De todos ellos, la biorremediación ha tenido una aceptación general por ser una medida ecológica, eficiente y económica para la eliminación del contaminante y la restauración de sitios contaminados (Pandey et al., 2009). Sin embargo, el proceso tiene una aplicabilidad limitada ya que requiere intervalos mayores de tiempo que las técnicas térmicas y fisicoquímicas (Sutton et al., 2011).
La oxidación química, utilizando oxidantes fuertes en suelos y aguas contaminadas con PAH, es una estrategia que ha sido considerada efectiva para superar las limitaciones de la biorremediación.
METODOLOGIA
El suelo seleccionado para la preparación de microcosmos fue un suelo no contaminado de un área cercana a la ciudad de La Plata, Argentina. Se analizó en el Laboratorio de Edafología de la Universidad de La Plata y mostró las siguientes propiedades fisicoquímicas: pH de 6.6; 4.67 % de carbono orgánico (Walkley-Black); 8.05 % de materia orgánica (MO(%)=1.724 x C (%)); 3.890 mg/kg de nitrógeno total (Micro Kjeldahl); 4.0 mg/kg de fósforo disponible (Bray Kurtz nº1); conductividad eléctrica de 3.3 ± 0.3 dS m-1 (en extracto de pasta saturada) y 109.9± 0.9 ppm de Fe (extraído con EDTA, determinación según método EPA 7950). Se prepararon microcosmos contaminados con fenantreno (130 mg/kgTIERRA SECA). A las dos horas de efectuada la contaminación, los microcosmos se trataron con diferentes concentraciones de persulfato de sodio (PS) 0.83; 4.17; 8.33; 21.00 y 41.70 g/kgTIERRA SECA y se denominaron PS1, PS2, PS3, PS4 y PS5, respectivamente. La incorporación de PS se realizó utilizando soluciones acuosas. Como controles se reservaron microcosmos contaminados con fenantreno sin el agregado de PS, donde se evaluó el efecto de la atenuación natural (BioD), y microcosmos de suelo estéril, con fenantreno y PS en concentración 8.61 gPS/kgTIERRA SECA (ChemD).
Todos los tratamientos se realizaron por triplicado y se incubaron a 24 °C por 28 días. Se tomaron muestras periódicamente. En cada una de ellas se determinó el contenido de humedad, el pH y la concentración de fenantreno ([FEN]) por HPLC (Hewlett–Packard HPLC model 1050 Ti series, columna C18 Restek Pinacle II, solvente de corrida mezcla metanol/agua/ H3PO4 80/20/0.1 (v/v/v)).
Se obtuvieron las matrices de excitación-emisión de fluorescencia (MExEm) de los extractos acuosos alcalinos (Swift, 1996), para lo cual se utilizó un espectrofluorómetro Perkin-Elmer LS-50B, y se excitó entre 200 y 550 nm con incrementos de 5 nm. Para preparar el extracto se mezcló 2.5 g de suelo de en un tubo de policarbonato (volumen de 15 ml) con 12.5 ml de agua y NaOH hasta llegar a un valor de pH de 12. Luego, la mezcla se agitó durante 2 horas y se filtro con papel de filtro y después a través de una membrana de celulosa (0.45 μm de tamaño de poro). El pH de la solución se llevo a 7 por agregado de HCLO4. Las soluciones se diluyeron (con agua bidestilada) hasta obtener una absorbancia de 0.05 a 550 nm. Los espectros obtenidos se corrigen por la respuesta del instrumento y se graficaron en 3 dimensiones para obtener las MExEm.
El suelo seleccionado para la preparación de microcosmos fue un suelo no contaminado de un área cercana a la ciudad de La Plata, Argentina. Se analizó en el Laboratorio de Edafología de la Universidad de La Plata y mostró las siguientes propiedades fisicoquímicas: pH de 6.6; 4.67 % de carbono orgánico (Walkley-Black); 8.05 % de materia orgánica (MO(%)=1.724 x C (%)); 3.890 mg/kg de nitrógeno total (Micro Kjeldahl); 4.0 mg/kg de fósforo disponible (Bray Kurtz nº1); conductividad eléctrica de 3.3 ± 0.3 dS m-1 (en extracto de pasta saturada) y 109.9± 0.9 ppm de Fe (extraído con EDTA, determinación según método EPA 7950). Se prepararon microcosmos contaminados con fenantreno (130 mg/kgTIERRA SECA). A las dos horas de efectuada la contaminación, los microcosmos se trataron con diferentes concentraciones de persulfato de sodio (PS) 0.83; 4.17; 8.33; 21.00 y 41.70 g/kgTIERRA SECA y se denominaron PS1, PS2, PS3, PS4 y PS5, respectivamente. La incorporación de PS se realizó utilizando soluciones acuosas. Como controles se reservaron microcosmos contaminados con fenantreno sin el agregado de PS, donde se evaluó el efecto de la atenuación natural (BioD), y microcosmos de suelo estéril, con fenantreno y PS en concentración 8.61 gPS/kgTIERRA SECA (ChemD).
Todos los tratamientos se realizaron por triplicado y se incubaron a 24 °C por 28 días. Se tomaron muestras periódicamente. En cada una de ellas se determinó el contenido de humedad, el pH y la concentración de fenantreno ([FEN]) por HPLC (Hewlett–Packard HPLC model 1050 Ti series, columna C18 Restek Pinacle II, solvente de corrida mezcla metanol/agua/ H3PO4 80/20/0.1 (v/v/v)).
Se obtuvieron las matrices de excitación-emisión de fluorescencia (MExEm) de los extractos acuosos alcalinos (Swift, 1996), para lo cual se utilizó un espectrofluorómetro Perkin-Elmer LS-50B, y se excitó entre 200 y 550 nm con incrementos de 5 nm. Para preparar el extracto se mezcló 2.5 g de suelo de en un tubo de policarbonato (volumen de 15 ml) con 12.5 ml de agua y NaOH hasta llegar a un valor de pH de 12. Luego, la mezcla se agitó durante 2 horas y se filtro con papel de filtro y después a través de una membrana de celulosa (0.45 μm de tamaño de poro). El pH de la solución se llevo a 7 por agregado de HCLO4. Las soluciones se diluyeron (con agua bidestilada) hasta obtener una absorbancia de 0.05 a 550 nm. Los espectros obtenidos se corrigen por la respuesta del instrumento y se graficaron en 3 dimensiones para obtener las MExEm.
http://www.estrucplan.com.ar/secciones/articulos/verarticulo.asp?IDArticulo=3500
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