Efecto de surfactantes nonilfenol etoxilados sobre la estructura de la comunidad microbiana en plantas de tratamientos de efluentes
Itria, R. F. (i); Lozada, M. (ii); de Tullio, L. A. (i); Erijman, L. (ii)
(i) Centro de Investigaciones en Ingeniería Ambiental (CIIA) (ii) Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular
(INGEBI-CONICET)
INTRODUCCIÓN
Los nonilfenol polietoxilados (NPEO) son surfactantes de amplio uso en procesos industriales. Se utilizan comercialmente como mezclas complejas de isómeros, con una variedad de configuraciones en la cadena hidrocarbonada.
ciben adicionalmente una concentración de 0.2% de NPEO. En cada ciclo la aireación se detiene 60 min para permitir la sedimentación del lodo y 2 litros de sobrenadante clarificado son removidos por vía de una bomba peristáltica (Fig. 1). El sistema se opera bajo una temperatura de 20°C.
La degradación bacteriana lleva a la eliminación secuencial con formación de compuestos con uno (NPEO1) y dos (NPEO2) grupos etoxi, sus análogos ácidos carboxílicos y nonil fenol (NP). Estos compuestos son más tóxicos y recalcitrantes que los compuestos originales, y se acumulan en ambientes acuáticos, donde representan un riesgo sanitario a través de efectos estrogénicos demostrados en peces, aves y mamíferos[1].
OBJETIVOS
El objetivo de este trabajo es la disección de los aspectos microbiológicos de la degradación de los NPEO y sus intermediarios. Estos conocimientos serán aplicados al diseño y operación de sistemas de tratamiento de efluentes industriales líquidos.
MODELO EXPERIMENTAL
El modelo a escala de laboratorio usado fue construído y operado de acuerdo a la normas estandarizadas para sistemas semicontinuos de barros activados ISO 9887:1992 (SCAS). Consiste en cuatro unidades con una capacidad de 3 litros de barros activados cada una (ver Fig. 1). La alimentación se realiza en forma periódica con medio sintético esterilizado. Dos de los reactores (SCAS1 y SCAS3) re-
Fig. 1: Esquema de funcionamiento de reactor semicontinuo de tratamiento (SCAS) segun norma ISO 9887
Tabla I: Parámetros de control de sistemas experimentales de tratamiento
Parámetro
SRT (d) DQOentrada DBOentrada SSLM mg/l) OD (mg/l) F/M IVL (ml/g)
NPEO
SCAS1 SCAS3
44 230 110 2030 7,8 0,02 16
42 230 110 2000 7,8 0,02 16
Control
SCAS2 SCAS4
50 120 72 2300 7,8 0,01 92
52 120 72 2410 7,8 0,01 80
4º Jornadas de Desarrollo e Innovación, Noviembre 2002
1
MATERIALES Y MÉTODOS
Extracción de ácidos nucleicos. Las células fueron lisadas con un agitador recíproco a alta velocidad en presencia de perlas de sílice-óxido de zirconio (100 m). El ADN fue purificado con CTAB, fenol y cloroformo y precipitado con isopropanol y acetato de sodio. El ARN fue extraído con fenol a pH = 5,1.
PCR-DGGE. Los oligonucleótidos utilizados para la amplificación corresponden a secuencias conservadas en la subunidad 16S del ARN ribosomal de bacterias, dando lugar a segmentos de aprox. 200 pb de longitud. Los productos de PCR fueron separados en función a las diferentes sensibilidades a la desnaturalización química en una electroforesis en poliacrilamida conteniendo un gradiente entre 20 y 60% de desnaturalizante (100% es 7M urea y 40% formamida)[2]. Las bandas dominantes del DGGE en los sistemas perturbados con NPEOx, que están ausentes en el control, fueron extraídas del gel, reamplificadas, clonadas y secuenciadas.
Hibridación in situ fluorescente (FISH). Se realizó a 46°C en cámara húmeda en buffer de hibridación conteniendo 50 nM del correspondiente oligonucleótido marcado con cy3 o FITC[3]. Las muestras hibridadas fueron incubadas con DAPI para la tinción de ADN total.
La hibridación dot-blot muestra un aumento significativo en la proporcion de bacterias pertenecientes al subgrupo β de las Proteobacterias y la desaparición casi completa de bacterias gram positivas con alto contenido en G+C en los sistemas que recibieron NPEO (ver Fig. 2)[4]. Las diferencias observadas fueron confirmadas in situ mediante la utilización de sondas fluorescentes específicas (ver Fig. 3).
A partir de la comparación con bases de datos de secuencias nucleotídicas de ARNr se determinó la predominancia de una especie relacionada con el género Acidobacterium, cuyos miembros no son cultivables.
Fig. 3: Hibridación in situ fluorescente de muestra de reactor alimentado con NPEO con sonda para βproteobacteria (en rojo) y contratinción con DAPI
RESULTADOS
La observación microscópica de las muestras de SCAS reveló que el agregado de surfactante produce un cambio significativo en la estructura del floc bacteriano, reduciendo el número de bacterias filamentosas, identificadas como Microthrix parvicella, obteniénose flocs más compactos y de rápida sedimentación (ver tabla I). El estudio cinético de las tasas de eliminacion de DBO y DQO muestra el carácter recalcitrante de los productos de degradación primaria del NPEO.
35 30 25 20 15 10
5 0
alfa
beta gama CF
NPEO Control
LGC HGC
CONCLUSIONES
Se presentan nuevas técnicas moleculares de alta resolución para el análisisis de microorganismos en sistemas complejos. La comprensión del metabolismo bacteriano de NPEO posibilita la búsqueda de condiciones ambientales funcionalmente óptimas para su completa biodegradación.
REFERENCIAS
[1] R. C. Hale, C. L. Smith, P. O. de Fur, E. Harvey, E. O. Bush, “Nonylphenols in sediments and effluents associated with diverse wastewater outfalls” (2000) Environmental Toxicology & Chemistry 19 pp. 946-952.
[2] C. Casserly, L. Erijman, “Molecular monitoring of microbial diversity in an UASB reactor” (2002) International Biodegradation and Biodeterioration. En prensa.
[3] R. Amann, B.M Fuchs, S. Behrens, "The Identification of Microorganisms by Fluorescence in situ Hybridization” Current Opinion in Biotechnology (2001), 12, pp 231-236.
[4] R. F. Itria, M. Lozada, L. A. de Tullio, L. Erijman. “Microbial Community Analysis of Ethoxylated Nonyl phenol-degrading Microcosms and Activated Sludge Systems” Biocell (2001) Vol. 25, Suppl 25, P099, p 66.
Fig. 2: Hibridación dot-blot de muestras de reactor alimentado con NPEO y control
Para mayor información contactarse con:
Dr. Leonardo Erijman - erijman@dna.uba.ar Lic. Raúl Itria - rfitria@inti.gov.ar
Volver a página principal
2
4º Jornadas de Desarrollo e Innovación, Noviembre 2002
Ver+/-
