1. Evaluación de suelos contaminados con metales mediante la utilización de biomarcadores en organismos centinela
- Author
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Albornoz, Carolina Beatriz, Najle, Roberto, and Quiroga, Miguel A.
- Subjects
Contaminación del suelo ,Metales ,Suelo ,Carcinogénicos ,Ecosistemas - Abstract
El suelo es un recurso natural no renovable, sobre el que se desarrollan las producciones agrícola, ganadera y forestal. Es por ello que se debe considerar a este recurso como extremadamente prioritario, para mantenerlo, conservarlo y/o remediarlo. En la actualidad, la superficie natural de los suelos productivos se encuentra sometida a una creciente presión, debido a la intensificación y al impacto ambiental que representa el aprovechamiento de los suelos con fines agrícolas, forestales, pastoriles, industriales y de urbanización. Muchas de estas actividades están involucradas en la contaminación de los suelos por metales y es realmente uno de los problemas ambientales más serios, principalmente por la toxicidad de los mismos. Los metales tienen alta persistencia en el ambiente, baja solubilidad, y pueden ser co-carcinogénicos y/o mutagénicos. Por ello, representan un riesgo permanente para los ecosistemas, teniendo en cuenta que el suelo contaminado es difícil de recuperar. Un uso inadecuado del mismo puede contribuir a la degradación de este recurso natural no renovable, en un corto periodo de tiempo. En el suelo pueden encontrarse organismos centinela, cuya evaluación de determinados marcadores podría servir para estimar la presencia de la contaminación edáfica. Son organismos sensibles a la contaminación y que podrían presentar alteraciones bioquímicas, que actuarían como alarmas tempranas para el ecosistema. En la presente Tesis Doctoral se planteó como hipótesis de trabajo que los cambios en la expresión de biomarcadores en organismos centinela permiten estimar el estado de contaminación de suelos con metales, ya que los biomarcadores son indicadores sensibles de exposición a la contaminación. Por lo tanto, el objetivo general fue evaluar la utilización de biomarcadores en organismos centinela, expuestos a suelos contaminados con metales, para estimar el grado de contaminación del recurso en estudio. El estudio se realizó en suelos contaminados artificialmente con sales de metales de Pb y Zn, en concentraciones superiores a as permitidas por la legislación vigente en nuestro país para suelos de uso agrícola e industrial. De esta manera se evaluaron los efectos de acumulación de los metales, Pb y Zn, en los organismos centinela como anélidos, Eisenia fetiday plantas, Festuca arundinacea. Para ello, se realizó un monitoreo de los organismos a distintos tiempos de exposición de metales. Los anélidos se expusieron a 0, 15, 30 y 60 días y las plantas a los 0, 5 y 10 días. Además de evaluar las concentraciones de los metales en estos organismos, en los anélidos se determinaron biomarcadores de efecto como recuento de celomocitos, estabilidad de la membrana lisosomal, actividades enzimáticas como catalasa, glutatión peroxidasa y glutatión S-transferasa y compuestos no enzimáticos como el contenido de glutatión total. Los resultados demostraron que Pb y Zn fueron acumulados en los tejidos de los anélidos en función del tiempo de exposición, principalmente en los primeros 15 días. Asimismo, las concentraciones de los metales en el suelo, disminuyeron significativamente en los distintos tiempos de exposición. El factor de bioconcentración de ambos metales, confirmó la acumulación en los anélidos, siendo mayor a los 15 días de exposición. La contaminación de los suelos con Pb y Zn, causó modificaciones en los biomarcadores evaluados en E. fetida como recuento de celomocitos, estabilidad de la membrana lisosomal; y también en actividades enzimáticas como CAT, GPx y GST, y en compuestos no enzimáticas, como el contenido de GSH total. En la mayoría de las determinaciones se observaron diferencias significativas en comparación a las muestras controles. Las plantas, F. arundinacea, demostraron gran eficiencia para acumular Pb y Zn en sus tejidos, principalmente en raíces. El aumento de la concentración de los metales en función al tiempo de exposición resultó estadísticamente significativo. Los factores de bioconcentración en Pb y en Zn aumentaron en relación al tiempo de exposición. Los factores de translocación fueron diferentes silos suelos habían sido tratados con Pb y con Zn, presentando mayores valores en los suelos enriquecidos con Zn. El porcentaje de remoción demostró la eficiencia de la F. arundinacea para remover metales del suelo, siendo mayor en el suelo enriquecido con Zn. Los resultados de este trabajo de Tesis, nos permiten concluir que organismos bioindicadores como E. fetida y F. arundinacea, son susceptibles a la contaminación de suelos con Pb y Zn, debido a que se logró cuantificar la concentración de metales en ambos organismos y además pudieron evaluar los efectos de estos dos metales en biomarcadores de efecto en anélidos. Soilis a non-renewable natural resource, on which agricultural, livestock, and forestry productions are developed. That is why this resource should be considered as an extreme priority, to maintain, conserve and/or remedyit. Nowadays, the natural surface of productive soils is limited and is under increasing pressure, due to the intensification and competitive use that characterizes the use of soils for agricultural, forestry, pastoral, industrial, and urbanization purposes. Many of these activities are involved in the contamination of soils by metals, and it is one of the most serious environmental problems, mainly due to their level of toxicity. Metals havehigh persistence in the environment, low solubility, and can be carcinogenic and mutagenic. Therefore,they represent a permanent risk for the entire ecosystem, considering that contaminated soil is difficult to recover. Inappropriate use of it can contribute to the degradation of this non-renewable natural resource, in a short period.Certain markers could be used in sentinel organisms to estimate the presence of soil contamination. These organisms could present biochemical alterations at the cellular level, which would act as early alarms for the ecosystem.In this Doctoral Thesis, it was proposed as a working hypothesis that changes in the expression of biomarkers insentinel organisms allow estimating the state ofcontamination of soils with metalssince biomarkers are sensitive indicators of exposure to contamination.Therefore, the main objective was to evaluate the use of biomarkers in sentinel organisms, exposed to metals contaminated soils, to estimate the contamination degree of the resource studied. The study was carried out in soils artificially contaminated with Pb and Zn metal salts, in concentrations higher than those allowed by current legislation in our country. In this way, the effects of accumulation of metals, Pb and Zn, in sentinel organisms such as annelids, Eisenia fetida, and plants, Festuca arundinacea, were evaluated. With this objective, organisms were monitored at different times of exposure tometals. Annelids were evaluated at 0, 15, 30, and 60 exposure days and plants at 0, 5, and 10 exposure days. In addition to assessing concentrations metals in organisms, specific biomarkers such as coelomocyte count, lysosomal membrane stability, enzymatic activities such as catalase, glutathione peroxidase, and glutathione Stransferase, and non-enzymatic activities such as total glutathione content were evaluated in annelids. The results showed that Pb and Zn were accumulated in annelids tissues as a function of exposure time, mainly in the first 15 days. Likewise, the concentrations of the metals in the soil decreased significantly in the different exposure times. The bioconcentration factor of both metals confirmed the accumulation in the annelids, being greater at 15 days of exposure.Soil contamination with Pb and Zn showed modifications in the biomarkers evaluated in E.fetidaas well as in coelomocyte count, stability of the lysosomal membrane; and also in CAT, GPx, GST, and total GSH. In most of the determinations, significant differences were observed compared with the control samples.The plants, F. arundinacea, which were studied demonstrated great efficiency to accumulate Pb and Znin their tissues, mainly in their roots. The increase in the concentration of metals was very significant in relation to the exposure time. The bioconcentration factors in Pb and Zn increased concerning theexposure time. The translocation factors were different according to the treated soils, with Pb and with Zn, presenting higher values in the soils with Zn. The removal percentage demonstrated the efficiency of F. arundinacea removing metals from the soil, being higher in the soil with Zn.The results ofthis thesis work allow us to conclude that bioindicator organisms, such as E. fetidaand F. arundinacea, are organisms susceptible to soils contaminated with Pb and Zn because it was possible to quantify the concentration of metals in both organisms. Furthermore, it was possible to evaluate the effects of the metal on specific biomarkers in annelids. Fil: Albornoz, Carolina Beatriz. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias; Argentina. Fil: Najle, Roberto. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias; Argentina. Fil: Quiroga, Miguel A. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias; Argentina.
- Published
- 2022