Evaluación de la toxicidad aguda de la reacción global de Peroxidación Catalítica en Fase Húmeda (PCFH) en materia orgánica natural sobre el bioindicador Daphnia magna.

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Tesis - Facultad de Ciencias Pecuarias, Programa de Ingeniería en Producción Acuícola

Incluye referencias bibliográficas

Incluye bibliografía.

En la actualidad uno de los principales desafíos es desarrollar nuevas tecnologías
como los Procesos de Oxidación Avanzada (POAs), que contribuyan al tratamiento
de aguas para consumo humano, eliminando contaminantes recalcitrantes. La
aplicación de dichas tecnologías requiere verificar que no presenten un grado de
toxicidad, por lo tanto se evaluó la concentración efectiva 50 (CE50) en la tecnología
de la Peroxidación Catalítica en Fase Húmeda (PCFH) en la degradación de
materia orgánica natural (MON) sobre Daphnia magna a 48 horas de exposición.
La aplicación de la PCFH y los ensayos de toxicidad se llevaron a cabo en los
Laboratorios de catálisis del Grupo de Investigación de Materiales Funcionales y
Catálisis (GIMFC) (proyecto Agua Potable – SGR: Sistema General de Regalías,
componente Química) y de Sanidad Acuícola del Programa de Ingeniería en
Producción Acuícola (IPA) (componente Microbiología) respectivamente, de la
Universidad de Nariño. Desde el proyecto Agua Potable - SGR se evaluó, a través
de la tecnología PCFH, la degradación catalítica de MON, presente en ocho (8)
muestras de agua cruda de los siguientes puntos: Orejuela, Charandú, Chaguaipe
y efluente post-fisicoquímico de la planta de tratamiento pertenecientes al Municipio
de Ipiales, planta de tratamiento del Municipio de Túquerres, planta de tratamiento
del Municipio de Pasto y Pueblo Nuevo, Bajo Jagua (Municipio Tumaco) y un
ensayo catalítico desarrollado bajo condiciones óptimas de reacción a partir de un
patrón sintético de MON, aplicando un ensayo catalítico por cada muestra. Cada
ensayo contó con un tiempo de reacción de 240 minutos, obteniendo muestras en
los siguientes lapsos de tiempo 0, 30, 75, 120, 165, 210 y 240 minutos, tomando de
cada uno 60 mL, con los cuales se efectuaron ensayos de toxicidad. Estos ensayos
se llevaron a cabo en los laboratorios de Sanidad Acuícola del Programa de IPA,
empleando 2880 neonatos de D. magna con edades inferiores a 24 horas de
nacidos expuestos por 48 horas, observando inmovilidad de los individuos como
indicador de toxicidad; simultáneamente, se realizaron controles de pH y
conductividad eléctrica. Con los datos obtenidos, se realizó un análisis estadístico
utilizando el modelo Probit con el fin de establecer la CE50 en cada tiempo de
reacción para cada uno de los ensayos catalíticos. Para las variables de calidad de
agua se aplicó el coeficiente de correlación de Spearman con el fin de verificar la
influencia de estos parámetros sobre la inmovilidad de D. magna.
Los resultados de los ensayos de toxicidad observados para las muestras de agua
de las veredas Orejuela y Charandú, presentaron 100% de inmovilidad
inicialmente, reduciendo su valor hasta 67,5 y 52,5% de inmovilidad
respectivamente al final de los ensayos de toxicidad, permitiendo establecer que el
remanente del agente reductor sulfito de sodio (Na2SO3), pudo ser el causante de
la inmovilidad de los individuos de D. magna, por ello se realizó un ensayo de
toxicidad para determinar la concentración letal (CL50) del Na2SO3, encontrando un
valor de 34,76 mg/L que permitió replantear la concentración de este agente
empleado para la desactivación del agente oxidante peróxido de hidrógeno (H2O2) en las muestras provenientes de los ensayos catalíticos, por lo tanto, desde el
proyecto Agua Potable - SGR se determinó emplear para los demás ensayos
catalíticos una relación estequiométrica que estableciera una concentración de
Na2SO3 mínima, de modo que no afecte la inmovilidad de los individuos; posterior a
este ajuste, se realizaron los demás ensayos catalíticos para continuar con los
ensayos de toxicidad. Los resultados de las demás muestras presentaron
porcentajes de inmovilidad con intervalos de 97,5 y 100% al inicio (T1) y con una
concentración de carbono orgánico total (COT) que varió de 4,65 – 1,54 mg/L, pero
a medida que transcurrió el tiempo de reacción, se evidenció una reducción
significativa en la inmovilidad llegando a valores de 0, 2,5 y 5% en el tiempo final
(T7) y con intervalos de COT de 3,60 – 1,26 mg/L. Por su parte el ensayo a
condiciones óptimas de reacción (patrón sintético de MON) presentó un porcentaje
de inmovilidad final (T7) del 85%, esto debido a la alta concentración de COT
presente en la muestra (7,68 mg/L).
Con respecto a la variable pH, presentó una baja correlación de Spearman (0,38 – -
0,001) indicando que la inmovilización de los individuos no fue afectada por este
parámetro. Por el contrario, la conductividad eléctrica presentó una alta relación
(0,96 – 0,69) indicando que dicho parámetro que se asocia con la inmovilidad de
los individuos de D. magna, esto se puede explicar porque en las muestras de agua
existe presencia de COT y sólidos disueltos, que inciden sobre la conductividad
eléctrica.
Con el estudio de toxicidad llevado a cabo en esta investigación sobre las aguas
tratadas con la PCFH, se logró comprobar que los subproductos formados durante
el tiempo de reacción, no representan mayor toxicidad que el compuesto inicial, en
este caso la MON presente en las fuentes de agua, comprobando que la toxicidad
disminuye con el tratamiento, por lo tanto, desde este punto de vista con la
tecnología PCFH se realiza una degradación de MON en las aguas para consumo
humano y se recomienda considerar su implementación como técnica alternativa
para el tratamiento de agua potable.