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Toxicidad del agua en el estuario del rio Burro en la ciudad de Manta ������

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Toxicity of the water in the estuary of the Burro River in the city of Manta

 

Toxicidade da �gua do estu�rio do rio Burro na cidade de Manta

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Correspondencia: ddelgado9612@utm.edu.ec

 

Ciencias t�cnicas y aplicadas

Art�culo de revisi�n

 

*Recibido: 31 de octubre de 2020 *Aceptado: 09 de noviembre de 2020 * Publicado: 12 de noviembre de 2020

 

        I.            Egresada de la Carrera de Ingenier�a Qu�mica, Universidad T�cnica De Manab�, Portoviejo, Ecuador.

      II.            Egresada de la Carrera de Ingenier�a Qu�mica, Universidad T�cnica De Manab�, Portoviejo, Ecuador.

   III.            Doctor en Ciencias T�cnicas, Ingeniero Agroindustrial, Departamento de Procesos Qu�micos, Facultad de Ciencias Matem�ticas, F�sicas y Qu�micas, Universidad T�cnica de Manab�. Portoviejo, Ecuador.

    IV.            Ingeniero Qu�mico, Graduado de la Carrera de Ingenier�a Qu�mica, Universidad T�cnica de Manab�, Portoviejo, Ecuador.

      V.            Ingeniera Qu�mica, M�ster en Agroindustria y Procesos Agroindustriales, Universidad T�cnica de Manab�, Portoviejo, Ecuador.

    VI.            Doctor en Ciencias T�cnicas, Ingeniero Agroindustrial, Departamento de Procesos Qu�micos, Facultad de Ciencias Matem�ticas, F�sicas y Qu�micas, Universidad T�cnica de Manab�. Portoviejo, Ecuador.

�VII.            M�ster en Sistemas Integrados de Gesti�n, Ingeniero Qu�mico, Departamento de Procesos Qu�micos, Facultad de Ciencias Matem�ticas, F�sicas y Qu�micas, Universidad T�cnica de Manab�. Portoviejo, Ecuador.

Resumen

Los ensayos de toxicidad son una herramienta determinante para estudios de calidad ambiental, esta investigaci�n tuvo como objetivo determinar la concentraci�n letal media (CL50) del agua en el estuario del r�o Burro en la ciudad de Manta, utilizando como modelo biol�gico el crust�ceo Artemia salina. Se analizaron par�metros f�sicos, qu�micos y biol�gicos de una muestra integrada del agua del estuario del rio Burro. Los resultados fueron comparados con la norma TULSMA del libro VI anexo 1, donde se establecen los l�mites m�ximos de descargas de efluentes a un cuerpo de agua salada receptor, encontr�ndose que 13 de los 26 par�metros analizados est�n por encima de los l�mites permitidos.� Para el ensayo de toxicidad en 10 ml de agua se sometieron 10 nauplios de Artemia salina a diferentes concentraciones (10, 20, 40, 60, 80, 100 ppm) del agua del estuario del r�o Burro y se establecieron tres replicas para cada concentraci�n, se incluy� adem�s un grupo control con dicromato de potasio a las mismas concentraciones establecidas en ensayos de ecotoxicidad; despu�s de 24 horas se procedi� a contar los individuos muertos en cada experimento. Posteriormente, se realiz� un an�lisis estad�stico Probit, com�nmente utilizado por la Agencia de Protecci�n Ambiental (EPA) y se determin� que el CL50 para este caso es de 34,29 mg/L, este resultado se atribuye principalmente a los compuestos presentes en el agua como cromo, cloruros, amoniaco, nitrito y sulfuros.

Palabras claves: Toxicidad; CL₅₀; Rio burro; Artemia salina.

 

Abstract

Toxicity tests are a determining tool for environmental quality studies, this research aimed to determine the mean lethal concentration (LC50) of the water in the Burro river estuary in the city of Manta, using the crustacean Artemia salina as a biological model. Physical, chemical and biological parameters of an integrated sample of the water from the estuary of the Burro River were analyzed. The results were compared with the TULSMA standard of book VI annex 1, where the maximum limits of effluent discharges to a receiving salt water body are established, finding that 13 of the 26 parameters analyzed are above the permitted limits. For the toxicity test in 10 ml of water, 10 nauplii of Artemia salina were subjected to different concentrations (10, 20, 40, 60, 80, 100 ppm) of the water of the Burro river estuary and three replicates were established for each concentration, A control group with potassium dichromate at the same concentrations established in ecotoxicity tests was also included; after 24 hours, the dead individuals were counted in each experiment. Subsequently, a statistical Probit analysis was performed, commonly used by the Environmental Protection Agency (EPA) and it was determined that the LC50 for this case is 34.29 mg / L, this result is mainly attributed to the compounds present in the water such as chromium, chlorides, ammonia, nitrite, and sulfides.

Keywords: Toxicity; LC₅₀; Rio donkey; Artemia salina.

 

Resumo

Os testes de toxicidade s�o uma ferramenta determinante para estudos de qualidade ambiental, esta pesquisa teve como objetivo determinar a concentra��o letal m�dia (CL50) da �gua no estu�rio do rio Burro, na cidade de Manta, utilizando o crust�ceo Artemia salina como modelo biol�gico. Foram analisados ​​os par�metros f�sicos, qu�micos e biol�gicos de uma amostra integrada da �gua do estu�rio do rio Burro. Os resultados foram comparados com a norma TULSMA do livro VI anexo 1, onde s�o estabelecidos os limites m�ximos de lan�amento de efluentes em um corpo receptor de �gua salgada, constatando-se que 13 dos 26 par�metros analisados ​​est�o acima dos limites permitidos. Para o teste de toxicidade em 10 ml de �gua, 10 nauplios de Artemia salina foram submetidos a diferentes concentra��es (10, 20, 40, 60, 80, 100 ppm) da �gua do estu�rio do rio Burro e tr�s repeti��es foram estabelecidas para cada concentra��o, Tamb�m foi inclu�do um grupo controle com dicromato de pot�ssio nas mesmas concentra��es estabelecidas nos testes de ecotoxicidade; ap�s 24 horas, os indiv�duos mortos foram contados em cada experi�ncia. Posteriormente, foi realizada uma an�lise estat�stica Probit, comumente utilizada pela Ag�ncia de Prote��o Ambiental (EPA) e foi determinado que o LC50 para este caso � de 34,29 mg / L, este resultado � atribu�do principalmente aos compostos presentes na �gua tais como cromo, cloretos, am�nia, nitrito e sulfetos.

Palavras-chave: Toxicidade; LC₅₀; Burro do Rio; Artemia salina

 

Introducci�n

El problema de contaminaci�n ambiental est� alcanzando niveles cr�ticos, donde los r�os contaminados afectan poblaciones cercanas y destruyen a su paso recursos naturales de flora y fauna hasta llegar al oc�ano (Bravo, Bello, & L�pez, 2016). Seg�n la National Oceanic and Atmospheric Administration, 1 400 millones de libras de basura terminan en el mar cada a�o (G�mez Duarte, 2018). As�, los oc�anos tambi�n sufren contaminaci�n por metales pesados, qu�micos, drogas, insecticidas, sustancias radioactivas y dem�s contaminantes hidrosolubles (Aguilar, 2019).

La r�pida industrializaci�n y el crecimiento poblacional experimentado en la ciudad de Manta ha promovido el aumento de la generaci�n de residuos, que tienen como destino final los ecosistemas acu�ticos. En Ecuador, se estima que aproximadamente se trata entre el 10 y 25 % de las aguas residuales descargadas en los cuerpos de agua (Sato, Qadir, Yamamoto, Endo, & Zahoor, 2013). En la ciudad de Manta, se producen aproximadamente 35 mil metros c�bicos de aguas residuales por d�a, entre aguas dom�sticas e industriales, las cuales son direccionadas a lagunas de oxidaci�n y posteriormente vertidas al mar; estos datos no incluyen las descargas directas a los cuerpos de agua de algunas industrias y de sectores que no tienen el servicio de alcantarillado. Los r�os donde m�s agua residual se vierte son el Muerto y Burro, los cuales llevan estas descargas directamente al mar (Secretar�a T�cnica del Mar, 2014).

La presencia de agentes t�xicos en el estuario del r�o Burro en Manta representa un riesgo ecol�gico y para la salud humana. Por otro lado, ensayos de toxicidad en ambientes como los estuarios de r�os ayudan a: establecer l�mites de concentraci�n para los contaminantes, evaluar efectos provocados por los contaminantes sobre los sistemas biol�gicos, comparar la sensibilidad de las especies a distintos t�xicos bajo distintas condiciones (Bello & L�pez, 2001). Existen diversas formas de establecer el �ndice de toxicidad, los efectos bioqu�micos, fisiol�gicos, reproductivos y de comportamiento son de gran utilidad, el indicador m�s utilizado es la muerte del organismo de prueba, la mayor�a de pruebas permiten hacer una estimaci�n de la concentraci�n que produce la muerte del 50% de la poblaci�n expuesta, la cual es conocida como concentraci�n letal media (CL50) (D�az, Bustos, & Espinosa, 2004).

Uno de los organismos usados en bioensayos de aguas saladas es la Artemia salina (Gonzal�z & Aportela, 2001) (Nunes, Carvalho , Guilhermino, & Stappen, 2006) el cual es un peque�o crust�ceo de ambientes acu�ticos de alta salinidad, caracter�stica que lo protege de sus depredadores, aunque se adapta con facilidad en medios de menor salinidad (Villamar, 2016); este organismo forma parte del zooplancton, lo que supone gran relevancia dentro de la cadena tr�fica, de tal manera que la reducci�n de su poblaci�n afectar� las especies en niveles superiores de la cadena tr�fica (Nunes, Carvalho, Guilhermino, & Stappen, 2006). Este invertebrado es un filtro alimentador no selectivo capaz de ingerir part�culas de tama�o inferior a 50 �m, esta caracter�stica los convierte en uno de los primeros candidatos a absorber muchos contaminantes (Lish, Johari, Sarkheil, & Yu, 2019).

En Ecuador la normativa ambiental se rige por medio del Ministerio de Ambiente (MAE), existiendo una legislaci�n que establece los criterios de las concentraciones m�ximas para arrojar al medio ambiente, el Texto Unificado de Legislaci�n Secundaria del Ministerio de Ambiente (TULSMA) libro VI anexo 1 corresponde a la calidad del agua se presentan valores del l�mites m�ximos de descarga de efluente a un cuerpo de agua salada receptor (TULSMA, 2015).

El objetivo de este trabajo es evaluar el �ndice de toxicidad aguda, determinando la concentraci�n letal media (CL50) del agua del estuario del rio burro de la ciudad de Manta, utilizando como modelo biol�gico la Artemia Salina.

 

Metodolog�a

Muestreo

El muestreo se realiz� de manera manual y puntual en el estuario del rio Burro. Se tomaron 6 muestras por triplicado, iniciando en el centro del estuario con la denominada muestra uno, tomando muestras cada 25 metros hacia el mar. A una muestra integrada (por triplicado), se le realiz� un an�lisis f�sico, qu�mico y biol�gico entre los que destacan: pH, conductividad, temperatura, ox�geno disuelto (DO), amon�aco, nitritos, nitratos, sulfatos fluoruro, cloruro, sulfuros, materia flotante, salinidad, s�lidos totales disueltos (STD), s�lidos totales suspendidos (STS), s�lidos sedimentables (SS), cobre, cromo, hierro, fosfatos, sulfuro de hidr�geno, �ndice de biodegradabilidad, demanda bioqu�mica de ox�geno (DBO), demanda qu�mica de ox�geno (DQO), entre otros.

 

Ensayo de toxicidad

En 1000 ml de soluci�n salina se vertieron 0.5 g de quistes de Artemia salina, durante 24 horas, con iluminaci�n y aireaci�n permanente, a una temperatura entre 26 y 28 �C; esto con la ayuda de una l�mpara LED y un aireador de pecera. La concentraci�n de la soluci�n salina fue de 25.43 g/ml acorde con la metodolog�a de (Almeida, Garay, Quimis, & Rizzo, 2013). Los quistes para eclosi�n de Artemia salina fueron proporcionados por el laboratorio de ecotoxicolog�a de la Universidad T�cnica de Manab�.

Para el bioensayo de letalidad se someti� un n�mero de 10 nauplios de Artemias Salinas en 10 ml de cada muestra de agua a diferentes concentraciones como se presenta en la tabla 1, se consider� que la concentraci�n es inversamente proporcional a la distancia por efectos de diluci�n. Se establecieron tres replicas por cada bioensayo incluyendo un control positivo con una soluci�n de 𝐾2𝐶𝑟2𝑂7 (Dicromato de Potasio) y soluci�n de agua salina reconstituida como un control negativo en este ensayo.

 

Tabla 1: Concentraci�n y n�mero de Artemias Salinas en cada muestra

N�mero de muestra	Distancia (m)	Concentraci�n ppm	N� de Artemisas Salinas
1	0	100	10
2	25	80	10
3	50	60	10
4	75	40	10
5	100	20	10
6	200	10	10

Fuente: Los autores

 

Despu�s de 24 horas se procedi� a contar los individuos muertos en el experimento, se clasific� a un individuo como muerto cuando este no presentaba ning�n signo de movilidad durante 10 segundos.

 

An�lisis estad�stico

Los resultados se evaluaron mediante el m�todo PROBIT (Finney, 1962) siguiendo la metodolog�a descrita por S�nches, Forget, Feola, & Ronco (2004) y utilizando el programa Microsoft Excel 2016 con intervalos de confianza del 95%; seguido a esto se aplic� un an�lisis de varianza ANOVA en el software Statgraphics centui�n XVI.I.

 

Resultados y discusi�n

An�lisis fisicoqu�micos de la muestra

Los resultados de los par�metros fisicoqu�micos del agua se presentan en la tabla 2

 

Tabla 2: Datos obtenidos de la muestra vs l�mites permisible

Par�metros	Muestra r�o burro	Normativa t�cnica ambiental obligatoria de descarga de efluente a un cuerpo de agua salada receptor seg�n libro vi y Anexo 1: agua dulce
F�SICOS
Color (Unidades De Color)	Apreciable*	Inapreciable
Conductividad (�s/Cm)	3679	No fija limites
Materia Flotante.	Ausencia	Ausencia
Mineralizaci�n (mg/l)	2790,7	No fija limites
OD (mg/l)	3,6*	No menor a 6
pH	7,9	6 a 8,5
Salinidad %0	0,8	No fija limites
Solidos Totales (mg/l)	2282*	1600
STD (mg/l)	1842	No fija limites
STS (mg/l)	440*	130
SS (mg/l)	1,4*	1,0
Temperatura (�C)	27,4	< 35
QU�MICOS
Amoniaco, NH3 (mg/l)	89*	30.0
Cloruros, Cl (mg/l)	550	1000
Cobre, Cu (mg/l)	1,4*	1,0
Cromo Hexavalente, Cr (mg/l)	3,5*	0,5
Fluoruro, F- (mg/l)	2,0	5,0
Hierro, Fe (mg/l)	4,9	10,0
Nitratos, NO3 (mg/l)	23	40
Nitritos, NO2 (mg/l)	89*	40
Fosfatos, PO4 (mg/l)	104*	10
Sulfatos, SO4 (mg/l)	422	1000
Sulfuro de Hidrogeno, SH2 (mg/l)	4,9*	0,5
ORG�NICOS - BIOL�GICOS
DBO5 (mg/l)	1640*	100 mg/L
DQO (mg/l)	3500*	250 mg/L
�ndice de Biodegradabilidad	5,47	No Fija Limites

*Valores que no cumplen la norma de descarga

Fuente: Laboratorio de Qu�mica (UTM) & (TULSMA, 2015)

 

La tabla 2 se observa que algunos de los resultados est�n por encima de los l�mites permitidos en la normativa del libro VI TULSMA Anexo 1 para aguas descarga de efluente a un cuerpo de agua salada, entre ellos el Cromo hexavalente, Amoniaco, Cobre, Nitritos y Fosfatos, mientras que el ox�geno disuelto present� un valor inferior al m�nimo permitido por la misma norma, indicando que la calidad del agua del r�o est� siendo afectada durante su transcurso hasta la desembocadura, lo que resulta finalmente la contaminaci�n del agua del mar.

 

 

 

Ensayo de toxicidad

Para la determinar la Concentraci�n Letal Media (CL50) del agua del estuario del rio Burro sobre la Artemia Salina, se utiliz� un an�lisis Probit con los resultados del ensayo de toxicidad presentados en la tabla 3.

 

Tabla 3: Resultados del ensayo de toxicidad

Concentraci�n ppm	Expuestos	Muertos	Mortalidad (%)
0 (control)	30	0	0
10	30	1	3,3
20	30	16	53,3
40	30	11	36,7
60	30	16	53,3
80	30	24	80,0
100	30	29	99,0

Fuente: Elaboraci�n propia

 

En la Figura 1 se observa el porcentaje de mortalidad a las 24 horas de Artemia salina vs la concentraci�n del compuesto, la linealidad entre muertes y concentraci�n fue creciente, es decir a mayor concentraci�n del t�xico mayores es el n�mero de muertes observadas.

 

Figura 1: Porcentaje de mortalidad de Artemia salina contra concentraci�n de dicromato de potasio.

 

 

 

Figura 1: Regresi�n lineal para el determinar el CL50.

 

En la figura 2 se presenta una regresi�n lineal que demuestra la correlaci�n entre los valores del logaritmo de la concentraci�n y el valor del n�mero Probit, esto evidencia la homocedasticidad entre los datos comparados. Con los valores de la ecuaci�n de la gr�fica con la l�nea de regresi�n y empleando el m�todo Probit se obtuvo un valor de CL50 de 34,29 mg/L.

 

Tabla 4: An�lisis de varianza

Fuente	Suma de Cuadrados	Gl	Cuadrado Medio	Raz�n-F	Valor-P
Modelo	7,05903	1	7,05903	263305,27	0,0000
Residuo	0,000107237	4	0,0000268093
Total (Corr.)	7,05913	5

Fuente: Elaboraci�n propia

 

La tabla 4 presenta el an�lisis ANOVA, este an�lisis confirma la relaci�n lineal. La prueba de bondad de ajuste nos indica que en el Probit existe una relaci�n entre las proporciones de muerte y concentraci�n.

Esta investigaci�n al evaluar par�metros f�sico-qu�micos y ecotoxicol�gicos en la desembocadura del r�o Burro complementa el trabajo de (Palacios & Santos, 2015), donde se obtiene un CL50 similar. Sin embargo, en dicho trabajo no revis� la relaci�n que podr�a existir entre los par�metros ecotoxicol�gicos y los f�sicos-qu�micos, por encima de la norma en el an�lisis integral de la muestra.

De acuerdo al an�lisis de la muestra integral, en el lugar de estudio las muestras contienen niveles de cromo est�n muy por encima de la norma (tabla 1); seg�n (Hadjispyrou et al., 2001) la mortalidad en Artemias debido a este elemento es mayor comparada con otros elementos como el cadmio; por lo que las concentraciones de cromo pueden ser una explicaci�n a la baja dosis de CL50 obtenida. Otros elementos por encima de la norma del estuario del r�o Burro son el amoniaco y los nitritos; los cuales seg�n (Chen et al., 1989) cuando estas sustancias act�an en conjunto aumentan su letalidad sobre el g�nero Artemia; lo que tambi�n podr�a explicar la alta mortalidad de la Artemia salina en la desembocadura del r�o Burro.

Los fosfatos son otros compuestos que se encuentran por encima de la norma, los cuales pueden provenir de los detergentes usados en la ciudad. Sin embargo, existe muy poca literatura sobre los efectos del mismo en la especie Artemia salina o sobre el g�nero Artemia en general. Aunque, se ha observado que estos compuestos permiten la eutrofizaci�n, lo que a su vez provoca la aparici�n de algas, teniendo como consecuencia una reducci�n en los niveles de ox�geno disuelto en el ecosistema. Es probable que los niveles de ox�geno, por debajo de la norma hayan contribuido al aumento de la mortalidad de las Artemias, esto seg�n lo que afirma (Asadi Dokht Lish et al., 2019).

El ecosistema marino en el estuario del rio Burro de la ciudad de Manta est� seriamente afectado debido a los contaminantes presentes, estos afectan a las especies como la Artemia Salina y otras que forman parte del zooplancton, los cuales son utilizados como modelos biol�gicos para los ensayos de ecotoxicidad; teniendo en cuenta que este crust�ceo representa a uno de los primeros eslabones de la cadena tr�fica marina, esto podr�a afectar a todas las especies del oc�ano y finalmente a actividades tan importantes para la ciudad de Manta como la pesca. Las diferentes sustancias encontradas en las muestras (Tabla 2), indican que en el cauce del r�o existen descargas clandestinas de aguas, las cuales son productos de actividades industriales y dom�sticas.

 

Conclusi�n

El agua del estuario del rio Burro considerada en este estudio presenta valores de compuestos qu�micos por encima de la norma ecuatoriana. Se determin� por medio de un bioensayo de Artemia salina un CL50 de 34,29 mg/L para esta especie. El resultado sea probablemente debido a compuestos presentes en el agua como cromo, cloruros, amoniaco, nitrito y sulfuros. Se recomienda realizar monitoreos frecuentes a los diferentes efluentes que alimentan el rio y de esta manera identificar el origen los contaminantes para que estos� puedan ser tratados. La utilizaci�n de modelos biol�gicos como la Artemia salina, en evaluaciones de este tipo, representa la respuesta a la toxicidad aguda por contaminantes en especies marinas, d�ndonos a comprender los efectos de la bio-acumulaci�n y magnificaci�n de los contaminantes que afectan a las especies marinas costeras.

 

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�2020 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).