1 DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE INHIBICIÓN MEDIA (CE 50-120 ) DEL BARIO, HIERRO Y MANGANESO MEDIANTE BIOENSAYOS DE TOXICIDAD ACUÁTICA SOBRE SEMILLAS DE LECHUGA (LACTUCA SATIVA L.) KAREN ANDREA SÁNCHEZ ORTIZ LINA MARÍA SÁNCHEZ MELO UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA, PROGRAMA DE AMBIENTAL Y SANITARIA BOGOTÁ D.C. 2009
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DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE INHIBICIÓN …número de ensayo, y en el eje Y, la concentración tóxica efectiva. CE 50 /CI 50: Concentración efectiva o de inhibición media.
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DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE INHIBICIÓN MEDIA (CE50-120)
DEL BARIO, HIERRO Y MANGANESO MEDIANTE BIOENSAYOS DE
TOXICIDAD ACUÁTICA SOBRE SEMILLAS DE LECHUGA (LACTUCA SATIVA
L.)
KAREN ANDREA SÁNCHEZ ORTIZ
LINA MARÍA SÁNCHEZ MELO
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA, PROGRAMA DE AMBIENTAL Y SANITARIA
BOGOTÁ D.C.
2009
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DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE INHIBICIÓN MEDIA (CE50-120)
DEL BARIO, HIERRO Y MANGANESO MEDIANTE BIOENSAYOS DE
TOXICIDAD ACUÁTICA SOBRE SEMILLAS DE LECHUGA (LACTUCA SATIVA
L.)
KAREN ANDREA SÁNCHEZ ORTIZ 41032141
LINA MARÍA SÁNCHEZ MELO 41032119
Tesis de Grado para Optar al Título de
Ingeniero (a) Ambiental y Sanitario (a)
Director
PEDRO MIGUEL ESCOBAR MALAVER
ING. QUÍMICO INDUSTRIAL
LIC. QUÍMICA Y BIOLOGÍA
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA, PROGRAMA DE AMBIENTAL Y SANITARIA
BOGOTÁ D.C.
2009
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Nota de aceptación:
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
Firma de Director
____________________________________
Firma Jurado
____________________________________
Firma Jurado
Bogotá D.C., Diciembre de 2009
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Aquí y Ahora otra meta se ha cumplido con éxito, nuestro trabajo de grado es un
hecho, otra gran Bendición me ha sido dada, por eso quiero dar gracias a mi
Padre – Madre Dios, al Universo maravilloso y eterno porque ahora y siempre
recibo sus más grandes y poderosas Bendiciones, también quiero agradecer
infinitamente a mis Padres Liliana y Wilfredo por su apoyo incondicional, por su
gran respaldo en todos los sentidos, por incentivarme siempre a seguir adelante,
soy consciente del gran esfuerzo que hacen todos los días para que tengamos
siempre lo mejor.
A mi hermana Pau, a mis abuelitas y a toda mi familia y amigos por sus buenos
deseos y ayuda desinteresada, a Lina y Daniel por su gran colaboración desde el
comienzo de este proyecto, a los dos por ser mi apoyo y mi compañía, les deseo
grandes cosas.
Karen Andrea Sánchez Ortiz
5
Después de muchos esfuerzos para sacar adelante mi trabajo de grado le doy
gracias a Dios por darme la oportunidad de vivir, a la vida por darme la
oportunidad de tener una familia maravillosa, a mi madre por darme la oportunidad
de estudiar esta carrera en esta Universidad y darme el apoyo económico para
ello, a la Universidad por tener excelentes profesores de los cuales aprendí lo
valioso. A mis compañeros quienes siempre me ayudaron en los momentos
buenos pero sobretodo en los malos; para todos aquellos que no me veían cumplir
está meta.
A mis hermanos Kike y Diego gracias por todo; a Dany por su apoyo incondicional
y su entera confianza en mí.
Para mis amigos y compañeros, me llevare buenos recuerdos.
Lina María Sánchez Melo
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AGRADECIMIENTOS
Las autoras expresan sus agradecimientos a:
Las personas por su apoyo en el transcurso de la investigación en especial al Ing.
Pedro Miguel Escobar quien fue la guía a lo largo de este trayecto; a nuestros
compañeros también tesistas del área de bioensayos quienes siempre
compartieron sus conocimientos para realimentar el trabajo y a quienes nos
permitieron la entrada a su empresa para la toma de la muestra sobre todo al
señor Lino Benavidez, punto clave para la realización del proyecto y conclusión de
la tesis.
Gracias a los estudiantes de intercambio Anina, Jonas y La polaca, quienes
colaboraron para hacer de este trabajo tanto un intercambio cultural como un
intercambio de conocimientos, fueron de gran ayuda dentro de todo el proceso
pues sin ellos no hubiéramos tenido la oportunidad de transmitir lo que esta
investigación significa para nosotras como estudiantes y el aporte que le brinda a
la legislación ambiental Colombiana, además de ser un gran refuerzo cuando nos
veíamos alcanzadas de tiempo.
Karen Andrea Sánchez Ortiz y Lina María Sánchez Melo
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GLOSARIO
Agua residual: Desecho líquido proveniente de residencias, edificios,
instituciones, fábricas o industrias. (RAS 2000, título A, Capítulo A.12).
Bario: Metalurgia, industria del motor, cerámica y vidrio, industria química
Toxicología Ambiental: La toxicología ambiental estudia los daños causados al
organismo por la exposición a los tóxicos que se encuentran en el medio
ambiente.
El objetivo principal de la toxicología ambiental es evaluar los impactos que
producen en la salud pública la exposición de la población a los tóxicos
ambientales presentes en un sitio contaminado. Es conveniente recalcar que se
estudian los efectos sobre los humanos, aunque pudieran existir, en el sitio de
estudio, otros blancos de los tóxicos tales como microorganismos, plantas,
animales, etc.
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RESUMEN
En el presente trabajo de grado investigativa se desarrolló el estudio de los efectos
fitotóxicos que pueden generar los vertimientos de una empresa galvánica,
específicamente los vertimiento de Hierro y de Manganeso frente a un sistema de
organismos específicos como lo es la semilla de lechuga (Lactuca sativa L.), por
medio de baterías de ensayos, las cuales simularán el medio de impacto con el
agente toxico y los organismos expuestos.
Para establecer las características fitotóxicas que pueden desarrollar los
bioindicadores por la presencia de un agente tóxico se emplearon 20 pruebas
iníciales con Sulfato de Zinc (ZnSO4), para un tipo especifico de organismos como
son las semillas de lechuga (Lactuca sativa L.), con el propósito de determinar la
sensibilidad de las semillas al momento de exponer el organismo al agente tóxico
ya mencionado. Por medio de estas pruebas se obtuvieron diferentes promedios
de germinación en las semillas el cual fue menor que el propuesto dentro de sus
características, dándose un crecimiento menor del 85% evidenciando que la
exposición con el agente tóxico redujo más de un 15% la germinación de las
semillas. Así mismo, se comprueba que la semilla (Lactuca sativa L.) es un
organismo propicio para este tipo de estudios por su fragilidad a varianzas dentro
de su medio de desarrollo.
Antes de comenzar se determinó si las semillas tenían mejor germinación
lavándolas o sin lavar; se comprobó mediante 40 pruebas, 20 para semillas
lavadas y 20 para semillas sin lavar.
Las diferentes pruebas de esta investigación determinan los efectos tóxicos que
desarrollan los vertimientos de una empresa galvánica, se manejaron de la
siguiente forma: se realizaron 120 bioensayos durante el desarrollo del trabajo
investigativo, los cuales fueron divididos en tres fases, el primero con 20 pruebas
de sensibilidad, estas pruebas se desarrollaron con Sulfato de Zinc para
determinar el nivel de inhibición de los organismos expuestos. El segundo contó
con 10 pruebas para cada uno de los contaminantes estudiados, se emplearon
estas pruebas para obtener el nivel de inhibición con las sustancias puras para
12
cada una de ellas. La tercera empleó 5 pruebas con los vertimientos, los cuales se
realizaron para obtener la concentración de inhibición CE50 en que se encuentran
los vertimientos analizados.
Con el desarrollo de la investigación, se determinó la CE50 para el Sulfato de Zinc,
sustancias puras, vertimientos de Hierro y Manganeso, desarrollada por medio de
bioensayos; fue el más adecuado por la eficiencia que emplean los organismos
utilizados dentro de la investigación, así mismo los datos recopilados en cada una
de las pruebas las cuales toman un tiempo de 120 horas que era el tiempo de
exposición del agente tóxico, se convierte en una herramienta muy útil en el
control y verificación de la concentración tóxica de los vertimientos industriales, ya
que brinda resultados de manera inmediata y tienen un bajo costo al momento de
ser implementados para el reconocimiento de estos efectos perjudiciales.
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ABSTRACT
In this thesis work is investigative study phytotoxic effects that can generate the
inputs of an electroplating company, specifically the dumping of iron and
manganese compared to a system of specific agencies such as the seeds of
lettuce (Lactuca sativa), in half battery of tests which assimilate the impact of toxic
agents and with the exposed organisms.
To set the feature can be phytotoxic to develop biomarkers for the presence of a
toxic agent used 20 initial tests with Zinc Sulfate (ZnSO4), for a specific type of
organisms such as seeds of lettuce (Lactuca sativa L.), with to determine the
sensitivity of the seeds when exposing the body to toxic agents mentioned above.
Through these tests was the average germination of seeds which was lower than
the one proposed in their characteristics, with a growth of 85% showing that
exposure to toxic agents reduced by nearly 15% germination of seeds. It also
found that the seed (Lactuca sativa) is an agency for such studies to their frailty
variances within their development environment.
Before it was determined whether the seeds had better germination washing or
unwashed, was checked by 40 test, 20 for seeds and 20 seed washed and
unwashed.
The different tests of this investigation to determine the toxic effects of discharges
develop an electroplating company, they were managed as follows. 120 bioassays
were performed during the development of research, which were divided into three
phases or steps. The first included 20 tests for sensitivity tests were conducted
with Zinc Sulfate to determine the level of inhibition of exposed organisms. The
second included 10 tests for each of the pollutants studied, these tests were used
to obtain the level of inhibition with the pure substances to each of them. The third
had 5 tests discharges which were made for inhibition concentration CE50 that
dumping is analyzed.
With the development of the investigation, the CE50 for Zinc Sulfate, pure
substances, dumping of iron and manganese, that the approach to research
conducted by Bioassays. It was the best for the efficiency employing agencies
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used in research, as well as data collected in each of the tests which took a while
for that 120 hours was the time of exposure of toxic agents. And becomes a useful
tool in monitoring and verification of the concentration of toxic industrial dumping,
as it provides immediate results and have a low cost at the time of being
implemented for the recognition of these toxic effects.
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Legislación ambiental. 72
Tabla 2. Cuadro comparativo de trabajos hechos con control positivo
de ZnSO4 con CEmg/L. 77
Tabla 3. Características de la semilla Lactuca sativa L. 81
Tabla 4. Material empleado para los bioensayos realizados con Lactuca
sativa L. 83
Tabla 5. Resultados del CE50 de las pruebas de sensibilidad con ZnSO4. 95
Tabla 6. Pruebas de sensibilidad. 98
Tabla 7. Tratamientos ANOVA para las pruebas de sensibilidad. 98
Tabla 8. Resultados ANOVA para las pruebas de sensibilidad. 98
Tabla 9. Resultados ANOVA para todas las pruebas de sensibilidad. 99
Tabla 10. Porcentaje de germinación dosis-respuesta. 100
Tabla 11. Mediciones del crecimiento para la radícula y el hipocótilo
en las pruebas de sensibilidad (mm). 102
Tabla 12. La CE50 registrada con las pruebas de Bario. 104
Tabla 13. Pruebas de Bario a partir de la sustancia pura. 107
Tabla 14. Tratamientos ANOVA para las pruebas de Bario con sustancia
pura. 107
Tabla 15. Resultados ANOVA para las pruebas de Bario con sustancia
pura. 107
Tabla 16. Resultados ANOVA para todas las pruebas de Bario a partir
de la sustancia pura. 108
Tabla 17. Paralelo de concentración Vs geminación. 108
Tabla 18. Mediciones del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en
pruebas de Bario a partir de la sustancia pura (mm). 111
Tabla 19. Inhibición media de la población afectada con Hierro a partir
de la sustancia pura. 114
Tabla 20. Pruebas de Hierro a partir de la sustancia pura. 114
Tabla 21. Tratamientos ANOVA para las pruebas de Hierro con sustancia
16
pura. 114
Tabla 22. Resultados ANOVA para pruebas de Hierro a partir de la
sustancia pura. 115
Tabla 23. Resultados ANOVA para todas las pruebas de Hierro a partir
de la sustancia pura. 115
Tabla 24. Porcentaje de germinación Vs concentración. 117
Tabla 25. Mediciones del crecimiento de la radícula y el hipocótilo en las
pruebas con Hierro a partir de la sustancia pura. 119
Tabla 26. Inhibición media de la población afectada con Manganeso a
partir de la sustancia pura. 122
Tabla 27. Pruebas de Manganeso a partir de la sustancia pura. 122
Tabla 28. Tratamientos ANOVA para las pruebas de Manganeso con
sustancia pura. 122
Tabla 29. Resultados ANOVA para pruebas de Manganeso a partir de
la sustancia pura. 123
Tabla 30. Resultados ANOVA para todas las pruebas de Manganeso
a partir de la sustancia pura. 123
Tabla 31. Porcentajes de germinación Vs concentración. 123
Tabla 32. Mediciones del crecimiento de la radícula y el hipocótilo en las
pruebas con Manganeso a partir de la sustancia pura. 127
Tabla 33. Inhibición media para el vertimiento de Hierro. 129
Tabla 34. Pruebas del vertimiento de Hierro provenientes de la industria. 129
Tabla 35. Tratamientos ANOVA para pruebas del vertimiento de Hierro. 129
Tabla 36. Resultados ANOVA para pruebas del vertimiento de Hierro. 130
Tabla 37. Resultados ANOVA para todas las pruebas del vertimiento de
Hierro. 130
Tabla 38. Porcentaje de germinación Vs concentración. 130
Tabla 39. Mediciones del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en
pruebas del vertimiento de Hierro. 132
Tabla 40. Inhibición media de la población para pruebas del
vertimiento de Manganeso. 133
17
Tabla 41. Pruebas del vertimiento de Manganeso proveniente de la industria. 136
Tabla 42. Tratamientos ANOVA para pruebas del vertimiento de Manganeso. 136
Tabla 43. Resultados ANOVA para pruebas del vertimiento de Manganeso. 137
Tabla 44. Resultados ANOVA para todas las pruebas del
vertimiento de Manganeso. 137
Tabla 45. Porcentaje de germinación Vs concentración. 137
Tabla 46. Mediciones del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en
pruebas con el vertimiento de Manganeso. 139
Tabla 47. Mediciones de los parámetros fisicoquímicos para cada una
de las concentraciones manejadas en las pruebas. 142
Tabla 48. Resumen resultados de pruebas de sensibilidad con ZnSO4. 143
Tabla 49. Resumen resultados de pruebas de Hierro para la sustancia pura. 143
Tabla 50. Resumen resultados de pruebas de Bario para la sustancia pura. 143
Tabla 51. Resumen resultados de pruebas de Manganeso para la sustancia
pura. 143
Tabla 52. Resumen resultados de pruebas del vertimiento de Hierro. 143
Tabla 53. Resumen resultados de pruebas del vertimiento de Manganeso. 144
18
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Procesos de germinación. 36
Figura 2. Tabla usada para determinar la varianza. 70
Figura 3. Estructura de la prueba de toxicidad utilizando semilla de lechuga. 78
Figura 4. Retomada de: BULUS ROSSINI, Gustavo Daniel; DÍAZ BAEZ,
María Consuelo; PICA GRANADOS, Yolanda, Capítulo 4. Protocolos de
Ensayo. Diciembre de 2004. 80
Figura 5. Esquema de plántula de Lactuca sativa L. al finalizar el
periodo de exposición. 93
19
LISTA DE GRÁFICAS
Gráfica 1. Carta control para el Sulfato de Zinc. 97
Gráfica 2. Comparación dosis-respuesta con Sulfatos de Zinc. 100
Gráfica 3. Medición del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en las
pruebas de sensibilidad. 103
Gráfica 4. Carta control para el Bario a partir de la sustancia pura. 106
Gráfica 5. Dosis-respuesta. 109
Gráfica 6. Medición del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en
pruebas de Bario a partir de la sustancia pura (mm). 110
Gráfica 7. Carta control para Hierro a partir de la sustancia pura. 113
Gráfica 8. Dosis-respuesta del Hierro a partir de la sustancia pura. 116
Gráfica 9. Medición del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en
pruebas de Hierro a partir de la sustancia pura. 118
Gráfica 10. Carta control para Manganeso a partir de la sustancia pura. 121
Gráfica 11. Dosis-respuesta del manganeso a partir de la sustancia pura. 124
Gráfica 12. Medición del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en
pruebas de Manganeso a partir de la sustancia pura. 126
Gráfica 13. Carta control para el vertimiento de Hierro. 128
Gráfica 14. Dosis-respuesta en pruebas con vertimiento de Hierro. 131
Gráfica 15. Paralelo de la elongación en las diferentes pruebas con el
vertimiento de Hierro. 132
Gráfica 16. Carta control para el vertimiento de Manganeso. 135
Gráfica 17. Dosis-respuesta del vertimiento de Manganeso. 138
Gráfica 18. Medición del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en
pruebas del vertimiento de Manganeso. 140
20
LISTA DE FOTOGRAFÍAS
Foto 1. Semillas Lactuca sativa L. germinadas. 32
Foto 2. Germinación en pruebas toxicas. 35
Foto 3. Montaje pruebas de sensibilidad. 84
Foto 4. Elaboración y montaje de la siembra. 86
Foto 5. Medición de los efectos en los organismos. 87
Foto 6. Montaje de sustancias puras. 87
21
LISTA DE DIAGRAMAS
Diagrama 1. Preparación de las diluciones. 85
Diagrama 2. Diluciones de las sustancias puras. 88
Diagrama 3. Diagrama de flujo de la metodología. 90
22
LISTA DE ANEXOS
Anexo A. Análisis De Resultados, Mediante El Método De Probit para el ZnSO4 153
Anexo B. Análisis De Resultados, Mediante El Método De Probit para el BaCl2 174
Anexo C. Análisis De Resultados, Mediante El Método De Probit para el FeCl2 185
Anexo D. Análisis De Resultados, Mediante El Método De Probit para el MnO2 196
Anexo E. Análisis De Resultados, Mediante El Método De Probit para el
Vertimiento de Hierro. 207
Anexo F. Análisis De Resultados, Mediante El Método De Probit para el
Vertimiento de Manganeso. 213
Anexo G. Informe de resultados de la medición de la concentración de los
metales en el laboratorio certificado. 219
23
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN 27
JUSTIFICACIÓN 28
OBJETIVOS 30
OBJETIVO GENERAL 30
OBJETIVOS ESPECIFICOS 30
1. MARCO TEÓRICO 31
1.1 INVESTIGACIONES EN EL ORDEN AMBIENTAL 31
1.2 PLANTAS INVOLUCRADAS (ESPECIES BIOLOGICAS) EN EL MANEJO DE LA
INVESTIGACIÓN 31 1.2.1 Lactuca sativa L. (Lechuga) 32 1.2.2 Semillas y su comportamiento 33 1.2.3 Germinación de las plantas 34 1.2.4 Introducción a la germinación 35 1.2.5 Formación de la plántula 37
1.3 TÓXICOLOGIA 37 1.3.1 Compuesto tóxico 38 1.3.2 Dosis letal media (DL50) 38 1.3.3 Concentración Letal Media (CL50) 38 1.3.4 Concentración de Inhibición letal media (CE50) 38 1.3.5 Clasificación de los agentes tóxicos 39
1.3.5.1 Por su origen 39 1.3.5.2 Por su estado físico 39 1.3.5.3 Por su estructura química 39 1.3.5.4 Por efecto que produce en la semilla 39
1.5 ENSAYOS DE TOXICIDAD O BIOENSAYOS 44 1.5.1 Criterios generales de selección 47 1.5.2 Bioensayos en el medio ambiente 47 1.5.3 Manejo del tóxico de referencia 48 1.5.4 Pruebas de sensibilidad 49 1.5.5 Carta control 49 1.5.6 Evaluación de aspectos (CL50/CE50/CI50, NOEC, LOEC) 50 1.5.7 Curva dosis-respuesta 51
1.6 BIOENSAYOS CON PLANTAS 52
24
1.6.1 Fitotoxicidad en plantas 54 1.6.2 Bioconcentración 54 1.6.3 Bioacumulación 55 1.6.4 Biomagnificación 55 1.6.5 Bioestimulación 55 1.6.6 Necrosis 56 1.6.7 Ensayo de toxicidad con semillas de lechuga Batavia (Lactuca Sativa L.) 56
1.7 CONTAMINACIÓN DEL MEDIO ACUÁTICO 57 1.7.1 Tipos de contaminantes acuáticos 58
3.1.2 Esquema general del procedimiento de prueba de toxicidad con semillas 79 3.1.3 Reactivos y materiales 80
3.1.3.1 Selección de material biológico 80 3.1.3.2 Tóxico de referencia 81 3.1.3.3 Material de laboratorio seleccionado 82
3.1.4 Montaje de las pruebas de sensibilidad 84 3.1.4.1 Preparación de las diluciones 85 3.1.4.2 Siembra de semillas 86 3.1.4.3 Mediciones de efecto 86
3.2 SEGUNDA ETAPA 87
25
3.3 TERCERA ETAPA 87 3.3.1 Montaje de las pruebas de sustancias puras 87 3.3.2 Preparación de las diluciones 88 3.3.3 Siembra de semillas 88 3.3.4 Mediciones de efecto 89 3.3.5 Caracterización del vertimiento 89 3.3.6 Montaje de Pruebas del vertimiento 89 3.3.7 Preparación de las diluciones 89 3.3.8 Siembra de semillas 90 3.3.9 Mediciones del efecto tóxico 90
3.4.1 RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 93 3.4.1.1 Pruebas De Sensibilidad Con Sulfato De Zinc (ZnSO4) 94 3.4.1.2 Sensibilidad Valor de la concentración efectiva media (CE50) 94 3.4.1.3 Carta control para el Sulfato de Zinc 95 3.4.1.4 Análisis ANOVA para las pruebas fitotóxicas con Sulfato de Zinc 98 3.4.1.5 Relación Dosis-Respuesta con Sulfato de Zinc (ZnSO4) 100 3.4.1.6 Medición de la radícula y hipocótilo para pruebas de Sulfato de Zinc (ZnSO4) 101
3.4.2 ANÁLISIS DE PRUEBAS TÓXICOLÓGICAS DE BARIO, HIERRO Y MANGANESO A
PARTIR DE CLORURO DE BARIO, CLORURO FERROSO Y ÓXIDO DE MANGANESO 103 3.4.2.1 Bioensayos realizados con sustancias puras 104
3.4.3 VALOR DE LA CONCENTRACIÓN MEDIA DE INHIBICION (CE50) PARA EL BARIO A
PARTIR DE LA SUSTANCIA PURA (BaCl2) 104 3.4.3.1 Carta de control para Bario a partir de la sustancia pura 105 3.4.3.2 ANOVA de Bario a partir de la sustancia pura 107 3.4.3.3 Relación dosis-respuesta para el Bario 108 3.4.3.4 Mediciones de la longitud de la radícula y el hipocótilo para el Bario 109
3.4.4 VALOR DE LA CONCENTRACIÓN MEDIA DE INHIBICION (CE50) PARA EL HIERRO A
PARTIR DE LA SUSTANCIA PURA (FeCl2) 111 3.4.4.1 Carta de control del Hierro a partir de la sustancia pura 112 3.4.4.2 ANOVA de Hierro a partir de la sustancia pura 114 3.4.4.3 Relación dosis-respuesta para Hierro 115 3.4.4.4 Mediciones de la longitud de la radícula y el hipocótilo para el Hierro a partir de la
sustancia pura 116
3.4.5 VALOR DE LA CONCENTRACIÓN MEDIA DE INHIBICION (CE50) PARA EL MANGANESO
A PARTIR DE LA SUSTANCIA PURA (MnO2) 118 3.4.5.1 Carta de control del Manganeso a partir de la sustancia pura 119 3.4.5.2 ANOVA de Manganeso a partir de la sustancia pura 122 3.4.5.3 Relación dosis-respuesta para Manganeso 123 3.4.5.4 Mediciones de la longitud de la radícula y el hipocótilo para el Manganeso a partir de la
sustancia pura 124
3.4.6 VALOR DE LA CONCENTRACIÓN EFECTIVA MEDIA (CE50) PARA EL VERTIMIENTO DE
HIERRO 126 3.4.6.1 Carta de control para el vertimiento de Hierro de la Industria Galvánica 127 3.4.6.2 ANOVA para el vertimiento de Hierro 129 3.4.6.3 Relación dosis-respuesta para vertimiento de Hierro 130 3.4.6.4 Medición de la Longitud de la radícula y el hipocótilo para vertimiento de Hierro 131
26
3.4.7 VALOR DE LA CONCENTRACIÓN EFECTIVA MEDIA (CE50) PARA EL VERTIMIENTO DE
MANGANESO 133 3.4.7.1 Carta de control para el vertimiento de Manganeso de la Industria Galvánica 133 3.4.7.2 ANOVA para el vertimiento de Manganeso 136 3.4.7.3 Relación dosis-respuesta para vertimiento de Manganeso 137 3.4.7.4 Medición de la longitud de la radícula y el hipocótilo para el vertimiento de Manganeso 138
3.4.8 DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE EFECTO TÓXICO POTENCIAL 140 3.4.8.1 Índice Toxicológico del Vertimiento de Hierro 140 3.4.8.2 Índice Toxicológico del Vertimiento de Manganeso 141
CONCLUSIONES 145
RECOMENDACIONES 148
BIBLIOGRAFIA 149
ANEXOS 152
27
INTRODUCCIÓN
El desarrollo industrial cada día es mayor para satisfacer las necesidades de los
seres humano; este tipo de desarrollo solo se puede realizar con una fuente de
materia prima la cual impacta la mayoría de las veces en los recursos naturales;
con el incremento y uso irracional de los recursos naturales durante la fabricación
de diferentes elementos los cuales degradan el medio y por su mal manejo y
disposición final impactan recursos fundamentales como el agua, suelo con los
vertimientos y el aire con las emisiones atmosféricas.
Con la contaminación generada en estos procesos se han establecido diferencias
en el ambiente que preocupan a la población y exigen medidas de control y
prevención con el fin de reducir los efectos en el medio, para asegurar un futuro a
las generaciones venideras.
Como proceso de prevención y control se establecieron los bioensayos de
toxicidad los cuales son pruebas en las que un organismo o grupo de organismos
son utilizados como agentes para determinar la potencia de cualquier sustancia
fisiológicamente activa. Estos ensayos permiten hallar la toxicidad de diferentes
compuestos y conocer la sensibilidad de las diversas especies, determinando los
efectos de las sustancias ensayadas (Alcázar, 1988). Los bioensayos utilizando
cepas de semillas son un importante indicador de toxicidad, ya que evidencia de
una forma rápida y clara los posibles efectos fitotóxicos que una sustancia puede
llegar a causar en organismos vegetales.
Con la presente investigación se determina la Concentración de inhibición media
(CE50) durante la exposición con los diferentes agentes tóxicos con los que se
estableció esta investigación frente al bioindicador determinado por sus cualidades
de germinación y pureza denominado semilla de lechuga Batavia (Lactuca sativa
L.). Se establecen las diferencias durante cada una de las fases y se encuentran
los índices de efecto tóxico con cada uno de los agentes tóxicos como son el
Sulfato de Zinc, Cloruro Ferroso, Cloruro de Bario, Óxido de Manganeso,
vertimiento de Hierro y vertimiento de Manganeso.
28
JUSTIFICACIÓN
Este proyecto se genera con la necesidad de darle prioridad a temas de
ingeniería ambiental, ya que la presencia de metales y sustancias orgánicas
complejas potencialmente tóxicas han creado innumerables situaciones en las
cuales los ecosistemas acuáticos y la salud pública en general han sufrido
grandes impactos.
Con el desarrollo del presente proyecto guiado por el docente Pedro Miguel
Escobar de la Universidad de la Salle, se pretende evidenciar la grave
problemática, principalmente el incremento en las descargas de los vertimientos
con diferentes mezclas de contaminantes como son los metales pesados de
procesos industriales los cuales son vertidos en alcantarillado público o en
cuerpos de agua o medios de afectación por su biodiversidad en fauna y flora,
generan daños inmediatos, mutaciones y llegan a la inhibición de las semillas
presentes en el medio.
Una de las principales problemáticas ambientales más importantes en el país se
refiere al uso indiscriminado de precursores químicos en actividades industriales,
las cuales generan vertimientos inadecuados y no tratadas, lo anterior, ha llevado
a que la contaminación química dentro de los ecosistemas acuáticos constituya
graves alteraciones para los aspectos ambientales, sociales y económicos del
país.
Sin embargo, es insuficiente el conocimiento que se tiene en el país de la
problemática generada por la contaminación de los cuerpos de agua con la
disposición final de contaminantes químicos y su impacto sobre el recurso hídrico,
el deterioro de ecosistemas y la salud humana.
Por medio del proyecto se pretende obtener las concentraciones de Hierro, Bario y
Manganeso en los vertimientos de las industrias y determinar los niveles de
inhibición de las semillas de lechuga (Lactuca sativa L.) evitando la posible
afectación a los cuerpos de agua.
En Latino América existe las diversas reglamentaciones para la protección del
medio ambiente, pero lamentablemente la gestión institucional no se ha encargado
29
de hacerla cumplir efectivamente, de igual forma el énfasis establecido en base a
los residuos, se enfocando a la contaminación orgánica y a los organismos
patógenos, mientras que las descargas de compuestos tóxicos empiezan a tomar
auge; causa de esto es la falta de experiencia y de investigación sobre el tema.
Con el fin de garantizar la protección de estos medios y las semillas expuestas en
los mismos, se establece el potencial tóxico de las sustancias estudiadas durante
esta investigación; se desarrollaron 120 bioensayos con las respectivas sustancias
de la investigación y los bioindicadores, estos generan efectos visibles en el
desarrollo de los bioindicadores durante la exposición indicando hasta cuales
niveles los ecosistemas pueden soportar la influencia de los contaminantes sin
generar una inhibición de más del 50% de las semillas expuestas.
El resultado final de este proyecto de investigación determino la fitotoxicidad de
compuestos puros sobre el proceso de germinación de las semillas y el desarrollo
de las plántulas durante los primeros días de crecimiento; se determina la
inhibición de la germinación y la elongación de la radícula y del hipocótilo (Díaz-
Báez, Bustos y Espinosa 2004).
De esta manera con la realización de este estudio se forjan nuevas líneas de
investigación para identificar, definir y proponer instrumentos de seguimiento y
control de la calidad del agua por contaminación de metales.
Dadas las características mencionadas en el bioensayo con semillas de Lactuca
sativa L., se observa que pueden ser aplicadas para la evaluación de la toxicidad
en compuestos puros solubles como los de aguas superficiales, aguas
subterráneas, aguas para consumo humano, aguas residuales domésticas e
industriales además de lixiviados de suelos, sedimentos u otras matrices sólidas.
Procurando aplicar la teoría mencionada a una problemática ambiental, se
propone utilizar semillas como agente evaluador de la toxicidad del vertimiento del
agua residual en una industria tipo; debido al manejo en los procesos productivos
más contaminantes por el empleo de tóxicos como el Hierro, Bario y Manganeso;
con el fin de obtener la concentración media de la inhibición en la semilla durante
los ensayos toxicológicos.
30
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Determinar la Concentración de inhibición Media (CE50-120) producida por el
Hierro (Fe), Bario (Ba) y el Manganeso (Mn) en la especie de semillas de
lechuga (Lactuca sativa L.)
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinar la sensibilidad de la especie de semillas de lechuga (Lactuca
sativa L.) utilizando control positivo de Sulfato de Zinc (Zn+2).
Determinar la Concentración de inhibición (CE50-120) del Hierro, Bario y
Manganeso sobre la especie de semillas de lechuga (Lactuca sativa L.)
siguiendo procedimientos establecidos.
Determinar la Concentración de inhibición (CE50-120) del Hierro y el
Manganeso sobre la especie de semillas de lechuga (Lactuca sativa L.), en
un vertimiento industrial.
Determinar el índice de efecto tóxico potencial de los vertimientos de Hierro
y Manganeso en una industria tipo.
31
1. MARCO TEÓRICO
1.1 INVESTIGACIONES EN EL ORDEN AMBIENTAL
Por medio de la relación establecida entre el ecosistema y cultura, se desarrollan
las investigaciones en el orden de la fitotoxicidad, para determinar las diferencias
que pueden desarrollar las semillas del medio, donde se incluyen el aire, el agua,
el suelo, los recursos naturales, las flores, la fauna, los seres humanos, y su
interrelación.
El medio ambiente se refiere a todo lo que rodea a los seres vivos pero este puede
generar afectaciones directas o indirectas, que incluyen los impactos establecidos
por el desarrollo económico e industrial. El desarrollo de las industrias en las
grandes ciudades y en las cabeceras municipales ha generado que las entidades
ambientales, instituciones y laboratorios desarrollen nuevas investigaciones para
determinar los niveles máximos permisibles que pueda verter una industria al
medio ambiente sin provocar daños inmediatos o potenciales que puedan
degradar un recurso natural.
Una de las investigaciones utilizadas para la determinación de estos niveles es el
manejo de prueba por medio de bioensayos o pruebas de Fitotoxicidad para los
diferentes contaminantes provenientes de diversas actividades industriales, la
sensibilidad de las semillas utilizadas dentro de estas pruebas son fundamentales
ya que se toma material biológico, con una alta sensibilidad garantizando el éxito
de las mismas.
1.2 PLANTAS INVOLUCRADAS (ESPECIES BIOLOGICAS) EN EL MANEJO DE
LA INVESTIGACIÓN
El manejo de las plantas, como se observa en las recientes investigaciones, se
manifiesta como una opción representativa, de tal modo que las plantas forman
parte de bioindicadores, sensibles a los cambios ambientales presentados por
contaminantes en el entorno y a su vez forjando posibles daños dentro de su
32
estructura física además de llegar a la posible inhibición total de la planta, por la
absorción de estos contaminantes a través del medio acuático generando un
indicador visual.
1.2.1 Lactuca sativa L. (Lechuga)
Foto 1. Semillas Lactuca sativa L. germinadas.
Fuente: Autoras (2009).
Es una planta herbácea donde sus principales características son los tallos, hojas
verdes prolongadas redonda y crujiente que forma un cogollo compacto. Se van
haciendo variedades más resistentes que pueden cultivarse en lugares de clima
frio o templado. Dentro de su taxonomía se identifican:1
- Raíz: Es la primera de las partes embrionarias que se desarrolla durante la
germinación de la semilla; se distingue primero con una porción poco
diferenciada la radícula, con una cubierta en su punta la coleorhiza, esto
forma la raíz en su parte inicial.
- Hojas: Órgano de las plantas especializado en la fotosíntesis que crece en
las ramas o el tallo, generalmente de color verde, ligera, plana y delgada, y
que puede tener diversas formas dependiendo de la especie.
- Tallo: Este tiene una formación cilíndrica y ramificada de poca longitud
debido a la parte genética de la especie.
- Semillas: Es la pepita cuyo nombre es espermatofitas las cuales están
provistas con todo el material genético que debe emplear el desarrollo de
Tabla 4. Material empleado para los bioensayos realizados con Lactuca sativa L.
MATERIAL IMAGEN
Cajas de Petri de 100 mm de
diámetro
Papel de filtro Whatman Nº3
(o equivalente), 90 mm de
diámetro
Balones aforados de 1000ml
y 100ml
Pipetas aforadas de 0,1, 1, 2
y 5
Pipeteadores
Cuadricula milimetrada como
elemento de medición, Pinzas
84
Bandejas
Bolsas negras
Botellas ámbar 1L y 500ml
Beaker, erlenmeyer
y embudos de vidrio
Fuente: Autoras (2009).
3.1.4 Montaje de las pruebas de sensibilidad
Estas pruebas de sensibilidad se llevaron a cabo con el sulfato de Zinc (ZnSO4)
con el fin de garantizar la efectividad de las semillas hacia las pruebas posteriores.
Para esta determinación se realizaron 20 pruebas de sensibilidad, con su
respectivo blanco.
Foto 3. Montaje Pruebas de sensibilidad.
Fuente: Autoras (2009).
85
3.1.4.1 Preparación de las diluciones
Se realizaron diluciones de 0.01ppm, 0.1ppm, 1ppm, 10ppm y 100ppm a partir de
la muestra de Sulfato de Zinc obtenida, para lo cual se empleó el siguiente
esquema:
Diagrama 1. Preparación de las diluciones.
Fuente: Autoras (2009).
Mediante la siguiente ecuación se llevo a cabo la preparación de la solución
patrón:
Por medio de la ecuación:
Fuente: Whitten, Química general
1 hora
1 hora
Agregar a un crisol 2-3 gr de ZnSO4 y
ponerlo en la estufa a 1000C.
Llevar el crisol a un desecador.
Medir en balones aforados las
respectivas concentraciones elegidas:
100, 10, 1, 0.1 y 0.01 ppm.
Llevar los 250ml de ZnSO4 y a un
balón aforado de 1000ml para obtener
una concentración de 1000 ppm.
Medir 1gr de ZnSO4 y agregarlo en
250ml de agua destilada y agitar.
86
Se prosigue a determinar las diluciones tanto para las pruebas de sensibilidad
como para las pruebas con las sustancias puras a partir de la solución patrón.
3.1.4.2 Siembra de semillas
En cada caja de petri se ubica el papel filtro el cual es la cama de las 10 semillas,
colocándolas en una secuencia de 1, 4, 4, 1; como se evidencia en la foto número
cuatro. Cabe mencionar que a cada una de las cajas se le agrega 3ml de la
dilución del Sulfato de Zinc (ZnSO4), respectivamente cada una de las
concentraciones tiene tres repeticiones. Obtenido el montaje las cajas son
llevadas a las bandejas, para ser cubiertas por los forros de color negro y se
almacenan durante 5 días lo que equivale a 120 horas en un lugar con
condiciones estándares de temperatura y humedad.
Foto 4. Elaboración y montaje de la siembra.
Fuente: Autoras (2009).
3.1.4.3 Mediciones de efecto
Al culminar el tiempo establecido previamente de 120 horas se procede a
establecer los diferente mediciones a las estructuras de las semillas, las cuales
pueden estar afectadas por la exposición de las sustancias toxicas. Se determinó
el crecimiento de la radícula y el hipocótilo de cada una de las semillas,
adicionalmente se estableció el número de semillas germinadas y no germinadas.
Foto 5. Medición de los efectos en los organismos.
87
Fuente: Autoras (2009).
3.2 SEGUNDA ETAPA
Antes de realizar cualquiera de las pruebas se tuvieron en cuenta los parámetros
fisicoquímicos: Dureza, pH, y Oxigeno disuelto para garantizar la confiabilidad de
la preparación de las diluciones y así mismo de los resultados.
3.3 TERCERA ETAPA
3.3.1 Montaje de las pruebas de sustancias puras
Estas pruebas para sustancias puras se llevaron a cabo con Cloruro Ferroso
(FeCl2), Cloruro de Bario (BaCl2) y Óxido de Manganeso (MnO2), mediante con el
fin de establecer la CE50, de las semillas. Con respecto a las sustancias para esta
determinación se realizaron 10 pruebas para cada compuesto y su respectivo
blanco. Se establecen la CE50 del Zinc a partir de los resultados obtenidos con el
Sulfato de Zinc (ZnSO4).
Foto 6. Montaje de sustancias puras.
Fuente: Autoras (2009).
88
3.3.2 Preparación de las diluciones
Se realizaron diluciones de 1ppm, 5ppm, 10ppm, 15ppm y 20ppm a partir de la
muestra de Cloruro Ferroso (FeCl2), Óxido de Manganeso (MnO2) y Cloruro de
Bario (BaCl2), para lo cual se empleó el siguiente esquema:
Diagrama 2. Diluciones de las sustancias puras.
Fuente: Autoras (2009).
Este procedimiento se realizo para cada metal por separado; en el caso del
Cloruro de Bario por ser dihidratado, se agregan a un crisol de 2-3 gr y se colocan
en la estufa a 100oC durante una hora, luego se lleva a un desecador durante otra
hora y se sigue con el procedimiento anteriormente mencionado.
3.3.3 Siembra de semillas
En cada caja de petri se ubica el papel filtro el cual es la cama de las 10 semillas,
colocándolas en una secuencia de 1, 4, 4, 1. Cabe mencionar que a cada una de
las cajas se le agregó 3ml de cada una de las diluciones de las sustancias.
Obtenido el montaje las cajas son llevadas a las bandejas, para ser cubiertas por
los forros y se almacenan durante 5 días equivalente a 120 horas.
Medir 1gr de FeCl2, MnO2 y BaCl2,
agregar cada uno en 250ml de agua
destilada y agitar.
Llevar los 250ml de cada metal a un
balón aforado de 1000ml para obtener
una concentración de 1000 ppm.
Medir en balones aforados las
respectivas concentraciones elegidas:
20, 15, 10, 5 y 1 ppm.
89
3.3.4 Mediciones de efecto
Se determinó el crecimiento de la radícula y el hipocótilo de cada una de las
semillas, adicionalmente se estableció el número de semillas germinadas y no
germinadas.
3.3.5 Caracterización del vertimiento
Para determinar las características fisicoquímicas provenientes de la industria
galvánica, se realizaron pruebas in-situ de: Oxigeno disuelto, Temperatura y pH,
para cada una de las piscinas de almacenamiento de los metales pesados (Fe y
Mn).
3.3.6 Montaje de Pruebas del vertimiento
La generación de este tipo de pruebas es proveniente de la industria Galvánica.
Se llevó el vertimiento a un laboratorio certificado Ivonne Bernier (Ver Anexo G)
para determinar la concentración inicial de los metales a estudiar, con el fin de
establecer la CE50, de las semillas con respecto a los vertimientos de Hierro y
Manganeso por lo que se realizaron 5 pruebas por cada uno, cada una de sus
concentraciones incluyendo el blanco como medio de control.
3.3.7 Preparación de las diluciones
Inicialmente se realizaron diluciones de 20ppm, 40ppm, 60ppm, 80ppm y 100ppm
a partir de las muestras; cabe mencionar que estas diluciones se manejaron
volumen/volumen, en este caso de tomo 20ml de vertimiento y 80ml de agua
destilada en un balón aforado de 100ml para la concentración de 20ppm; para la
concentración de 40ppm se tomaron 40ml de vertimiento y 60ml de agua
destilada; para la concentración de 60ppm se tomaron 60ml de vertimiento y 40ml
de agua destilada; para la concentración de 80ppm se tomaron 80ml de
vertimiento y 20ml de agua destilada y para la concentración de 100ppm, se
agrego vertimiento a un balón aforado de 100ppm.
90
3.3.8 Siembra de semillas
En cada caja de petri se ubica el papel filtro el cual es la cama de las 10 semillas,
colocándolas en una secuencia de 1, 4, 4, 1. Cabe mencionar que a cada una de
las cajas se le agregan 3ml de cada una de las diluciones del vertimiento.
Obtenido el montaje, las cajas son llevadas a las bandejas, para ser cubiertas por
los forros y se almacenan durante 5 días lo que equivale a 120 horas.
3.3.9 Mediciones del efecto tóxico
Se determinó el crecimiento de la radícula y el hipocótilo de cada una de las
semillas, adicionalmente se estableció el número de semillas germinadas y no
germinadas.
Metodología: Fase I
91
Fase II
92
Fase III
93
Fase IV
Diagrama 3. Diagrama de flujo de la metodología.
Figura 5. Esquema de plántula de Lactuca sativa L. al finalizar el periodo de
exposición3.4 CUARTA ETAPA
3.4.1 RESULTADOS
Y ANÁLISIS DE
RESULTADOS
A partir del desarrollo de la metodología y etapas establecidas en la realización de
esta investigación, al igual que los criterios generados para esta, se desarrollaron
y emplearon las siguientes pruebas:
Pruebas de sensibilidad con Sulfato de Zinc.
Pruebas con sustancias puras.
94
Pruebas con el vertimiento de Hierro y Manganeso.
En los resultados obtenidos en relación con las pruebas mencionadas
anteriormente, se desarrolló el análisis por cada una de estas como se evidencia a
continuación:
3.4.1.1 Pruebas De Sensibilidad Con Sulfato De Zinc (ZnSO4)
Según la etapa de germinación de las plántulas, probablemente se presenta
mayor sensibilidad al contacto con sustancias tóxicas o agentes externos, los
cuales pueden posibles efectos en el desarrollo de la plántula, la cual se debe
determinar por el tiempo que toma la semilla en germinar. Esta etapa es de gran
importancia para la definición de la duración de las pruebas a realizar; el tiempo
de germinación fue de 120 horas. Al finalizar este periodo se puede realizar
mediciones a esta plántula germinada además de determinar los niveles de
afectación o generación de efectos negativos por el contacto con la sustancia ya
mencionada.
En relación con el proceso de las pruebas de sensibilidad con Sulfato De Zinc
(ZnSO4) se buscó ejecutar la carta de control de la especie en estudio, semilla de
lechuga (Lactuca sativa L.). Según el análisis de estas pruebas se encontró:
- La concentración efectiva media (CE50), que afectaban la especie en un
50% de la población con un valor del 13,7180 ppm.
- La desviación estándar registrada, tomada con la medición de la elongación
de la radícula y el hipocótilo, los cuales fueron tomados cuando la semilla
germinaba después de las 120 horas, estos datos fueron registrados en
milímetros (mm).
- Se determinaron los límites máximos y mínimos de la concentración
efectiva media (CE50) en el desarrollo de las pruebas.
3.4.1.2 Sensibilidad Valor de la concentración efectiva media (CE50)
Por medio de cada una de las pruebas realizadas con Sulfato De Zinc (ZnSO4),
por medio del programa estadístico (PROBIT), se obtuvieron de cada una de las
pruebas fitotóxicas los siguientes resultados (tabla numero 5):
95
Tabla 5. Resultados del CE50 de las pruebas de sensibilidad con ZnSO4.
PRUEBAS CE50 (mg/L) Limite Inferior Limite Superior
1 10,9789 4,2029 16,8949
2 14,0579 8,9769 18,7539
3 23,3969 15,0189 29,2329
4 9,3069 1,3139 16,0639
5 22,9419 18,3539 27,4209
6 13,9009 2,2169 23,1639
7 10,6779 0,2231 19,5169
8 10,3499 2,5791 27,1169
9 16,5459 11,2159 21,5429
10 14,6379 5,9829 22,1889
11 20,5929 12,3159 28,0579
12 11,5809 1,8749 19,6619
13 15,7179 7,4889 22,4639
14 20,0659 12,9529 22,5329
15 11,7989 4,9769 17,7929
16 9,8999 2,8359 15,9569
17 11,4419 4,3759 17,5979
18 7,1559 0,3591 13,4789
19 6,9399 1,6959 11,5389
20 12,3709 6,9459 17,2889
Promedio 13,7180 6,2953 20,4133
Fuente: Autoras (2009).
En la tabla 5 se establecen la CE50 de las pruebas fitotóxicas con Sulfato de Zinc
desarrolladas en este ciclo con sus respectivos limites inferiores y superiores los
cuales se obtuvieron por medio del programa estadístico Probit, se encontró una
CE50 de 13,7180, un límite inferior de 6,2953 y uno superior de 20,4133. Esto
significa que 13,7180 mg/L de Sulfato de Zinc producen el 50% de inhibición de la
elongación de la radícula y del hipocótilo de la semilla expuesto.
3.4.1.3 Carta control para el Sulfato de Zinc
En la gráfica número 1 se representa el comportamiento de la semilla expuesta a
la sustancia de referencia tóxica (Sulfato de Zinc (ZnSO4)) durante las diferentes
pruebas fitotóxicas:
Como se puede observar en la carta control, los datos presentaron una baja
desviación con un valor de 3.83 y un valor promedio de la CE50-120 de 13.7180mg
96
de ZnSO4/L, con un intervalo entre 6.2953 y 20.4133mg de ZnSO4/L. De igual
manera se determino que la batería que presentaba mayor índice en cuanto a la
CE50-120 fue la batería número 3 con un valor de 23.3969mg de ZnSO4/L, mientras
que la que presento un menor índice de CE50-120 fue la batería número 19 con un
valor de 6.9399mg de ZnSO4/L. A partir de estos datos se determinó que la
especie de estudio Lactuca sativa L. a 13. 7180mg de ZnSO4/L presenta un grado
de sensibilidad para que se origine una mortalidad del 50% de los organismos.
Estos valores indican que las pruebas fueron realizadas siguiendo debidamente
los protocolos de ensayo. Además se demostró una eficiente respuesta de los
organismos ante el tóxico de referencia, así como su viabilidad para ser utilizados
con la muestra ambiental de estudio.
97
Gráfica 1. Carta control para el Sulfato de Zinc.
Fuente: Autoras (2009).
98
En la gráfica número 1 se observa que las pruebas toxicológicas con el Sulfato de
Zinc se encuentran dentro de los límites inferior y superior establecidos por lo que
se puede mencionar una estabilidad dentro de la mayoría de las pruebas.
3.4.1.4 Análisis ANOVA para las pruebas fitotóxicas con Sulfato de Zinc
Siguiendo la metodología del protocolo LB07 de “Análisis de Varianza” (Ver Anexo
A), se realizó el análisis correspondiente de varianza para los ensayos sobre
Lactuca sativa L., teniendo en cuenta los resultados en las lecturas de cada una
de las pruebas.
A continuación se puede observar, el desarrollo estadístico en la generación de
Anova, para el Sulfato de Zinc; indicando el número de tratamientos como se
muestra en la tabla 7, de igual forma los resultados estadísticos en esta serie de
pruebas como se muestra en la tabla 8.
Tabla 6. Pruebas de Sensibilidad.
R1 R2 R3
100 8 10 10 28 9,33
10 8 9 8 25 8,33
1 10 8 6 24 8
0,1 7 9 6 22 7,33
0,01 3 3 4 10 3,33
Blanco 0 0 0 0 0
Total 109 36,32
Número de organismos que no germinaronTotal PromedioConcentración
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 7. Tratamientos ANOVA para las pruebas de sensibilidad.
Tratamiento 6
Observaciones 3
Total 18
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 8. Resultados ANOVA para las pruebas de sensibilidad.
F Calculado F teórico
5196.2777778
21.6090473 3.11
Entre grupos
17218.0772889Total
1.8166259261221.79951111Dentro de grupos
39.25555556
Origen de las variaciones Suma de cuadrados Grados de libertad Promedio de cuadrados
Fuente: Autoras (2009).
99
Como se puede observar en la tabla 9 el F (valor calculado para aceptar los
resultados de las pruebas) calculado es mayor que el F (valor establecido a nivel
internacional para pruebas fitotóxicas con semillas) teórico, por consiguiente se
rechaza la hipótesis nula (Ho), y se acepta la hipótesis alterna (H1), determinando
así que las diferentes concentraciones producen efectos distintos en las semillas
de prueba.
Se realizó el mismo análisis para las 20 pruebas, obteniendo:
Tabla 9. Resultados ANOVA para todas las pruebas de sensibilidad.
Número de prueba Fecha F Calculado F Teórico Resultado
1 10/20/2009 21.6090 3.11 Se acepta H1
2 10/20/2009 21.7565 3.11 Se acepta H1
3 10/20/2009 31.1565 3.11 Se acepta H1
4 10/20/2009 59.1065 3.11 Se acepta H1
5 10/20/2009 9.2965 3.11 Se acepta H1
6 10/20/2009 38.2465 3.11 Se acepta H1
7 10/20/2009 29.9665 3.11 Se acepta H1
8 10/20/2009 80.3465 3.11 Se acepta H1
9 10/20/2009 90.2065 3.11 Se acepta H1
10 10/20/2009 73.5465 3.11 Se acepta H1
11 10/20/2009 23.2565 3.11 Se acepta H1
12 10/20/2009 19.8165 3.11 Se acepta H1
13 10/20/2009 14.0065 3.11 Se acepta H1
14 10/20/2009 34.1365 3.11 Se acepta H1
15 10/20/2009 42.4165 3.11 Se acepta H1
16 10/20/2009 37.8665 3.11 Se acepta H1
17 10/20/2009 32.5665 3.11 Se acepta H1
18 10/20/2009 24.0465 3.11 Se acepta H1
19 10/20/2009 56.4865 3.11 Se acepta H1
20 10/20/2009 61.7065 3.11 Se acepta H1
Fuente: Autoras (2009).
La tabla 9 muestra que el F calculado para cada una de las pruebas realizadas, es
mayor al F teórico 3,11, dando como resultado la aceptación de H1, lo cual índica
que al aumentar la concentración de Sulfato de Zinc, aumenta también la
inhibición de las plántulas expuestas, por tanto los datos demuestran confiabilidad
para la CE50 para el Sulfato de Zinc.
100
3.4.1.5 Relación Dosis-Respuesta con Sulfato de Zinc (ZnSO4)
En esta relación se indican las diferencias de porcentaje en la inhibición de la
plántula, cuando se modifican las concentraciones a las que se someten las
semillas, definiendo los efectos que produce cada una de estas concentraciones
(100, 10, 1, 0.1, 0.01 mg/L); dichas concentraciones fueron determinadas por
investigaciones anteriores, las cuales revelan que estos valores promedio se
emplean en tipos de pruebas de investigación como ésta.
En tabla 10 se mencionan los diferentes rangos de germinación determinados por
las diversas concentraciones. Este rango de germinación se determino con base
en el crecimiento de la radícula, y del hipocótilo si son mayores de 3 mm se
considera que la semilla germino.
Tabla 10. Porcentaje de germinación dosis-respuesta.
Concentraciones (ppm) % Germinación
Blanco
0.01
0.1
1
10
100
100
67,84
46,84
40,34
27,5
11,34
Fuente: Autoras (2009).
En la gráfica 2 se observa la diferencia presente entre la reducción de las
concentraciones y los niveles de germinación, en cada una de estas.
Gráfica 2. Comparación dosis-respuesta con Sulfato de Zinc.
101
Fuente: Autoras (2009).
Según los resultados obtenidos en la gráfica 2, se evidencian los niveles de
afectación directa que pueden generar las sustancias tóxicas al interactuar con
semillas como la semilla de lechuga (Lactuca sativa L..). Se observó que a medida
que descienden las concentraciones (100, 10, 1, 0.1, 0.01 y Blanco (ppm)) sus
niveles de germinación se presentan de manera creciente, indicando que en las
concentraciones altas como la de 100 y 10 ppm, estos niveles de germinación se
encuentran entre el 11.34% y 27,5 % los cuales son muy bajos y su afectación
sobre las semillas genera una inhibición alta. De igual modo, genera por medio de
su fitotoxicidad síntomas de necrosis y retraimiento de la plántula reflejándose en
las partes de medición las cuales corresponden a la radícula e hipocótilo.
En la gráfica 2 se pueden evidenciar los diferentes efectos generados por el
agente tóxico, observando que las concentraciones altas en las semillas, generan
una inhibición elevada casi del 90%; por ende se puede identificar la presencia del
pre-tratamiento en la plántula, determinando en la parte superior (punta) de la
radícula y el hipocótilo una quema por la exposición del agente tóxico al semilla.
Sin embargo, en las concentraciones más bajas el porcentaje de germinación se
determinó entre el 70 al 100 con lo cual se puede identificar que la germinación es
directamente proporcional al nivel de la concentración y que esta afecta de forma
directa a las semillas expuestas en la prueba.
Otro aspecto que se observa es que se necesitan altas concentraciones del
compuesto tóxico, para que se evidencien claros niveles de afectación
(fitotoxicidad). Esto se determinó ya que se observa el cambio de tendencia entre
la concentración de 0.01 y 100mg de ZnSO4/L. mientras que de 0.1 y 1mg de
ZnSO4/L. se presenta una afectación mínima.
3.4.1.6 Medición de la radícula y hipocótilo para pruebas de Sulfato de Zinc (ZnSO4)
En el desarrollo de las pruebas de sensibilidad, se empleó como agente tóxico el
Sulfato de Zinc (ZnSO4), para determinar su efecto se hicieron mediciones de la
radícula y el hipocótilo, con el cual se definieron los niveles de afectación en el
crecimiento de la plántula.
102
En la tabla 11 se presentan los datos con énfasis en crecimiento de la radícula y
del hipocótilo en cada una de las 20 pruebas fitotóxicas realizadas.
Tabla 11. Mediciones del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en las pruebas de sensibilidad
(mm).
Prueba Radícula (mm) Hipocótilo (mm)
1 11,000 10,931
2 10,538 10,008
3 10,206 9,959
4 10,448 10,092
5 9,885 9,060
6 8,872 11,384
7 11,058 8,985
8 9,152 9,959
9 10,206 9,813
10 9,487 10,137
11 10,662 11,674
12 12,129 9,842
13 10,630 5,382
14 9,842 6,461
15 9,970 12,822
16 11,503 10,177
17 10,056 8,492
18 8,929 7,179
19 11,401 6,702
20 10,863 8,549
Promedio 10,341 9,380
Fuente: Autoras (2009).
En la tabla 11 se compararon de las longitudes para cada una de las pruebas
tanto para la radícula con el hipocótilo; el promedio para todas las pruebas
fitotóxicas en este ciclo, donde se menciona que la radícula obtuvo un promedio
de 10.341 mm y el hipocótilo un promedio de 9,380 mm con el que se puede
mencionar que el hipocótilo tiene un mayor nivel de afectación que la radícula, la
cual se desarrolla en un porcentaje mayor que el hipocótilo, como se obsrva en la
tabla las pruebas 6 y 18 presentan mayor afectación en la radícula presentando
valores de 8.872 y 8,929 mm respectivamente, para el caso del hipocótilo las
pruebas 13 y 14 presentan una menor elongación, con valores de 5.382 y 6.461
mm respectivamente. La prueba con mayor elongación de la radícula es la número
103
12 con un valor de 12.129mm superando el valor promedio y para el hipocótilo la
prueba 15 presenta el mayor valor el cual es de 12.822mm.
Gráfica 3. Medición del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en las pruebas de sensibilidad.
Fuente: Autoras (2009).
La gráfica 4 muestra la influencia durante todas las pruebas por parte del agente
tóxico y determina la misma intensidad en cada una de ellas, de igual manera el
montaje de las pruebas fitotóxicas se realizó bajo los mismos parámetros; el
crecimiento de la radícula fue mayor presentando un porcentaje entre el 80% y
85%, lo que no ocurrió con el hipocótilo como se evidencia en la gráfica generando
un porcentaje menor de longitud de la semilla. Como se evidencia en la gráfica, los
valores de elongación de la radícula son más constantes durente las 20 pruebas,
caso contrario sucede con el hipocótilo, pues de las pruebas 12 a la 20 disminuye
su valor considerablemente.
3.4.2 ANÁLISIS DE PRUEBAS TÓXICOLÓGICAS DE BARIO, HIERRO Y
MANGANESO A PARTIR DE CLORURO DE BARIO, CLORURO FERROSO Y
ÓXIDO DE MANGANESO
Se determinaron las sustancias a emplear, para cada uno de los elementos, para
el Bario se empleo el Cloruro de Bario (BaCl2) en el caso del Hierro el Cloruro
Ferroso (FeCl2) y en el caso del Manganeso el Óxido de Manganeso (MnO2); los
cuales se eligieron por sus características de concentración, su fácil acceso,
además, de su disponibilidad para la elaboración de las pruebas.
104
3.4.2.1 Bioensayos realizados con sustancias puras
Se procede con el montaje pertinente de las pruebas fitotóxicas, donde se contó
con 10 bioensayos por cada uno de las sustancias puras evaluadas (Bario, Hierro
y Manganeso), estos bioensayos manejan tres réplicas las cuales minimizan y
garantizan los datos obtenidos dentro de cada una de ellas; realizando las
siguientes diluciones (20, 15, 10, 5, 1 y blanco) esta última como sistema de
control del medio de germinación, asegurando el desarrollo de las pruebas de
manera adecuada. Las pruebas se aceptan en primera instancia si no se
presentan anomalías graves dentro del control, en este caso las réplicas del
blanco las cuales no deben presentar una inhibición alta de sus semillas.
3.4.3 VALOR DE LA CONCENTRACIÓN MEDIA DE INHIBICION (CE50) PARA
EL BARIO A PARTIR DE LA SUSTANCIA PURA (BaCl2)
Las pruebas expuestas a continuación se realizaron con el fin de determinar la
CE50, que generan las concentraciones de inhibición media de las semillas frente
al agente tóxico de referencia (Bario) por medio del programa estadístico
(PROBIT). Con el desarrollo de estas pruebas se generó la necesidad de modificar
las concentraciones del agente tóxico, con las concentraciones iníciales de (20,
15, 10, 5 y 1) mg/L. estas concentraciones se prepararon a partir del Cloruro de
Bario (BaCl2).
En la tabla 12 se registra las CE50 determinadas por medio de las pruebas
realizadas con el agente tóxico Bario.
Tabla 12. La CE50 registrada con las pruebas de Bario.
PRUEBAS CE50 (mg/L) Limite Inferior Limite Superior
1 9,133 5,445 12,078
2 13,447 7,692 16,930
3 11,051 5,810 14,480
4 14,482 9,608 16,217
5 12,402 6,942 13,139
6 15,570 8,461 17,141
7 11,597 6,053 14,366
8 15,894 9,574 19,243
9 12,314 7,189 16,931
10 10,417 8,564 12,773
Promedio 12,630 7,533 15,329
105
Fuente: Autoras (2009).
En la tabla 12 se muestran los resultados de las CE50, determinadas por el
programa (PROBIT), revelando las concentraciones en las que las semillas
expuestos a las sustancias tóxicas generan inhibición de más del 50%. De igual
modo se establece el valor promedio de la CE50, con un valor de 12.630 mg/L, y
estableciendo la zona de aceptación con un límite inferior de 7.533 mg/L y límite
superior de 15.329 mg/L; indicando la zona donde se pueden establecer las
diferentes pruebas fitotóxicas para este tipo de sustancia.
3.4.3.1 Carta de control para Bario a partir de la sustancia pura
Por medio de la carta control realizada Gráfica 5, se identifica el comportamiento
de las semillas dentro de la exposición al agente tóxico (Bario), observando la
ubicación de un punto fuera de la zona establecida por los límites superior y el
inferior, sin manifestar una distancia alta de la zona de aceptación, con una
concentración del 9,133 mg/L. En las demás pruebas realizadas, se establece un
comportamiento normal y equilibrado frente a la zona delimitada, es válido hacer
referencia a la prueba 8, ya que desarrolló un nivel elevado de inhibición frente a
las demás, con una concentración del 15.894 mg/L. Esta prueba generó afectación
externa por una concentración mayor del agente tóxico o por afectaciones del
ambiente en el cambio de humedad y temperatura desarrollando un nivel más alto
de inhibición de las semillas. En esta carta control se ejecutaron 10 pruebas
fitotóxicas, garantizando la veracidad de los resultados obtenidos.
106
Gráfica 4. Carta control para el Bario a partir de la sustancia pura.
Fuente: Autoras (2009).
107
3.4.3.2 ANOVA de Bario a partir de la sustancia pura
A continuación se puede observar, el desarrollo estadístico en la generación de
ANOVA, para el Bario a partir de la sustancia pura; indicando el número de
tratamientos como se muestra en la tabla 14, de igual forma los resultados
estadísticos en esta serie de pruebas como se muestra en la tabla 15.
Tabla 13. Pruebas de Bario a partir de la sustancia pura.
R1 R2 R3
20 8 7 9 24 8
15 7 5 6 18 6
10 2 3 2 7 2,33
5 2 1 2 5 1,66
1 1 1 0 2 0,66
Blanco 0 0 0 0 0
Total 56 18,65
Número de organismos que no germinaronTotal PromedioConcentración
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 14. Tratamientos ANOVA para las pruebas de Bario con sustancia pura.
Tratamiento 6
Observaciones 3
Total 18
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 15. Resultados ANOVA para las pruebas de Bario con sustancia pura.
F Calculado F teóricoOrigen de las variaciones Suma de cuadrados Grados de libertad Promedio de cuadrados
Total 168,6610056 17
21,5756532 3,11Dentro de grupos 16,88322778 12 1,406935648
Entre grupos 151,7777778 5 30,35555556
Fuente: Autoras (2009).
Como se puede observar el F calculado es mayor que el F teórico, por
consiguiente se rechaza la hipótesis nula (Ho), y se acepta la hipótesis alterna
(H1), determinando así que las diferentes concentraciones producen efectos
distintos en las semillas prueba.
Para las demás pruebas los resultados se encuentran en la tabla numero 16.
108
Tabla 16. Resultados ANOVA para todas las pruebas de Bario a partir de la sustancia pura.
Número de prueba Fecha F Calculado F Teórico Resultado
1 03/11/2009 21,575 3.11 Se acepta H1
2 03/11/2009 24,795 3.11 Se acepta H1
3 03/11/2009 22,975 3.11 Se acepta H1
4 03/11/2009 28,875 3.11 Se acepta H1
5 03/11/2009 23,25 3.11 Se acepta H1
6 03/11/2009 22,53 3.11 Se acepta H1
7 03/11/2009 22,23 3.11 Se acepta H1
8 03/11/2009 21,805 3.11 Se acepta H1
9 03/11/2009 20,61 3.11 Se acepta H1
10 03/11/2009 21,075 3.11 Se acepta H1
Fuente: Autoras (2009).
3.4.3.3 Relación dosis-respuesta para el Bario
En el análisis referente a las dosis administradas del agente tóxico y la exposición
generada frente a las semillas, se obtuvieron diferentes niveles de germinación
establecidos en la tabla número 17.
Tabla 17. Paralelo de concentración Vs germinación.
5 59,33
1 77,16
Blanco 100
20 15,16
15 27.50
10 40,33
Concentraciones (ppm) % Germinación
Fuente: Autoras (2009).
Los resultados obtenidos, nos indican el que porcentaje de germinación cambia
notablemente con la modificación de las concentraciones de las pruebas
realizadas con el agente tóxico (Bario), además de establecer que la relación
dosis-respuesta es directamente proporcional como se nota en la gráfica 6.
Gráfica 5. Dosis-respuesta
109
Fuente: Autoras (2009).
En la gráfica 6 se confrontan las concentraciones realizadas a estas pruebas
fitotóxicas, al mismo tiempo se obtuvo el porcentaje de germinación por cada
prueba y, se determinó el efecto generado a la exposición de las semillas de
lechuga Batavia (Lactuca sativa L..).
Se reafirmó lo mencionado anteriormente que la dosis-respuesta es directamente
proporcional y cuando se aumente las concentraciones de Bario se genera una
inhibición más alta en los semillas expuestos durante las pruebas.
Se observa el cambio de tendencia entre las concentraciones 1 y 10mg de
BaCl2/L. mientras que entre las concentraciones de 1 y 5 la afectación es la que
presenta un menor valor.
3.4.3.4 Mediciones de la longitud de la radícula y el hipocótilo para el Bario
Las diferentes mediciones aplicadas a la radícula y al hipocótilo, fue una de las
fases de mayor importancia en la obtención de los resultados, se pudo determinar
los efectos, que puede desencadenar el agente tóxico en los semillas expuestos
en cada una de las concentraciones y por ende en cada una de las pruebas.
En la tabla 18 se muestran las mediciones de la radícula y del hipocótilo
generando un promedio de crecimiento de cada uno de ellos, a partir del cual se
puede observar que el hipocótilo tuvo un promedio de 14,489 mm y la radícula uno
110
de 13.741 mm indicando que se generó una mayor afectación al radícula que al
hipocótilo durante este ciclo de pruebas y en complemento de esta se desarrolla la
gráfica 8, en la cual se puede observar las diferencias entre los datos de las
pruebas realizadas con el Bario a partir de la sustancia pura.
Tabla 18. Mediciones del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en pruebas con Bario a partir
de la sustancia pura (mm).
Prueba Radícula (mm) Hipocótilo (mm)
1 13,500 13,575
2 13,24 15,525
3 13,54 13,45
4 14,955 15,945
5 12,965 13,445
6 14,785 15,265
7 12,285 13,275
8 14,78 14,69
9 12,705 14,99
10 14,655 14.73
Promedio 13,741 14,489
Fuente: Autoras (2009).
Gráfica 6. Medición del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en pruebas de Bario a partir de
la sustancia pura (mm).
Fuente: Autoras (2009).
La gráfica número 8 permite desarrollar la comparación de la elongación de la
radícula y del hipocótilo observando dos zonas, en la primera se observa que la
111
medición de la radícula es menor a la del hipocótilo y en la segunda zona indica
que la radícula tiene casi la misma medición que el hipocótilo y se reafirma que en
este tipo de pruebas se afecta más la radícula que el hipocótilo durante todas las
pruebas.
Para la elongación de la radícula se observa que a pesar de tener un valor
relativamente constante la prueba número 9 presenta una menor elongación con
un valor de 12.705mm y la prueba 4 presenta la mayor elongación con un valor de
14.965mm; para el caso del hipocótilo la prueba número 7 presenta una menor
elongación con un valor de 13.275mm y la prueba número 2 presenta una mayor
elongación con un valor de 15.525 como se aprecia en la gráfica.
3.4.4 VALOR DE LA CONCENTRACIÓN MEDIA DE INHIBICION (CE50) PARA
EL HIERRO A PARTIR DE LA SUSTANCIA PURA (FeCl2)
Estas pruebas se realizaron con el fin de determinar la CE50 de los semillas
expuestos frente al agente tóxico, el Hierro, a continuación se delimita las
diferentes CE50 establecidas por cada una de las pruebas con el programa
estadístico (PROBIT).
Tabla 19. Inhibición media de la población afectada con Hierro a partir de la sustancia pura.
PRUEBAS CE50 (mg/L) Limite Inferior Limite Superior
1 4,632 0,136 7,310
2 1,370 0,157 2,605
3 2,778 0,935 4,805
4 0,596 0,208 5,744
5 0,666 0,180 2,950
6 3,722 1,559 6,870
7 1,499 1,184 3,130
8 2,600 2,310 4,184
9 0,601 0,345 1,535
10 1,549 1,274 3,171
Promedio 2,001 0,828 4,230
Fuente: Autoras (2009).
En la tabla número 19 se muestran los resultados obtenidos de la CE50 de las
semillas expuesto durante este ciclo de pruebas fitotóxicas se puede observar en
los resultados, para esta fase, la cual fue de 2.001 mg/L, con un límite mínimo de
112
0.828 mg/L y uno máximo de 4.230 mg/L, lo cual indica que a 2.001 mg/L de
Hierro genera la inhibición de la mitad de las semillas; de igual modo la inhibición
de la mitad de las semillas para este agente tóxico se establecerá en una zona
con límite inferior de 0.828 mg/L y uno superior de 4.230 mg/L. A partir de lo
mencionado se presenta la carta de control para el Hierro.
3.4.4.1 Carta de control del Hierro a partir de la sustancia pura
En la realización de la carta control Gráfica 9 de Hierro a partir de la sustancia
pura se establece la zona de límites la cual se constituyó entre 0.828 y 4.230
mg/L, en esta zona se puede prestar atención al comportamiento adecuado de las
pruebas, identificando la prueba 1 la cual se encuentran fuera de esta zona, posee
un valor de 4,632 mg/L; esta prueba generó mayor resistencia frente al agente
tóxico por lo cual se amplió su concentración de inhibición media de la elongación
de la radícula y del hipocótilo a una mayor que las demás pruebas.
Se aprecia que la batería con menor resistencia al tóxico es la número 4 con un
valor de 0.596mg de FeCl2/L.
Con estas pruebas se determino que 2.001mg de FeCl2/L. originan un 50% de
mortalidad de la especie en estudio.
113
Gráfica 7. Carta Control para Hierro a partir de la sustancia pura.
Fuente: Autoras (2009).
114
3.4.4.2 ANOVA de Hierro a partir de la sustancia pura
A continuación se puede observar, el desarrollo estadístico en la generación de
ANOVA, para el Hierro a partir de la sustancia pura; indicando el número de
tratamientos como se muestra en la tabla 21, de igual forma los resultados
estadísticos en esta serie de pruebas como se muestra en la tabla 22.
Tabla 20. Pruebas de Hierro a partir de la sustancia pura.
R1 R2 R3
20 8 7 9 24 8
15 7 6 6 19 6,33
10 2 3 4 9 3
5 2 2 3 7 2,33
1 1 1 0 2 0,66
Blanco 0 0 0 0 0
Total 61 20,32
Concentración Número de organismos que no germinaron
Total Promedio
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 21. Tratamientos ANOVA para las pruebas de Hierro con sustancia pura.
Tratamiento 6
Observaciones 3
Total 18
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 22. Resultados ANOVA para pruebas de Hierro a partir de la sustancia pura.
F Calculado F teórico
21,5897678 3,11Dentro de grupos 16,70544444 12 1,39212037
Total 166,9832222 17
Entre grupos 150,2777778 5 30,05555556
Origen de las variaciones Suma de cuadrados Grados de libertad Promedio de cuadrados
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 23. Resultados ANOVA para todas las pruebas de Hierro a partir de la sustancia pura.
115
Número de prueba Fecha F Calculado F Teórico Resultado
1 03/11/2009 21,589 3.11 Se acepta H1
2 03/11/2009 23,449 3.11 Se acepta H1
3 03/11/2009 22,579 3.11 Se acepta H1
4 03/11/2009 31,089 3.11 Se acepta H1
5 03/11/2009 24,739 3.11 Se acepta H1
6 03/11/2009 22,489 3.11 Se acepta H1
7 03/11/2009 22,949 3.11 Se acepta H1
8 03/11/2009 21,369 3.11 Se acepta H1
9 03/11/2009 22,019 3.11 Se acepta H1
10 03/11/2009 22,659 3.11 Se acepta H1
Fuente: Autoras (2009).
Como se puede observar en la tabla 23 el F calculado es mayor que el F teórico,
por consiguiente se rechaza la hipótesis nula (Ho), y se acepta la hipótesis alterna
(H1), determinando así que las diferentes concentraciones producen efectos
distintos en las semillas prueba.
3.4.4.3 Relación dosis-respuesta para Hierro
Al identificar los niveles de germinación de las semillas expuestos al agente tóxico
(Hierro) y al realizar la modificación de la concentración, esta incide en el
porcentaje de germinación como se muestra en la tabla 24.
Tabla 24. Porcentajes de Germinación Vs Concentración.
Blanco 100
10 40,33
5 59,33
1 77,16
Concentraciones (ppm) % Germinación
20 15,16
15 27.50
Fuente: Autoras (2009).
En la gráfica numero 10, se desarrolla como complemento de la tabla número 24
donde se puede visualizar con mayor claridad todos los datos obtenidos en esta
prueba.
116
Gráfica 8. Dosis-Respuesta del Hierro a partir de la sustancia pura.
Fuente: Autoras (2009).
En la gráfica 10 se puede identificar que su comportamiento es inversamente
proporcional, al igual que las demás pruebas, donde se aplica la relación de dosis-
respuesta para cada uno de los agentes, demostrando un comportamiento normal,
indicando una germinación baja en las concentraciones altas como las de 20 y 15
mg/L, en el cual la germinación es menor del 28% como se establece en la tabla
24, la germinación de los semillas expuestos aumenta alcanzando niveles de más
del 77% en las concentraciones de 1 mg/L. La gráfica 10 nos muestra un
comportamiento constante en el aumento de la germinación, indicando que la
semilla de lechuga Batavia (Lactuca sativa L.) es un aceptable bioindicador, ya
que reacciona correctamente a las diferentes concentraciones que afecta a las
semillas expuestas.
3.4.4.4 Mediciones de la longitud de la radícula y el hipocótilo para el Hierro a partir de la sustancia pura
Las mediciones se realizan directamente en dos partes de la semilla como lo son:
la radícula y el hipocótilo, los cuales pueden sufrir cambios en su estructura, como
disminución en su tamaño, retraimiento de la plántula e inhibición de la semilla.
Dicha medición de las semillas en esta fase de la investigación indica los efectos
117
fitotóxicos que desarrollan estos al tener contacto con el agente tóxico; el
promedio de longitud de la radícula e hipocótilo se registran en la tabla número 25.
Tabla 25. Mediciones del crecimiento de la radícula y el hipocótilo en las pruebas con Hierro a
partir de la sustancia pura.
Prueba Radícula (mm) Hipocótilo (mm)
1 14,000 17,000
2 11,73 10,29
3 13,89 14,11
4 15,26 17,45
5 12,72 11,350
6 15,75 16,68
7 11,15 14,57
8 15,54 15,75
9 11,92 11,86
10 15,15 14,9
Promedio 13,711 14,396
Fuente: Autoras (2009).
A través del análisis de datos, se indica un promedio de longitud lograda por la
totalidad de las pruebas realizadas con este tipo de semillas, determinando la
vulnerabilidad de los componentes de las semillas y generando un mayor nivel de
toxicidad en el hipocótilo el cual desarrolló un promedio de 14.396 mm frente al
alcanzado por la radícula con un valor de 13.711 mm. Con estos datos se afirma
que este tipo de toxico genera mayor alteración en la radícula que en el hipocótilo
al finalizar este ciclo de pruebas.
Al observar la gráfica 12, se evidencia la comparación de la radícula e hipocótilo
en las diferentes pruebas realizadas, indicando que el Hierro afecta en mayor
porcentaje a la radícula que al hipocótilo, teniendo en cuenta que la germinación
de las semillas obtuvo un porcentaje inferior. La prueba de mayor elongación del
hipocótilo como se muestra en la gráfica, es la número 4 obtuvo un valor de 17.45
(mm). De igual modo la número 1 y 6 tienen valores cercanos a los anteriores, en
esta gráfica se manifiesta que el comportamiento entre la radícula y el hipocótilo
fue constante y el nivel de longitud del hipocótilo fue mayor que la de la radícula,
aunque en las pruebas 2, 5, 9 y 10 la radícula presenta mayor elongación respecto
al hipocótilo.
118
La radícula presenta menor elongación en la prueba número 7 con un valor de
11.15 mm y una mayor elongación en la prueba número 6 con un valor de
15.75mm; el hipocótilo presenta menor elongación en la prueba 2 con un valor de
10.29mm y una mayor elongación en la prueba número 4 con un valor de
17.45mm.
Gráfica 9. Medición de crecimiento para la radícula y el hipocótilo en pruebas de Hierro a partir de
la sustancia pura.
Fuente: Autoras (2009).
3.4.5 VALOR DE LA CONCENTRACIÓN MEDIA DE INHIBICION (CE50) PARA
EL MANGANESO A PARTIR DE LA SUSTANCIA PURA (MnO2)
Estas pruebas se realizaron con el fin de determinar la CE50 de los semillas
expuestos frente al agente tóxico, el Manganeso, a continuación se delimita las
diferentes CE50 establecidas por cada una de las pruebas con el programa
estadístico (PROBIT).
Tabla 26. Inhibición media de la población afectada con Manganeso a partir de la sustancia pura.
119
PRUEBAS CE50 (mg/L) Limite Inferior Limite Superior
1 18,555 15,674 21,766
2 23,921 20,148 26,765
3 20,537 17,761 24,065
4 25,218 23,535 26,601
5 21,127 18,831 23,219
6 24,407 20,244 27,304
7 18,684 15,800 22,003
8 26,177 21,732 29,109
9 21,015 18,327 23,498
10 18,170 15,905 20,510
Promedio 21,781 18,795 24,484
Fuente: Autoras (2009).
En la tabla 26 se muestran los valores obtenidos de la CE50 de las semillas
expuesto durante este ciclo de pruebas fitotóxicas. Como se puede observar en
los resultados expuestos anteriormente, para esta fase, la cual fue de 21.781
mg/L, con un límite mínimo de 18.795 mg/L y uno máximo de 24.484 mg/L, lo cual
indica que a 21.781 mg/L de Manganeso genera inhibición de la mitad de las
semillas; de igual modo la inhibición de la mitad de las semillas para este agente
tóxico se establecerá en una zona con límite inferior de 18.795 mg/L y uno
superior de 24.484 mg/L. A partir de lo mencionado se presenta la carta de control
para el Manganeso.
3.4.5.1 Carta de control del Manganeso a partir de la sustancia pura
En la realización de la carta control Gráfica 13 de Manganeso a partir de la
sustancia pura se establece la zona de limites la cual se constituyó entre 18.795 y
24.484 mg/L, en esta zona se puede prestar atención al comportamiento
adecuado de las pruebas, identificando la prueba 10 la cual se encuentra fuera de
esta zona, esta prueba género menor resistencia frente al agente tóxico por lo cual
se disminuyó su concentración de inhibición media de la elongación de la radícula
y del hipocótilo a una menor que las demás pruebas.
120
La batería que presento mayor afectación fue la número 8 con un valor de
26.177mg de MnO2/L. mientras que la que presento menor afectación fue la
prueba número 10 con un valor de 18.170mg de MnO2/L.
121
Gráfica 10. Carta Control para Manganeso a partir de la sustancia pura.
Fuente: Autoras (2009).
122
3.4.5.2 ANOVA de Manganeso a partir de la sustancia pura
A continuación se puede observar, el desarrollo estadístico en la generación de
ANOVA, para el Manganeso a partir de la sustancia pura; indicando el número de
tratamientos como se muestra en la tabla 28, de igual forma los resultados
estadísticos en esta serie de pruebas como se muestra en la tabla 29.
Tabla 27. Pruebas de Manganeso a partir de la sustancia pura.
R1 R2 R3
20 8 7 9 24 8
15 7 5 6 18 6
10 2 3 0 5 1,66
5 2 0 1 3 1
1 1 1 0 2 0,66
Blanco 0 0 0 0 0
Total 52 17,32
Concentración Número de organismos que no germinaron
Total Promedio
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 28. Tratamientos ANOVA para las pruebas de Manganeso con sustancia pura.
Tratamiento 6
Observaciones 3
Total 18
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 29. Resultados ANOVA para pruebas de Manganeso a partir de la sustancia pura.
F Calculado F teóricoOrigen de las variaciones Suma de cuadrados Grados de libertad Promedio de cuadrados
Entre grupos 162,4444444 5 32,48888889
21,5816718 3,11Dentro de grupos 18,06471111 12 1,505392593
Total 180,5091556 17
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 30. Resultados ANOVA para todas las pruebas de Manganeso a partir de la sustancia pura.
123
Número de prueba Fecha F Calculado F Teórico Resultado
1 03/11/2009 21,581 3.11 Se acepta H1
2 03/11/2009 25,891 3.11 Se acepta H1
3 03/11/2009 23,121 3.11 Se acepta H1
4 03/11/2009 26,441 3.11 Se acepta H1
5 03/11/2009 21,541 3.11 Se acepta H1
6 03/11/2009 22,351 3.11 Se acepta H1
7 03/11/2009 21,561 3.11 Se acepta H1
8 03/11/2009 23,991 3.11 Se acepta H1
9 03/11/2009 20,951 3.11 Se acepta H1
10 03/11/2009 21,241 3.11 Se acepta H1
Fuente: Autoras (2009).
Como se puede observar en la tabla 30 el F calculado es mayor que el F teórico,
por consiguiente se rechaza la hipótesis nula (Ho), y se acepta la hipótesis alterna
(H1), determinando así que las diferentes concentraciones producen efectos
distintos en las semillas prueba.
3.4.5.3 Relación dosis-respuesta para Manganeso
Al identificar los niveles de germinación de las semillas expuestos al agente tóxico
(Manganeso) y al realizar la modificación de la concentración, esta incide en el
porcentaje de germinación como se muestra en la tabla 31.
Tabla 31. Porcentajes de Germinación Vs Concentración.
20 15,16
15 27.50
Blanco 100
10 40,33
5 59,33
1 77,16
Concentraciones (ppm) % Germinación
Fuente: Autoras (2009).
En la gráfica 14, se desarrolla como complemento de la tabla 31 donde se puede
visualizar con mayor claridad todos los datos obtenidos en esta prueba.
Gráfica 11. Dosis-Respuesta del Manganeso a partir de la sustancia pura.
124
Fuente: Autoras (2009).
En la gráfica 14 se puede identificar que su comportamiento es inversamente
proporcional, al igual que las demás pruebas, donde se aplica la relación de dosis-
respuesta para cada uno de los agentes, demostrando un comportamiento normal,
indicando una germinación baja en las concentraciones altas como las de 20 y 15
mg/L, en el cual la germinación es menor del 28% como se establece en la tabla
31, la germinación de las semillas expuestas aumenta alcanzando niveles de más
del 77% en las concentraciones de 1 mg/L. La gráfica 14 nos muestra un
comportamiento constante en el aumento de la germinación, indicando que la
semilla de lechuga Batavia (Lactuca sativa L.) es un aceptable bioindicador, ya
que reacciona correctamente a las diferentes concentraciones que afecta a las
semillas expuestas.
3.4.5.4 Mediciones de la longitud de la radícula y el hipocótilo para el Manganeso a partir de la sustancia pura
Las mediciones se realizan directamente en dos partes de la semilla como lo son:
la radícula y el hipocótilo, los cuales pueden sufrir cambios en su estructura, como
disminución en su tamaño, retraimiento de la plántula e inhibición de la semilla.
Dicha medición de las semillas en esta fase de la investigación indica los efectos
fitotóxicos que desarrollan estos al tener contacto con el agente tóxico; el
promedio de longitud de la radícula e hipocótilo se registran en la tabla 32.
125
Tabla 32. Mediciones del crecimiento de la radícula y el hipocótilo en las pruebas con Manganeso
a partir de la sustancia pura.
Prueba Radícula (mm) Hipocótilo (mm)
1 13,000 10,150
2 15,01 11,28
3 12,55 8,95
4 14,01 11,04
5 13,44 9,740
6 13,99 10,12
7 14,6 10,57
8 14,19 10,86
9 14,82 11,41
10 14,29 10,41
Promedio 13,990 10,453
Fuente: Autoras (2009).
A través del análisis de datos, se indica un promedio de longitud lograda por la
totalidad de las pruebas realizadas con este tipo de semillas, determinando la
vulnerabilidad de los componentes de las semillas y generando un mayor nivel de
toxicidad en el hipocótilo el cual desarrolló un promedio de 10.453 mm frente al
alcanzado por la radícula con un valor de 13.990 mm. Con estos datos se afirma
que este tipo de toxico genera mayor alteración en el hipocótilo que en la radícula
al finalizar este ciclo de pruebas.
Al observar la gráfica 16, se evidencia la comparación de la radícula e hipocótilo
en las diferentes pruebas realizadas, indicando que el Manganeso afecta en
mayor porcentaje al hipocótilo que a la radícula, teniendo en cuenta que la
germinación de las semillas obtuvo un porcentaje inferior. Las pruebas de mayor
determinación como se muestra en la gráfica es la 2 por su longitud a nivel la
radícula obtuvo un valor de 15.01 (mm). De igual modo la 9 tiene un valor cercano
al anterior, la prueba número 3 es la que presenta menor elongación co un valor
de 12.55mm , el hipocótilo presenta menor elongación en la prueba número 3 con
un valor de 8.85mm y una mayor elongación en la prueba número 9 con un valor
de 11.41mm, igualmente esta gráfica manifiesta que el comportamiento entre la
radícula y el hipocótilo fue constante y el nivel de longitud de la radícula fue mayor
126
que la del hipocótilo, se aprecia que tanto para la radícula como para el hipocótilo
la prueba de menor afectación fue la número 9 y la de mayor fue la número 3.
Gráfica 12. Medición de crecimiento para la radícula y el hipocótilo en pruebas de Manganeso a
partir de la sustancia pura.
Fuente: Autoras (2009).
3.4.6 VALOR DE LA CONCENTRACIÓN EFECTIVA MEDIA (CE50) PARA EL
VERTIMIENTO DE HIERRO
El fin de la obtención de la CE50, es identificar el nivel de inhibición reflejada por
las semillas; dentro de esta investigación se busca definir la CE50, para el
vertimiento de Hierro, proveniente de la industria galvánica, para así evaluar el
efecto que produce en las semillas.
En la tabla 33 se indican los valores obtenidos de la CE50, en las pruebas
realizadas con el programa estadístico (PROBIT), por medio de esta se referencia
los límites inferior, superior, y el promedio de la CE50 para el vertimiento de Hierro.
Tabla 33. Inhibición media para el vertimiento de Hierro.
127
PRUEBAS CE50 (mg/L) Limite Inferior Limite Superior
1 60.967 45.986 82.332
2 59.554 42.850 82.035
3 60.452 45.586 81.762
4 59.919 43.208 86.162
5 62.260 47.155 88.512
Promedio 60.630 44.957 84.160
Fuente: Autoras (2009).
De acuerdo con los datos de la tabla 33 se estableció un promedio de 60.630 mg/L
del vertimiento de Hierro lo cual nos índica que con esta concentración se produce
la inhibición del 50% de la población expuesta y también, se determinó la zona de
aceptación para este tipo de toxico; la zona se encuentra delimitada por un límite
inferior de 44.957 mg/L y uno superior de 84.160 mg/L generando la zona dentro
de la cual se deben ubicar las pruebas para ser aceptadas en el manejo de este
tóxico.
Por medio de los datos de la tabla 33 se realizará la carta control indicando las
pruebas más vulnerables durante la realización de las pruebas fitotóxicas.
3.4.6.1 Carta de control para el vertimiento de Hierro de la Industria
Galvánica
El objetivo de la gráfica 17, es delimitar la zona de aceptación para este tipo de
toxicó, la cual se obtiene con el promedio de la CE50 con un valor de 60.630 mg/L
y desarrollando también un promedio para la CE50 inferior y superior,
encontrándose con los siguientes valores para cada una de ellas, límite inferior
44.957 mg/L y limite superior 84.160 mg/L; se observó que el comportamiento de
las pruebas fue adecuado, registrándose la totalidad de las pruebas dentro de la
zona de aceptación para este tóxico.
En la carta control se observa que la batería número 5 presenta un valor de CE50-
120 mayor de 62.260mg/L y que la prueba número 2 presenta un valor menor de
59.554mg/L.
128
Gráfica 13. Carta control para el vertimiento de Hierro.
Fuente: Autoras (2009).
129
3.4.6.2 ANOVA para el vertimiento de Hierro
A continuación se puede observar, el desarrollo estadístico en la generación de
ANOVA, para el vertimiento de Hierro proveniente de la industria Galvánica;
indicando el número de tratamientos como se muestra en la tabla 35, de igual
forma los resultados estadísticos en esta serie de pruebas como se muestra en la
tabla 36.
Tabla 34. Pruebas del vertimiento de Hierro provenientes de la industria.
R1 R2 R3
100 9 10 9 28 9,33
80 8 8 7 23 7,66
60 3 2 3 8 2,66
40 1 2 2 5 1,66
20 2 0 1 3 1
Blanco 0 0 0 0 0
Total 67 22,31
Total PromedioConcentración Número de organismos que no germinaron
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 35. Tratamientos ANOVA para pruebas del vertimiento de Hierro.
Tratamiento 6
Observaciones 3
Total 18
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 36. Resultados ANOVA para pruebas del vertimiento de Hierro.
F Calculado F teóricoOrigen de las variaciones Grados de libertad Promedio de cuadrados
Entre grupos 220,9444444 5 44,18888889
Suma de cuadrados
21,6142234 3,11Dentro de grupos 24,53322778 12 2,044435648
Total 245,4776722 17
Fuente: Autoras (2009).
Como se puede observar en la tabla 36 el F calculado es mayor que el F teórico,
por consiguiente se rechaza la hipótesis nula (Ho), y se acepta la hipótesis alterna
(H1), determinando así que las diferentes concentraciones producen efectos
distintos en las semillas prueba.
130
Para las demás pruebas, los resultados se encuentran en la tabla 37 realizada a
continuación.
Tabla 37. Resultados ANOVA para todas las pruebas del vertimiento de Hierro.
Número de prueba Fecha F Calculado F Teórico Resultado
1 09/11/2009 21,614 3.11 Se acepta H1
2 09/11/2009 23,144 3.11 Se acepta H1
3 09/11/2009 21,404 3.11 Se acepta H1
4 09/11/2009 22,864 3.11 Se acepta H1
5 09/11/2009 23,544 3.11 Se acepta H1
Fuente: Autoras (2009).
3.4.6.3 Relación dosis-respuesta para vertimiento de Hierro
Con la relación dosis-respuesta del agente tóxico, en este caso el vertimiento de
Hierro de la industria, índica que es directamente proporcional al porcentaje de
germinación con respecto al nivel de la concentración suministrada a las semillas
expuestas en el desarrollo de la pruebas fitotóxicas; por medio de las distintas
concentraciones utilizadas para estas pruebas se desarrollaron diferentes
porcentajes de germinación los cuales se colocan en la tabla 38 realizada a
continuación.
Los valores incluidos en la tabla 38 muestran el porcentaje de germinación en las
diversas concentraciones presentes en el desarrollo de estas pruebas, en las que
se observa aumento en la germinación de las semillas a medida que se reduce la
concentración. Para tener mayor claridad se realizó la gráfica 18.
Tabla 38. Porcentaje de germinación Vs concentración.
Concentraciones (ppm) % Germinación
100 14,33
80 34
60 56
40 78,67
20 90,33
Blanco 100
Fuente: Autoras (2009).
Gráfica 14. Dosis respuesta en pruebas con vertimiento de Hierro.
131
Fuente: Autoras (2009).
Podemos observar que la dosis aplicada en las semillas a medida que disminuye
ejerce un aumento en la germinación de forma ascendente como lo plasma la
gráfica 18; reflejando que la concentración de 100 mg/L, se genera una
germinación del 14.33% y en la concentración más bajas se genera el 90.33% de
germinación.
El porcentaje de germinación presenta una diferencia menor entre las
concentraciones de 20 y 40, mientras que para las concentraciones de 40, 60 y 80
presenta una disminución proporcional al aumento de la concentración.
3.4.6.4 Medición de la Longitud de la radícula y el hipocótilo para vertimiento
de Hierro
Con la longitud obtenida de la radícula e hipocótilo se comprueba los efectos
generados por el agente tóxico (vertimiento de Hierro) y se puede determinar en
cuales desencadenó mayor influencia por parte del agente, identificando
afectación en la estructura de la radícula e hipocótilo durante este proceso, el
resultado de ello se muestra en la tabla 39.
Tabla 39. Mediciones del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en pruebas del vertimiento de
Hierro.
132
Prueba Radícula (mm) Hipocótilo (mm)
1 7,400 6,120
2 8,3 7,07
3 7,86 7,15
4 8,22 7,82
5 11,59 11,020
Promedio 8,674 7,836
Fuente: Autoras (2009).
Según los datos obtenidos en la tabla 39, se ve la afectación de manera
semejante en las extremidades de la plántula, directamente en la longitud de la
radícula y del hipocótilo. Por medio del promedio definido en la tabla 39 se puede
detectar que en el hipocótilo su efecto está en un nivel más alto con un valor de
7.836 mm comparado con la longitud de la radícula la cual tiene un valor de 8.674
mm.
Gráfica 15. Paralelo de la elongación en las diferentes pruebas con el vertimiento de Hierro.
Fuente: Autoras (2009).
Como se ha mencionado la semilla reaccionó tanto en la radícula como en el
hipocótilo, indicando una alteración semejante ante los componentes empleados.
La prueba 5 tuvo un crecimiento mayor tanto en la radícula con un valor de 11.59
mg/L y el hipocótilo con 11.020 mg/L; como lo demuestra esta prueba la diferencia
entre los componentes a la exposición toxica es mínima se mantiene relativamente
constante; las demás pruebas presentan normalidad frente a lo evidenciado por la
133
gráfica, presentan una media de 8.674 mg/L en la radícula y una media de 7,836
mg/L en el hipocótilo.
3.4.7 VALOR DE LA CONCENTRACIÓN EFECTIVA MEDIA (CE50) PARA EL
VERTIMIENTO DE MANGANESO
Por medio de la CE50 se puede determinar las concentraciones medias de
inhibición, es decir las que generan la muerte de la mitad de las semillas; por
medio de la investigación se define la concentración del agente tóxico (vertimiento
de Manganeso) proveniente de la industria galvánica. Este agente permite definir
los efectos a los que está expuesta la semilla durante las pruebas, como se
muestra en la tabla 40.
Tabla 40. Inhibición media de la población para pruebas del vertimiento de Manganeso.
PRUEBAS CE50 (mg/L) Limite Inferior Limite Superior
1 64.074 50.511 83.719
2 64.612 52.022 83.430
3 66.872 53.030 86.478
4 67.723 53.186 87.581
5 66.844 52.535 86.751
Promedio 66.025 52.256 85.591
Fuente: Autoras (2009).
En la tabla 40 se define el promedio de la CE50 con un valor de 66.025 mg/L; esta
concentración índica que el 50% de la población genera inhibición durante el
desarrollo de la pruebas. Se determinó la zona de aceptación para este tipo de
toxicó con un límite inferior de 52.256 mg/L y un límite superior de 85.591 mg/L
estableciendo la zona de ubicación de las diferentes pruebas para este tipo de
toxico.
3.4.7.1 Carta de control para el vertimiento de Manganeso de la Industria
Galvánica
Como se aprecia el la gráfica, la prueba número 4 presenta una mayor valor de la
CE50-120 con 67.723mg/L. y la prueba número 1 presenta una menor con valor
64.074mg/L.
134
Indicando que al 66.025mg/L los organismos de la especie expuesta presentan
mayor sensibilidad.
135
Gráfica 16. Carta control para el vertimiento de Manganeso.
Fuente: Autoras (2009).
136
La realización de la carta de control expuesta en la gráfica 21, permitió establecer
que pruebas se ubican en la zona de aceptación por los límites inferior y superior,
determinados por el programa estadístico (PROBIT), luego del análisis de
inhibición de los semillas; de esta manera y como se puede observar, las primeras
pruebas generaron mayor sensibilidad frente al agente tóxico. En las tres últimas
se evidenció menor sensibilidad en relación a dicho agente tóxico con una
diferencia de 2 mg/L en la concentración media de inhibición.
3.4.7.2 ANOVA para el vertimiento de Manganeso
A continuación se puede observar, el desarrollo estadístico en la generación de
ANOVA, para el vertimiento de Manganeso proveniente de la industria galvánica,
indicando el número de tratamientos, como se muestra en la tabla 42; de igual
forma se muestran los resultados estadísticos en esta serie de pruebas en la tabla
43.
Tabla 41. Pruebas del vertimiento de Manganeso proveniente de la industria.
R1 R2 R3
100 10 9 8 27 9
80 6 5 6 17 5,66
60 3 2 3 8 2,66
40 1 2 3 6 2
20 1 1 0 2 0,66
Blanco 0 0 0 0 0
Total 60 19,98
Número de organismos que no germinaronTotal PromedioConcentración
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 42. Tratamientos ANOVA para pruebas del vertimiento de Manganeso.
Tratamiento 6
Observaciones 3
Total 18
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 43. Resultados ANOVA para pruebas del vertimiento de Manganeso.
137
F Calculado F teóricoOrigen de las variaciones Suma de cuadrados Grados de libertad Promedio de cuadrados
Entre grupos 174 5 34,8
21,5950108 3,11Dentro de grupos 19,3378 12 1,611483333
Total 193,3378 17
Fuente: Autoras (2009).
Como se puede observar en la tabla 43, el F calculado es mayor que el F teórico,
por consiguiente se rechaza la hipótesis nula (Ho), y se acepta la hipótesis alterna
(H1), determinando así que las diferentes concentraciones producen efectos
distintos en las semillas.
Para las demás pruebas los resultados se encuentran en la tabla número 44:
Tabla 44. Resultados ANOVA para todas las pruebas del vertimiento de Manganeso.
Número de prueba Fecha F Calculado F Teórico Resultado
1 09/11/2009 21,595 3.11 Se acepta H1
2 09/11/2009 21,795 3.11 Se acepta H1
3 09/11/2009 21,515 3.11 Se acepta H1
4 09/11/2009 21,735 3.11 Se acepta H1
5 09/11/2009 21,565 3.11 Se acepta H1
Fuente: Autoras (2009).
3.4.7.3 Relación dosis-respuesta para vertimiento de Manganeso
En la tabla número 45 se reúne los datos obtenidos para la CE50, estableciendo el
porcentaje de germinación por cada concentración.
Tabla 45. Porcentaje de germinación Vs concentración
Concentraciones (ppm) % Germinación
100 16,66
80 48,66
Blanco 100
60 67,33
40 90
20 97
Fuente: Autoras (2009).
El porcentaje obtenido de germinación en la prueba con vertimiento de
Manganeso, no manifiesta diferencia en relación con las demás fases de las
diversas pruebas, considerando que a niveles altos de concentración este
porcentaje de germinación es mínimo. Sin embargo, cuando hay modificaciones
138
de la concentración aumenta dicho porcentaje, para mayor claridad, las diferencias
mencionadas se presenta la gráfica 22.
Gráfica 17.Dosis-respuesta del vertimiento de Manganeso.
Fuente: Autoras (2009).
Como se puede observar, al aumentar las concentraciones la germinación es
menor como sucede para 100 mg/L donde la concentración tiene un porcentaje
menor al 20% y las concentraciones más bajas mantienen porcentajes mayores de
germinación casi del 100% en las semillas expuestas.
Los organismos expuestos a las concentraciones de 20 y 40 presentan una
tendencia de germinación bastante cercana mientras que la diferencia se
comienza a hacer notoria entre las concentraciones de 40 y 60.
3.4.7.4 Medición de la longitud de la radícula y el hipocótilo para el
vertimiento de Manganeso
El promedio de longitud de la radícula y del hipocótilo que alcanzan estas semillas
o bioindicadores durante la aplicación de las diferentes pruebas, contribuye a la
definición de la presencia de algún tipo de influencia en la semilla, ya sea por parte
o no del agente tóxico, por esta razón las longitudes de la radícula y del hipocótilo
se establecen dentro de la siguiente tabla como un indicador de la presencia
tóxica.
139
Con los resultados obtenidos en la tabla 46 se estableció el promedio de la
elongación para la radícula y para el hipocótilo indicando que la estructura de la
semilla fue la más vulnerada por la exposición del agente toxico; se determinó que
el hipocótilo fue la estructura de la semilla más afectada al generar un promedio
de 4.278 mm con respecto al de la radícula con un valor de 5.462 mm, lo cual
indica una mayor afectación sobre el hipocótilo por parte del agente tóxico.
Tabla 46. Mediciones del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en pruebas con el vertimiento
de Manganeso.
Prueba Radícula (mm) Hipocótilo (mm)
1 5,380 4,150
2 5,96 3,97
3 5,63 4,78
4 4,43 3,97
5 5,91 4,520
Promedio 5,462 4,278
Fuente: Autoras (2009).
Esta gráfica permite observar el comportamiento de las pruebas ha sido
homogéneo, la radícula tuvo menor afectación que la producida en el hipocótilo,
indicando que la plántula obtuvo una influencia semejante en todas las pruebas,
manejadas con una misma intensidad, identificándonos que en la aplicación de las
pruebas se realizó un adecuado proceso en cada una de estas.
Es notorio que tanto para la elongación de la radícula como la del hipocótilo se ve
más afectada en la prueba número 4.
Gráfica 18. Medición del crecimiento para la radícula y el hipocótilo en pruebas de vertimiento de
Manganeso.
140
Fuente: Autoras (2009).
3.4.8 DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE EFECTO TÓXICO POTENCIAL
Para definir el tipo de tóxico establecido por los vertimientos de la Industria
Galvánica, se determina el índice toxicológico de los vertimientos los cuales se
realizan por medio de cálculos los cuales se realizan a continuación.
3.4.8.1 Índice Toxicológico del Vertimiento de Hierro
Donde:
mesmL
m
mes
L
meses
LQ
t
VQ
/11000
11000
2
2000 33
4231.0
6493.11
1
6493.1)(arg
1630.60
100)(arg
100)(arg
50
IT
LogIT
UTLogIT
UTTóxicaaC
UTTóxicaaC
QCE
UTTóxicaaC
141
Q: Caudal promedio del efluente, (m3/mes) el cual varía según la producción de
la Industria evaluada.
CL 50: Concentración letal media promedio
CT: Carga Toxica, expresada en unidades toxicas
IT: Índice Toxicológico
3.4.8.2 Índice Toxicológico del Vertimiento de Manganeso
Donde:
Q: Caudal promedio del efluente, (m3/mes) el cual varía según la producción de
la Industria evaluada.
CL 50: Concentración letal media promedio
CT: Carga Toxica, expresada en unidades toxicas
IT: Índice Toxicológico
Según los valores de los resultados el índice toxicológico tanto para el vertimiento de Hierro como para el de Manganeso, presenta una carga tóxica despreciable, según los rangos establecidos en la tesis “Implementación de un sistema de alerta de riego toxicológico utilizando Daphnia Pulex para la evaluación de muestras ambientales”, realizada por Escobar Malaver; Pedro Miguel.
mesmL
m
mes
L
meses
LQ
t
VQ
/11000
11000
2
2000 33
4004.0
)5146.11
1
5146.1)(arg
1025.66
100)(arg
100)(arg
50
IT
LogIT
UTLogIT
UTTóxicaaC
UTTóxicaaC
QCE
UTTóxicaaC
142
Tabla 47. Mediciones de los parámetros fisicoquímicos para cada una de las concentraciones
manejadas en las pruebas.
26 Blanco (Agua Destilada) 8.2 11 15.66
ND: No detectable
24 Concentración 80 %V/V de Vertimiento para Fe y Mn 2.5 ND 399.66
25 Concentración 100 %V/V de Vertimiento para Fe y Mn 2.4 ND 474.02
22 Concentración 40 %V/V de Vertimiento para Fe y Mn 2.8 0.3 143.9
23 Concentración 60 %V/V de Vertimiento para Fe y Mn 2.6 0.2 385.2
20 Concentración 20 (mg/L) de MnO2 7.6 5.50 10.42
21 Concentración 20 %V/V de Vertimiento para Fe y Mn 3.1 0.4 117.44
18 Concentración 10 (mg/L) de MnO2 7.6 8.10 11
19 Concentración 15 (mg/L) de MnO2 7.6 7.14 11.5
16 Concentración 1 (mg/L) de MnO2 7.6 9.28 12.08
17 Concentración 5 (mg/L) de MnO2 7.6 8.76 10.96
14 Concentración 15 (mg/L) de BaCl2 7.6 7.23 10.6
15 Concentración 20 (mg/L) de BaCl2 7.7 5.57 13.44
12 Concentración 5 (mg/L) de BaCl2 7.6 8.83 11.06
13 Concentración 10 (mg/L) de BaCl2 7.6 8.12 10.62
10 Concentración 20 (mg/L) de FeCl2 7.6 5.59 10.56
11 Concentración 1 (mg/L) de BaCl2 7.6 9.19 10.36
8 Concentración 10 (mg/L) de FeCl2 7.6 8.18 10.7
9 Concentración 15 (mg/L) de FeCl2 7.6 7.25 10.6
6 Concentración 1 (mg/L) de FeCl2 7.5 9.25 10.92
7 Concentración 5 (mg/L) de FeCl2 7.5 8.79 10.52
4 Concentración 10 (mg/L) de ZnSO4 7.8 8.14 9.93
5 Concentración 100 (mg/L) de ZnSO4 7.8 2.74 12.61
2 Concentración 0.1 (mg/L) de ZnSO4 7.8 10.19 9.49
3 Concentración 1 (mg/L) de ZnSO4 7.9 9.22 9.65
Muestra Núm. Tipo de muestra pH O.D. (mg/L) Dureza (mg CaCO3/L)
1 Concentración 0.01 (mg/L) de ZnSO4 7.8 10.43 9.03
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 48. Resumen resultados de pruebas de sensibilidad con ZnSO4.
143
Valor
13,718
81,000
10,341
9,380
Parámetro
Hipocótilo (mm)
Radícula (mm)
Germinación (%)
CE50 (mg/L)
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 49. Resumen resultados de pruebas de Hierro para la sustancia pura.
Valor
2,001
83,600
13,711
14,396
Parámetro
CE50 (mg/L)
Germinación (%)
Radícula (mm)
Hipocótilo (mm)
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 50. Resumen resultados de pruebas de Bario para la sustancia pura.
Valor
12,630
83,600
13,741
14,489
Parámetro
CE50 (mg/L)
Germinación (%)
Radícula (mm)
Hipocótilo (mm)
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 51. Resumen resultados de pruebas de Manganeso para la sustancia pura.
Valor
21,781
77,400
13,990
10,453
CE50 (mg/L)
Germinación (%)
Radícula (mm)
Hipocótilo (mm)
Parámetro
Fuente: Autoras (2009).
Tabla 52. Resumen resultados de pruebas del vertimiento de Hierro.
Valor
60.630
91.17
8.674
7.836
Parámetro
CE50 (mg/L)
Germinación (%)
Radícula (mm)
Hipocótilo (mm)
Fuente: Autoras (2009).
144
Tabla 53. Resumen resultados de pruebas del vertimiento de Manganeso.
Valor
66.025
90.170
5.462
4.278
Radícula (mm)
Hipocótilo (mm)
Parámetro
CE50 (mg/L)
Germinación (%)
Fuente: Autoras (2009).
145
CONCLUSIONES
- La sensibilidad determinada para la Lactuca sativa L. con la exposición del
agente tóxico Sulfato de Zinc (ZnSO4), se estableció con un valor de 13,781
mg/L, identificando que se encuentra dentro de los rangos obtenidos por
otros investigadores con este tipo de bioindicadores y este tóxico de
referencia como lo muestra la carta control; las diferencias con los valores
obtenidos y los teóricos se deben al manejo de los químicos en las pruebas
realizadas.
- Se estableció por medio de las pruebas de Bario a partir de la sustancia
pura que la concentración de inhibición media (CE50) para este tipo de
agente tóxico es 12,630 mg/L. Dicha concentración no se encuentra en los
límites de las normas con las que se rige el uso y aprovechamiento del
recurso agua como son la resolución 1074 de 1997, el decreto 1594 de
1984, indicando que no cumple con la normatividad para la protección y
supervivencia de la flora y fauna.
- La concentración determinada para el vertimiento de Hierro fue de 82,1
mgFe/L (Ver Anexo G), la determinación de la CE50 obtuvo un valor de
60.630 mg/L, no cumple con lo establecido por la norma.
- También se estableció por medio de las pruebas de Hierro a partir de la
sustancia pura que la concentración de inhibición media (CE50) para este
tipo de agente tóxico es 2,001 mg/L. Dicha concentración no se encuentra
sobre los límites de las normas con las que se rige el uso y
aprovechamiento del recurso agua como son la resolución 1074 de 1997, el
decreto 1594 de 1984, indicando que no cumple con la normatividad para la
protección y supervivencia de la flora y fauna.
146
- La concentración de la CE50 determinada para el vertimiento de Manganeso
de 66.025 mg/L, superando los límites máximos ejercidos por la
normatividad como se contempla en la resolución 1074 de 1997 que indica
un valor de 0,112 mg/L para este tipo de contaminante, a pesar del que el
vertimiento antes de realizar las pruebas contaba con una concentración
inicial de 0,342 mgMn/L (Ver Anexo G).
- Se estableció por medio de las pruebas de Manganeso a partir de la
sustancia pura que la concentración de inhibición media (CE50) para este
tipo de agente tóxico es 21,781 mg/L. Dicha concentración no se encuentra
en los límites de las normas con las que se rige el uso y aprovechamiento
del recurso agua como son la resolución 1074 de 1997, el decreto 1594 de
1984, indicando que no cumple con la normatividad para la protección y
supervivencia de la flora y fauna.
- Con la finalización de la investigación se concluye que la relación
concentración vs porcentaje de inhibición es directamente proporcional,
indicando que en presencia de concentraciones altas los niveles de
inhibición son mayores en las semillas expuestas; a diferencia de la relación
concentración vs elongación de plántula (radícula y hipocótilo), presentando
diferentes variaciones ya que estas son inversamente proporcionales,
dependiendo de las cualidades del contaminante se puede enseñar las
partes de mayor afectación dentro de las semillas, evidenciando el efecto
que tiene las concentraciones altas con la reducción en el crecimiento de
las semillas expuestas.
- Se puede interpretar también que a medida que se garantice la reducción
de la concentración del contaminante en el vertimiento se aumentará el
nivel de la CE50 para las semillas expuestas en los ensayos de toxicidad,
pues la concentración de Manganeso en el vertimiento es mucho menor
que la de Hierro pero aun así las semillas crecieron mejor.
147
- Se concluye que en todos los ensayos de toxicidad desarrollados durante la
investigación se dio una relación directamente proporcional frente a los
niveles de concentración de los contaminantes y el porcentaje de
germinación el cual se afectaba con los cambios de concentraciones a
niveles más altos se bajaban los niveles de germinación de las semillas.
- Durante el análisis de la elongación de la radícula y del hipocótilo se podía
verificar la intensidad del tóxico al generar una inhibición media en la
estructura de los semillas; por medio de ésta afectación a la estructura se
puede establecer que parte de la semilla fue más vulnerable con referencia
al tóxico si se genera mayor inhibición a la radícula o al hipocótilo.
- Durante la realización del análisis de varianza (ANOVA) para cada una de
las pruebas fitotóxicas, se rechaza la hipótesis nula (Ho) y se acepta la
hipótesis alterna (H1), estableciendo que a diferentes concentraciones se
producen efectos distintos en los semillas de prueba, proporcionando de
esta manera un grado de confiabilidad de los resultados obtenidos durante
el desarrollo de las pruebas.
- Según los valores de los resultados el índice toxicológico tanto para el
vertimiento de Hierro como para el de Manganeso, la carga toxica es
despreciable ya que es menor de 1, en el caso de la industria estudiada y
del organismo expuesto, pero a pesar del ello incumplen con la norma, por
lo que se debería pensar en un tratamiento para el agua que se descarga,
pues podría estar estimulando la especie.
- Para la cuantificación de los datos se debe tener en cuenta el número de
organismos que germinan, y no la elongacion de las semillas debido a que
durante la cosecha, se espera que minimo germine el 85% de los
organismos sembrados.
148
RECOMENDACIONES
- Se recomienda la utilización de los ensayos fitotóxicos por ser una
herramientas adecuadas para el diagnostico oportuno de posibles
generaciones de impactos ambientales en el medio ambiente (flora y
fauna), los cuales deben ser implementados en los diferentes sectores
industriales y para nuevos tipos de contaminantes.
- Con el fin de obtener resultados satisfactorios frente a los ensayos de
Fitotoxicidad en vertimientos industriales se debe garantizar la constancia
de la carga contaminante dentro del manejo de los vertimientos ya que
dentro de estas industrias se modifica la concentración la cual depende de
la demanda del producto, lo que indicaría que la totalidad de las pruebas
deben tener las misma concentraciones del contaminante para obtener
resultados específicos en este tipo de vertimiento.
- Para cumplir con la norma se le recomienda a la industria, realizar un
tratamiento al agua proveniente de sus procesos, antes de ser vertida con
contenido de metales a cualquier cuerpo de agua; en el caso de la industria
estudiada específicamente se le recomienda homogenizar la muestra; por
poseer UN pH ácido se DEBE LEVAR A UN PH CERCANO A 10
adicionándole Hidróxido de Sodio para generar la formación de hidróxidos y
hacer que los metales precipiten, posteriormente se le agrega Ácido
Sulfúrico para llevar el pH a 7 y finalmente se filtra la muestra.
149
BIBLIOGRAFIA
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Toxicidad Aguda al Efluente de la PTAR de la Calera Mediante la Utilización de
Semillas de Lactuca Sativa L. Y Propuesta para su Utilización como Agua de
Riegos para Cultivos. Trabajo de grado ingeniero ambiental y sanitario. Bogotá
D.C.: Universidad de La Salle, Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria. 2006.
BULUS ROSSINI, Gustavo Daniel; DIAZ BAEZ, María Consuelo; PICA
GRANADOS, Yolanda; Aseguramiento y Control de Calidad de Bioensayos.
Capitulo 6. Pg. 132, Diciembre 2006.
CAPÓ MARTÍ, Miguel Andrés. Principios de Ecotoxicología: Diagnóstico,
Tratamiento y Gestión del Medio Ambiente, ecotoxicología y toxicología ambiental.
España: Mc Graw-Hill, 2002.
CASTILLO MORALES, Gabriela. Eds. Ensayos Toxicológicos y Métodos de
Evaluación de Calidad de Aguas, conceptos generales. México, 2004.
Centro Panamericano De Ecología Humana y Salud División de Salud Ambiental;
(2003) Introducción a la Toxicología Ambiental. ED. Dra. Lilia, Albert.
Decreto 1594 de 1984, Capítulo IV, artículo 45.
DÍAZ BAEZ, María Consuelo; BUSTOS LÓPEZ, Martha Cristina y ESPINOSA
RAMÍREZ, Adriana Janneth. Pruebas de Toxicidad Acuática: Fundamentos y