Comunidades microbianas asociadas a la remoción de fenantreno en suelo: efecto de la aplicación de <i>Medicago sativa</i> L. en el proceso de biorremediación

Abstract

Los hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs) son contaminantes ambientales que llegan al ambiente vía combustión incompleta de crudo de petróleo y derrames accidentales de productos petroquímicos. A nivel ambiental, los PAHs son tóxicos comúnmente encontrados en suelos y sedimentos de zonas industriales, son electroquímicamente estables y pueden ser extremadamente tóxicos, poniendo en riesgo la salud humana y ecológica. Una técnica habitual para remediar zonas contaminadas consiste en la utilización de plantas, estrategia conocida como fitorremediación, que se basa en la acción combinada de las plantas y sus comunidades microbianas asociadas para degradar compuestos tóxicos ubicados en suelos. A fin de evaluar el potencial de la fitorremediación como una estrategia para reducir el impacto del fenantreno en el suelo y el rol de los exudados en el proceso, se analizó en un sistema de diferentes microcosmos la estructura y dinámica de las comunidades microbianas que intervienen en el proceso de rizodegradación y se cuantificó el fenantreno residual, la actividad deshidrogenasa y el número de hongos y bacterias. El capítulo 2 se centró en analizar comparativamente la cinética de la degradación del fenantreno en un suelo artificialmente contaminado e implantado con plántulas de M. sativa así como también evaluar la actividad degradadora de los microorganismos asociados. En el capítulo 3 se caracterizaron las comunidades microbianas de un suelo artificialmente contaminado con fenantreno e implantado con M. sativa y sus variaciones a lo largo del proceso. Por último, en el capítulo 4 se analizó el efecto de extracto de raíces de M. sativa sobre la remoción de fenantreno en un suelo artificialmente contaminado y sobre la comunidad microbiana asociada. Se observó que el tratamiento de fitorremediación estuvo asociado a una mayor riqueza y diversidad bacteriana. Aunque una sucesión de OTUs (Operational Taxonomic Unit) en el tiempo se detectó en los tratamientos, se demostró que las variables riqueza y diversidad están condicionadas por la concentración de fenantreno, que a la vez, según el tratamiento, poseen diferentes comunidades bacterianas. Según lo expuesto, a lo largo del proceso de fitorremediación existen cambios predecibles en la estructura de la comunidad bacteriana que pueden ser de utilidad para mejorar las técnicas de remediación de suelos contaminados con PAHs. En este estudio, la fitorremediación proporcionó una significativa reducción en el contenido de fenantreno en el suelo después de 56 días, con un 0,45 % residual comparado al tratamiento control (4,25 %).

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are environmental pollutants that reach the environment via incomplete combustion of crude oil and accidental spills of petrochemical products. At the environmental level, PAHs are toxic commonly found in soils and sediments of industrial areas, are electrochemically stable and can be extremely toxic, putting human and ecological health at risk. A common technique to remedy contaminated areas is the use of plants, a strategy known as phytoremediation, which is based on the combined action of plants and their associated microbial communities to degrade toxic compounds located in soils. In order to evaluate the potential of phytoremediation as a strategy to reduce the impact of phenanthrene on the soil and the role of exudates in the process, the structure and dynamics of the microbial communities involved in a system of different microcosms were analyzed. The rhizodegradation process and the residual phenanthrene, dehydrogenase activity and the number of fungi and bacteria were quantified. Chapter 2 focused on comparatively analyzing the kinetics of the degradation of phenanthrene in an artificially contaminated soil implanted with M. sativa seedlings as well as evaluating the degrading activity of the associated microorganisms. In Chapter 3, the microbial communities of a soil artificially contaminated with phenanthrene and implanted with M. sativa and its variations throughout the process were characterized. Finally, in chapter 4 the effect of M. sativa root extract on the removal of phenanthrene in an artificially contaminated soil and on the associated microbial community was analyzed. It was observed that the phytoremediation treatment was associated with greater bacterial richness and diversity. Although a succession of OTUs (Operational Taxonomic Unit) in time was detected in the treatments, it was shown that the variables wealth and diversity are conditioned by the concentration of phenanthrene, which at the same time, according to the treatment, have different bacterial communities. According to the above, throughout the phytoremediation process there are predictable changes in the structure of the bacterial community that may be useful to improve the remediation techniques of soils contaminated with PAHs. In this study, phytoremediation provided a significant reduction in the content of phenanthrene in the soil after 56 days, with a 0.45% residual compared to the control treatment (4.25%).