Biodegradación anaerobia y aerobia de DDT por fermentación en medio sólido Public Deposited
DDT is an organochlorine pesticide with a high resistance to degradation. Its use has been restricted in many countries because of both the environmental and health damages to which it is related. In Mexico , its use is still common in health campaigns to protect agricultural areas and as result of this, pollution by this compound has been observed in soils and sediments. This study proposes the degradation of DDT by bioaugmentation under anaerobic and aerobic systems in soild fermentation. The study was conducted using an agricultural soil of the Yucatan Peninsula, and texture and nutrients of the soil were characterized prior to the analysis. The sample was artificially contaminated with a known concentration of DDT. A factorial experimental design was carried out and it included the effect of inocula and culture conditions. The response variables were the concentrations of DDT, DDE and DDD, which were measured by gas chromatography. The aerobic inocula consisted of a mixed culture (commercial) and a pure culture of Phanerochaete chrysosporurn. Two culture conditions were tested: (i) aerobic conditions and (ii) an anaerobic pre-treatment in which activated sludges from a treatment plant of a softdrink facility were used, followed by aerobic condition. Total treatment lasted 28 days. Mixed cultures, including anaerobic and aerobic, were adapted to DDT for 40 days. These cultures were fed weekly with nutrients and 0.5 pg of DDT per mi of the culture media. It was demonstrated that degradation of DDT was more efficient with a combination of the anaerobic pre-treatment, and the use of the fungus under aerobic conditions. Maximum degradation was 84%. For DDE, the combined method was also the most suitable, with a 69% of degradation. The statistical analysis of the results for different times of culture showed significant differences during the anaerobic stage (from O to 14 days) and the final concentrations of DDT H(6, N=21) = 13.5152; p = 0.0356, which shows clearly that the efficiency of the anaerobic treatment in the biotransformation of DDT mainly oriented towards the formation of DDD, since an increase in the levels of this compound was obtained during this culture stage. No significant differences in DDE concentration between culture conditions were found; however, a decreasing tendency in concentration was observed during the 28 days treatment of anaerobic-aerobic culture. In order to observe the enzymatic activity related to microorganisms, reductase (qualitatively) and peroxidase (quantitatively) activities were evaluated during the culture. Reductase activity was only detected in the anaerobic stage and this group of enzymes was observed to be intracellular or linked to the membrane. The peroxidase activity present in the aerobic stage came from extracellular extracts. In both cases, a major increase of activity was observed in bioaugmentated culture.
El DDT es un plaguicida organoclorado de alta resistencia a la degradación, su uso se ha restringido en muchos países por los daños ambientales y de salud a los cuales se le asocia. En México su uso es aún común en campañas sanitarias y para la protección de cultivos agrícolas, lo que ha provocado la contaminación por este compuesto principalmente en el suelo. En este trabajo se propone degradar el DDT mediante bioaumentación en sistemas anaerobio y aerobio en fermentación sólida. El estudio se realizó sobre un suelo agrícola de Yucatán, que se caracterizó en cuanto a textura y nutrientes. La muestra se contaminó artificialmente con una concentración conocida de DDT. Se realizó un disetío factorial que incluyó el efecto del inóculo y las condiciones de cultivo. Las variables de respuesta fueron las concentraciones de DDT, DDE y DDD, que se midieron por cromatografia de gases. Los inóculos aerobios evaluados consistieron en un cultivo mixto (comercial) y uno puro de Phanerochaete chrysosporum. Las condiciones de cultivo evaluadas fueron dos: aerobias exclusivamente y un pretratamiento anaerobio en el que se utilizaron Iodos activados provenientes de una planta de tratamiento de una industria refresquera. El período total de tratamiento fue de 28 días. Los cultivos mixtos, tanto aerobios como anaerobios fueron alimentados semanalmente con nutrientes y 0.5~9 de DDT por ml de medio. Se demostró que la degradación del DDT es mejor con la combinación del pretratamiento anaerobio y el uso del hongo en condiciones aerobias. La máxima desaparición alcanzada fue del 84%. Para el caso del DDE, también el método combinado fue el más adecuado logrando una desaparición del 69%. El análisis estadístico de los resultados para diferentes tiempos de cultivo, mostraron diferencias significativas durante la etapa anaerobia ( de O a 14 días) y las concentraciones finales de DDT H(6, N = 21) = 13.5152; p = 0.0356, lo que deja claro la eficiencia del tratamiento anaerobio en la biotransformación del DDT principalmente hacia la formación de DDD ya se que obtuvieron aumentos en la concentración de este compuesto durante esta etapa de cultivo. No se encontró diferencia significativa entre la concentración de DDE ylas condiciones de cultivo, sin embargo, existe una tendencia a la disminución en su concentración durante los 28 días de cultivo anaerobio-aerobio. Con el prop6sito de observar la actividad enzimática adjudicable alos microorganismos se evaluó la actividad reductasa (cualitativamente) y peroxidasa (cualitativamente) durante el cultivo. Se observó que la actividad reductasa, se presenta sólo en la etapa anaerobia y que este tipo de enzimas son intracelulares o asociadas a membrana. La actividad peroxidasa presente en la etapa aerobia, proviene de extractos extracelulares. En ambos casos la mayor espuesta de actividad se obtuvo en el cultivo bioaumentado. Este estudio contribuirá al conocimiento de los efectos esperados al biodegradar un compuesto organoclorado persistente en un sistema de fermentación secuencia1 anaerobia-aerobia en estado sólido.
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