Estudio fisiológico de la nitrificación en presencia de 2-Clorofenol utilizando un consorcio nitrificante

En esta tesis se estudió el efecto del 2-clorofenol (2-CP) sobre los procesos de amonio y nitrito oxidación así como el consumo de 2-CP por un consorcio nitrificante, utilizando variables de respuesta como la eficiencia de consumo, el rendimiento de producción y las velocidades específicas de los pr...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: JESUS EMMANUEL PEREZ ALFARO
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2015
País:México
Institución:Universidad Autónoma Metropolitana
Repositorio:Repositorio Institucional de la UAM Iztapalapa
Idioma:español
OAI Identifier:oai:bindani.izt.uam.mx:5q47rn72z
Acceso en línea:https://doi.org/10.24275/uami.5q47rn72z
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:info:eu-repo/classification/LEM/2-Clorofenol
info:eu-repo/classification/LEM/Nitrification
info:eu-repo/classification/LEM/Agua -- Purificación
info:eu-repo/classification/LEM/Nitrificación
info:eu-repo/classification/cti/6
Descripción
Sumario:En esta tesis se estudió el efecto del 2-clorofenol (2-CP) sobre los procesos de amonio y nitrito oxidación así como el consumo de 2-CP por un consorcio nitrificante, utilizando variables de respuesta como la eficiencia de consumo, el rendimiento de producción y las velocidades específicas de los procesos. Para tal propósito este documento se divide en tres etapas principales. En la primera se llevaron a cabo diferentes ensayos en cultivos en lote diseñados para evaluar la actividad de amonio y nitrito oxidación de manera independiente usando amonio o nitrito como fuente de nitrógeno y energía, respectivamente. Posteriormente se evaluó el efecto de diferentes concentraciones de 2-CP (2.5, 5 y 10 mg C-2-CP/l) sobre estas rutas oxidativas y la capacidad del consorcio nitrificante para recuperar la actividad amonio y nitrito oxidante tras el contacto con el 2-CP. La segunda etapa de este estudió se enfocó en evaluar el posible efecto de 5 mg de C-2-CP/l en el transporte de amonio hacia dentro de la célula. Se realizaron experimentos en lote donde la concentración de nitrógeno de amonio (N-NH4 + ) se incrementó de 100 a 200, 300 y 500 mg/l. Con el objetivo de generar mayor información que permitiera determinar si el efecto de 2-CP es a nivel enzimático o de transporte de sustratos, se realizaron ensayos con extractos libres de células. Dichos extractos se obtuvieron a partir del consorcio nitrificante mediante una técnica diseñada en el laboratorio, los extractos conservaron cerca del 80% de la actividad amonio y nitrito oxidante original (en comparación con las células completas) por un periodo de 24 horas. Por último, se evaluó la participación de las enzimas amonio monooxigenasa (AMO) y nitrito oxidoreductasa (NOR) en el consumo de 2-CP. Para lo cual se utilizaron inhibidores específicos de la AMO y NOR (aliltiourea y clorato de sodio respectivamente). Se evaluó además el efecto de la concentración de amonio en el consumo de 2-CP. En la primera etapa se observó en presencia de 2-CP que la amonio oxidación puede ser inhibida totalmente con una concentración de 2.5 mg C-2-CP/l. Por su parte, la nitrito oxidación se inhibió a partir de una concentración de10 mg C2-CP/l, se observó que las velocidades de consumo de nitrito y producción de nitrato disminuyeron más del 50%. Cuando se incubó con 2-CP durante 40 días, se observó que ambas rutas oxidantes pueden restablecerse, pero solo Jesús Emmanuel Pérez Alfaro | X de manera parcial. Para ello se requiere de una fase de retardo que puede ser de hasta 120 horas para la amonio oxidación y de cerca de 50 horas para la nitrito oxidación. Es importante mencionar que el consorcio microbiano presentó la capacidad de consumir el 2-CP independientemente de su concentración inicial, con la previa necesidad de fases de retardo, cuya duración pudiera ser dependiente de la concentración de 2-CP. Los ensayos de la segunda etapa mostraron que con 200 y hasta 500 mg NNH4 + /l, y luego de 48 horas de cultivo, el consorcio microbiano conservó la capacidad de consumir amonio y de oxidarlo a nitrito y nitrato aún en presencia de 5 mg C-2-CP/l. Sin embargo también se observó que las velocidades específicas de consumo de amonio y producción de nitrito y nitrato disminuyeron más del 70% en promedio, lo que podría indicar un daño causado por el 2-CP a nivel de la membrana celular, ya que al parecer el 2-CP altera o detiene el transporte de amonio. En los resultados obtenidos con los ensayos con extracto libres de células a diferencia de los ensayos con las células completas, sí se observó la oxidación de 100 mg N-NH4 + /l en presencia de 5 mg C-2-CP/l de manera inmediata pero también se observó que la velocidad específica de los procesos amonio oxidante y nitrito oxidante puede disminuir hasta 40 y 38% respectivamente en presencia de 2-CP. Por lo anterior puede decirse que el 2-CP podría afectar el proceso amonio oxidante a nivel membrana y a nivel enzimático. Además de los resultados ya descritos, se observó que el consorcio nitrificante tuvo la capacidad de consumir 2-CP en todos los casos y con todas las concentraciones evaluadas, requiriendo de fases de retardo de 12, 15 o hasta 30 días, por lo cual se evaluó la participación de la AMO y NOR en el consumo de 2-CP. En los ensayos con inhibidores específicos de la AMO (aliltiourea) y NOR (clorato de sodio), se observó que la velocidad específica de consumo de 2-CP en ausencia de inhibidores o en presencia de clorato de sodio, no presentó diferencia estadísticamente significativa, es decir la NOR no tiene participación en el consumo de 2-CP. Mientras que al inhibirse la AMO en presencia de aliltiourea, la velocidad específica de consumo de 2-CP disminuyó cerca del 50%, con lo cual se pudo concluir que la AMO podría tener participación importante en la oxidación de 2-CP. También se observó que la Jesús Emmanuel Pérez Alfaro | XI concentración de amonio puede estimular el consumo de 2-CP, ya que al aumentar la concentración de amonio a 500 mg N-NH4 + /l, el consumo de 2-CP cambió drásticamente, pues de requerirse fases de retardo de 12 a 30 días para el consumo total de 5 mg C-2-CP/l, con 500 mg N-NH4 + /l la fase de retardo no fue requerida y el consumo de más del 80% del 2-CP se realizó en un tiempo de 48 horas. Estos resultados pueden contribuir en el entendimiento de los factores que pueden dificultar el tratamiento de aguas residuales con altas concentraciones de amonio y que contengan compuestos semejantes al 2-CP.

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