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Evaluación del potencial de la biotransformación aerobia como segunda fase después de un tratamiento anaerobio para la biorremediación de suelos contaminados con toxafeno

dc.contributor.advisorArbeli, Ziv
dc.contributor.authorVeloza Mora, Mónica Sofía
dc.contributor.evaluatorVives Florez, Martha Josefina
dc.contributor.evaluatorAcosta Gonzalez, Luis Alejandro
dc.contributor.evaluatorRivera Hoyos, Claudia Marcela
dc.coverage.spatialColombiaspa
dc.date.accessioned2024-11-15T19:48:17Z
dc.date.available2024-11-15T19:48:17Z
dc.date.created2024-07-25
dc.description.abstractEl toxafeno es un insecticida de amplio espectro, el cual fue utilizado para el control de diversas plagas que afectaban cultivos de algodón, cacao, soya entre otros. Éste insecticida presentó características de toxicidad, persistencia, transporte a largas distancias y bioacumulación en organismos vivos, razones por las cuáles fue prohibido a nivel mundial por el Convenio del Estocolmo. La biodegradación de toxafeno por medio de bacterias, se ha evidenciado bajo condiciones anaerobias. Sin embargo, hasta la fecha no hay reportes sobre el destino ambiental de los productos de transformación anaerobia de toxafeno (PTA-toxafeno), lo cuáles principalmente son congéneres del insecticida con menores grados de cloración, especialmente si estos productos están susceptibles a degradación aerobia. Para llenar este vacío de información, el objetivo de este trabajo fue evaluar la transformación aerobia de PTA-toxafeno por medio de cultivos de enriquecimiento con y sin estimulación con camfor. Para el cumplimiento de este objetivo, se estableció un cultivo de enriquecimiento en medio mineral con camfor como única fuente de carbono e inoculado con biosólidos provenientes de la planta de tratamiento de agua residual el salitre-Bogotá. Después de tres transferencias consecutivas del cultivo (usando un inóculo del 10%) a un nuevo medio mineral con camfor, se evaluó la transformación de toxafeno intemperizado (toxafeno extraído de los suelos contaminados) y de los PTA-toxafeno en el mismo medio mineral con y sin la adición de camfor, utilizando como inóculo el cultivo de enriquecimiento degradador de camfor. Los resultados del estudio mostraron la transformación aerobia de los PTA-toxafeno, pero no del toxafeno intemperizado. Además, se evidenció mayor transformación de los congéneres con menores grados de sustitución clorada, comparado con los congéneres con mayor grado de cloración. Asimismo, la transformación de PTA-toxafeno, ocurrió tanto en presencia como en ausencia de camfor, señalando que no es estrictamente necesaria la presencia de este cosustrato para la transformación aerobia de los PTA-toxafeno. Además, debido a que el citocromo p450cam cataliza el primer paso para la degradación de camfor, se evaluó también si la metirapona (inhibidor especifico de citocromo p450), inhibía la transformación de los PTA-toxafeno. Los resultados señalaron una inhibición únicamente en los tratamientos que tenían el cosustrato camfor en el medio, pero no en los cultivos sin la adición de camfor. Esta observación sugiere que la degradación de PTA-toxafeno está catalizado por distintas enzimas en los dos cultivos, lo cual exhibe una posible diversidad de comunidad bacteriana y enzimática en las diferentes condiciones estudiadas. Finalmente, el análisis metagenómico reveló diferencias en la comunidad microbiana, entre los dos cultivos transformadores de PTA-toxafeno, reportando a Vineibacter terrae y Afipia felis como los más abundantes en la comunidad bacteriana que tenían únicamente a los PTA-toxafeno, mientras que Alicycliphilus denitrificans y Sphingopoxys soil fueron los dominantes en presencia de camfor. El presente trabajo de grado es el primer estudio que coloca en evidencia la ventaja de incluir una fase de tratamiento aerobio posterior a un tratamiento anaerobio para la biorremediación de suelos contaminados con toxafenospa
dc.description.abstractenglishToxaphene is a broad-spectrum insecticide, which was used to control various pests affecting cotton, cocoa, soybean crops, among others. This insecticide presented characteristics of toxicity, persistence, long-distance transport and bioaccumulation in living organisms, reasons why it was banned worldwide by the Stockholm Convention. The biodegradation of toxaphene by bacteria has been demonstrated under anaerobic conditions. However, to date there are no reports on the environmental fate of the anaerobic transformation products of toxaphene (PTA-toxaphene), which are mainly congeners of the insecticide with lower degrees of chlorination, especially if these products are susceptible to aerobic degradation. To fill this information gap, the objective of this work was to evaluate the aerobic transformation of PTA-toxaphene by means of enrichment cultures with and without stimulation with camphor. To achieve this objective, an enrichment culture was established in a mineral medium with camphor as the sole carbon source and inoculated with biosolids from the El Salitre-Bogotá wastewater treatment plant. After three consecutive transfers of the culture (using a 10% inoculum) to a new mineral medium with camphor, the transformation of weathered toxaphene (toxaphene extracted from contaminated soils) and PTA-toxaphene was evaluated in the same mineral medium with and without the addition of camphor, using the camphor-degrading enrichment culture as inoculum. The results of the study showed the aerobic transformation of PTA-toxaphene, but not of weathered toxaphene. In addition, greater transformation of congeners with lower degrees of chlorinated substitution was evident, compared to congeners with a higher degree of chlorination. Likewise, the transformation of PTA-toxaphene occurred both in the presence and absence of camphor, indicating that the presence of this cosubstrate is not strictly necessary for the aerobic transformation of PTA-toxaphene. Furthermore, since cytochrome p450cam catalyzes the first step for the degradation of camphor, it was also evaluated whether metyrapone (specific inhibitor of cytochrome p450) inhibited the transformation of PTA-toxaphene. The results indicated an inhibition only in the treatments that had the cosubstrate camphor in the medium, but not in the cultures without the addition of camphor. This observation suggests that the degradation of PTA-toxaphene is catalyzed by different enzymes in the two cultures, which shows a possible diversity of bacterial and enzymatic communities in the different conditions studied. Finally, metagenomic analysis revealed differences in the microbial community between the two PTA-toxaphene transforming cultures, reporting Vineibacter terrae and Afipia felis as the most abundant in the bacterial community that only had PTA-toxaphene, while Alicycliphilus denitrificans and Sphingopoxys soil were the dominant ones in the presence of camphor. This thesis is the first study that highlights the advantage of including an aerobic treatment phase after an anaerobic treatment for the bioremediation of soils contaminated with toxaphene.spa
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0002115101spa
dc.description.degreelevelMaestríaspa
dc.description.degreenameMagíster en Ciencias Biológicasspa
dc.formatPDFspa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameinstname:Pontificia Universidad Javerianaspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional - Pontificia Universidad Javerianaspa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.javeriana.edu.cospa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10554/68703
dc.language.isospaspa
dc.publisherPontificia Universidad Javerianaspa
dc.publisher.facultyFacultad de Cienciasspa
dc.publisher.programMaestría en Ciencias Biológicasspa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2spa
dc.rights.licenceAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional*
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dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectToxafenospa
dc.subjectCultivos de enriquecimientospa
dc.subjectMetagenomicaspa
dc.subjectAerobiospa
dc.subject.armarcMaestría en ciencias biológicas - Tesis y disertaciones académicasspa
dc.subject.armarcBioremediaciónspa
dc.subject.armarcToxafenospa
dc.subject.keywordToxaphenespa
dc.subject.keywordEnrichment culturesspa
dc.subject.keywordMetagenomicsspa
dc.subject.keywordAerobicspa
dc.titleEvaluación del potencial de la biotransformación aerobia como segunda fase después de un tratamiento anaerobio para la biorremediación de suelos contaminados con toxafenospa
dc.title.englishEvaluation of the potential of aerobic biotransformation as a second phase after anaerobic treatment for the bioremediation of toxaphene-contaminated soilsspa
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/masterThesis
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestríaspa

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