gPC on Kriging using a small initial training data: GSA on PSA

Las pruebas de toxicidad ó bioensayos son experimentos en los cuales el poder o potencia de una sustancia es medido a través de la respuesta de organismos vivos o sistemas vivientes. Es decir,son herramientas de diagnóstico adecuadas para determinar el efecto de agentes físicos y químicos sobre organismos de prueba bajo condiciones experimentales específicas y controladas (Ronco et al., 2004). Un bioensayo típico involucra un estímulo o dosis absorbible que es aplicado a un sujeto cuya respuesta a dicho estímulo es estimada mediante la detección de cambios en alguna característica biológica o en el estado del sujeto, tales como muerte, crecimiento, proliferación, multiplicación, cambios morfológicos, fisiológicos o histológicos (Ronco et al., 2004; Ferrari, 2006).

De manera general, los bioensayos se pueden clasificar de acuerdo a diferentes criterios:

 En función de la duración: ensayos agudos y crónicos. Los ensayos agudos consisten en tiempos de exposición cortos (generalmente de 24 a 96 h) en relación con el periodo de vida del organismo ensayado, y comprenden la exposición a una serie de concentraciones crecientes del tóxico de un nivel tal que se obtenga respuesta. Entre los efectos medidos más habituales (endpoints) se encuentran la mortalidad e inmovilidad. Los ensayos crónicos

miden efectos adversos en una exposición relativamente prolongada a concentraciones subletales.

 En función del método utilizado para incorporar la muestra al sistema de ensayo: ensayo estático, con renovación ó semiestático y de flujo continuo. En los ensayos de tipo estático (sin renovación de agua), los organismos están expuestos a la misma muestra durante todo el ensayo. Si bien son simples y de bajo costo operativo, pueden presentar pérdida de tóxicos por volatilización o adsorción reduciendo su toxicidad aparente, caída en la concentración de oxígeno disuelto, aumento de DBO y son los menos sensibles. En contraposición, los ensayos en sistema de flujo continuo consisten en la renovación continua del medio de exposición, generalmente a través del bombeo con equipamiento especial. Esta metodología provee una evaluación más representativa especialmente porque

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el suministro constante de agua reduce la pérdida de tóxicos por adsorción, volatilización o degradación y se mantienen constantes los niveles de oxígeno disuelto. Sin embargo, este tipo de prueba presenta ciertas desventajas tales como requerimientos de mayores volúmenes de agua y equipamientos como bombas peristálticas de alto costo. Una situación intermedia se presenta en los ensayos semiestáticos (con renovación de agua) en los cuales el medio de exposición se renueva cada 24 h. Se mejoran las condiciones generales del ensayo respecto del estático pero se pierde sensibilidad respecto al de flujo continuo (USEPA, 2002a; 2002b).

Para la selección del organismo prueba se deben cumplir ciertos criterios establecidos internacionalmente que validan los resultados obtenidos en los bioensayos (USEPA 2002a; 2002b; Espina & Vanegas, 2005b; Ferrari, 2006):

- deben tener una amplia distribución geográfica, ser abundantes y de fácil disponibilidad - deben ser sensibles a la contaminación y tolerantes a un amplio intervalo de condiciones ambientales

- deben poder mantenerse en laboratorio para ser utilizados en ensayos tanto agudos como crónicos

- deben tener un tamaño relativamente grande para una conveniente manipulación experimental

- se debe tener un adecuado conocimiento biológico de la especie (fisiológico, genético, reproductivo)

- deben ser especies preferentemente nativas o representativas del ecosistema que recibe el impacto

- deben pertenecer a una población residente de un sitio no contaminado, provenir de distribuidores comerciales o ser cultivados en laboratorio

- las especies de importancia comercial deben ser incluidas como posible organismo de ensayo

No existe una especie estándar única como organismo de prueba para los distintos ecosistemas. Un grupo de especies estándar son las recomendadas para la ejecución de bioensayos normalizados, es decir, siguiendo los protocolos de experimentación estandarizados, y son utilizadas por diversos Organismos de Protección Ambiental como

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USEPA y OECD. Sin embargo, la evaluación ecotoxicológica mediante bioensayos puede utilizar otras especies que deben estar validadas, es decir, deben estar establecidas las diferencias y semejanzas en las respuestas a tóxicos de referencia de la especie utilizada en relación a la estandarizada, bajo un diseño experimental lo más cercano posible al normado (Ferrari, 2006).

Los bioensayos de laboratorio pueden llevarse a cabo utilizando una gran variedad de

estresores. Entre ellos se pueden distinguir aquellos de origen ambiental (temperatura, salinidad, oxígeno disuelto, concentración de amonio, entre otros) y aquellos de origen antrópico (compuestos tóxicos como metales pesados, hidrocarburos, efluentes, entre otros).

En los estudios de contaminación, se reconocen típicamente dos aproximaciones, diferentes pero complementarias, para la caracterización de los efectos biológicos: los ya mencionados ensayos de laboratorio y los estudios a campo ó bioevaluaciones.

Las bioevaluaciones tienen el propósito de investigar la acción de los contaminantes sobre los procesos que operan en el ecosistema. Aunque las pruebas de laboratorio son más fáciles de instrumentar, es posible que se cometan errores al no tener en cuenta que los factores del medio modifican las respuestas de los organismos y que éstos tienen la capacidad de compensar a través de diferentes mecanismos de detoxificación. Por ello es necesario enfatizar la influencia de los factores del medio para poder detectar la acción tóxica de los contaminantes o sus efectos subletales. Este aspecto es crítico en experimentos a largo plazo, donde existe la posibilidad que los organismos expuestos a concentraciones subtóxicas, se adapten o se aclimaten dependiendo de la extensión de su ciclo de vida y del tiempo contemplado de prueba (Espina & Vanegas, 2005a). Por otro lado, si bien se desarrollan en escenarios más reales, se pierden los controles estrictos de la experimentación (Herricks & Schaeffer, 1984).

Todo lo anterior hace evidente la existencia de numerosos y frecuentemente discrepantes criterios sobre la forma de abordar el problema del estudio de la contaminación. La correcta elección del mismo dependerá finalmente del objetivo planteado.

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