La respiración microbiana del suelo representa la suma del total de procesos metabólicos que producen CO2 como resultado del consumo de O2 por microorganismos metabólicamente
activos que viven en el suelo (Riffaldi y col., 2006; Lighton, 2008). Los resultados de la respiración microbiana en los diferentes tratamientos durante la primera etapa de experimentación se muestran en la Figura 22. Los resultados obtenidos se establecieron en un limitado número de muestras por tratamiento, por lo cual se mantuvo un manejo meticuloso de estas. Por otra parte, el analizador CA-10 utilizado para determinar el contenido de CO2 fue
debidamente calibrado y demostró tener gran sensibilidad de acuerdo con los resultados obtenidos en otras evaluaciones realizadas en esta investigación. Por lo tanto pudieron observarse las tendencias de producción de CO2 en cada tratamiento.
El contenido de CO2 en el flujo de aire de salida se determinó en un analizador CA-10
La evaluación de la respiración microbiana (en términos de la liberación de CO2) del suelo no
contaminado (libre de HTP) utilizado en este estudio, es estimada en el tratamiento SNC.
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Figura 22.- Actividad respiratoria, Producción de CO2 durante el tratamiento de suelo contaminado
(30,000 ppm HTP). Primera etapa, concentración de fondo (CF) y tratamientos en condiciones de laboratorio: Suelo No Contaminado (SNC), Suelo Estéril Contaminado (SEC), Suelo Recientemente Contaminado (SRC) y Suelo Recientemente Contaminado Estimulado (SRC-E).
El CO2 producido en este tratamiento, representa la mineralización de la materia orgánica
presente en el suelo de manera natural, por lo tanto, el comportamiento de los valores obtenidos en el SNC refleja la producción intrínseca de CO2 en el suelo no-contaminado.
Podemos observar en la Figura 22, que el SNC se mantiene con valores de respiración entre 24 y 55 mg C-CO2 kg-1 24 h-1 en un periodo de 28 días. Estos resultados son semejantes a los
obtenidos por Adams y col. (2002), quienes evaluaron la respiración de distintos suelos contaminados y no contaminados en el estado de Tabasco y reportan datos de producción de CO2 en un suelo no contaminado (Fluvisol Eutrico) ubicado en el campo petrolero Samaria
(perteneciente al municipio de Cunduacán, Tab.) de aproximadamente 60 mg C-CO2 kg-1 24 h-1.
Estos resultados son comparables con lo obtenido por Peña y col. (2007), que reportan valores de respiración de aproximadamente 41.5 ± 4.4 mg C-CO2 kg-1 24 h-1 en un suelo control no
SNC SEC SRC SRC-E 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 CF 3 7 14 21 28 Res pi rac ión m ic rob ian a (m g C -CO 2 Kg -1de s ue lo 24 hr -1) Tiempo (d)
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contaminado con diesel.
En el tratamiento control contaminado (SEC), la liberación de CO2 puede ser atribuida a la
presencia de carbonatos o en el caso de suelos no calcáreos, a la formación abiótica de CO2
por reacciones de descarboxilación química de la materia orgánica (Schinner y col., 1996). Sin embargo, debido a que los resultados de actividad lipasa mencionados anteriormente dejan ver que la actividad microbiana no fue totalmente inhibida, los valores de producción de CO2
pueden deberse, además, a la actividad metabólica de la comunidad microbiana que no fue afectada por la esterilización (Figura 20A). A pesar de lo planteado anteriormente, respecto a este tratamiento control contaminado, podemos observar que los valores de respiración microbiana se mantuvieron bajos respecto a los demás tratamientos contaminados e incluso más bajo que la respiración en el suelo control no contaminado (SNC) evidenciando así la casi nula actividad microbiana. Margesin y col. (2000) reportan valores promedio de hasta 31 mg C- CO2 kg-1 24 h-1 para un suelo contaminado con diesel (5,000 ppm) esterilizado con azida de
sodio (0.5%). Este valor es comparable con los resultados obtenidos en el presente estudio, debido a que la producción de CO2 en el SEC se mantuvo dentro del rango de los 13 a 42 mg
C-CO2 kg-1 24 h-1 durante el periodo de estudio, resaltando que la contaminación fue más alta
(30,000 ppm) y la proporción de azida de sodio fue del 2%. En un estudio realizado por Riffaldi
y col. (2006) se obtuvieron comportamientos similares en la muestra de suelo esterilizado
contaminado evaluado. En contraste, en los tratamientos en donde se adicionaron HTP al suelo fue posible observar valores altos de producción de CO2, respecto al SNC.
En el estudio realizado por Saviozzi y col. (2009), la respiración microbiana en un suelo contaminado no estimulado fue más alta que en el suelo no contaminado durante el periodo de incubación (24 días), debido a la capacidad de los microorganismos para usar los HTP como suministro de C orgánico.
De igual manera, en los resultados obtenidos en el presente estudio, el SRC deja ver la actividad respiratoria de los microorganismos nativos del suelo ante un episodio de contaminación, la cual mantiene una producción de CO2 superior a lo registrado en el SNC,
logrando valores de hasta 86 mg C-CO2 kg-1 24 h-1 (valor máximo) obtenidos a los 21 días y
manteniendo un comportamiento aparentemente constante durante el tiempo que duró el experimento (28 días). Estos valores son superiores a los obtenidos por Peña y col. (2007), debido a que en un suelo contaminado (30,000 ppm diesel) alcanzaron valores de alrederor de 65.1 ± 0.5 mg C-CO2 kg-1 24 h-1. Margesin y col. (2000), de igual manera, valoraron la
capacidad de los microorganismos propios del sitio para la utilización de diesel en un
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de respiración microbiana en el orden de los 46 mg C-CO2 kg 24 h . Este análisis comparativo
indica que el consorcio microbiano presente en el suelo estudiado es capaz de utilizar la nueva fuente de carbono (hidrocarburos contaminantes) logrando una respiración microbiana considerablemente alta.
Simultáneamente, se evaluó el tratamiento de suelo contaminado adicionado con nutrientes (SRC-E), como puede observarse en la Figura 22, este tratamiento logró valores de respiración superiores respecto a los demás tratamientos, registrando su producción máxima a los tres días (411 mg C-CO2 kg-1 24 h-1) mostrando un comportamiento decreciente con el paso del tiempo,
siempre con valores altos de producción de CO2. El seguimiento de la actividad respiratoria en
suelo contaminado bajo tratamiento de bioestimulación ha sido evaluado en diversos estudios. Con base en lo reportado por Margesin y col. (2000), en suelos estimulados con el uso de fertilizantes químicos, obtuvieron valores de respiración bajos respecto a los obtenidos en este estudio (59 mg C-CO2 kg-1 24 h-1). Lo anterior demuestra que el tratamiento de bioestimulación
en el presente estudio favoreció notoriamente la actividad respiratoria de la comunidad microbiana nativa del sitio.
Por otra parte, Riffaldi y col. (2006) demostraron que en un suelo contaminado con hidrocarburos y adicionado con composta (16% C orgánico), la respiración no presentó tendencia a decrecer con el paso del tiempo. Sin embargo, un suelo contaminado adicionado con fertilizante químico presentó valores altos de respiración microbiana durante las tres primeras semanas, y decreció después de los 70 días de tratamiento, e incluso en el caso del trabajo citado, los valores pueden decrecer tanto hasta ser menores que los registrados en un suelo sin bioestimular.
Estos resultados son similares a los obtenidos en la segunda etapa de la experimentación, en donde se evaluó el comportamiento de la respiración microbiana en los tratamientos mantenidos bajo condiciones de intemperie (Figura 23).
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Figura 23.- Actividad respiratoria, Producción de CO2 durante el tratamiento de suelo contaminado
(30,000 ppm HTP). Segunda etapa, suelos en condiciones de intemperismo: Suelo Contaminado Intemperizado (SIC) y Suelo Contaminado Intemperizado (SIC-E) y concentración de fondo (CF).
En la Figura 23 podemos observar que a los 28 días el valor de respiración fue alto en el SIC-E (266 mg C-CO2 kg-1 24 h-1) y muestra una tendencia decreciente hacia el final del periodo de
experimentación (84 días) en donde su valor es incluso menor al obtenido en el SIC. Considerando esto, puede concluirse que la bioestimulación favoreció a la respiración microbiana durante los primeros días, y posteriormente, la producción de CO2 resultó
notoriamente baja. Por otra parte, en el SIC el comportamiento de la respiración se mantuvo constante, con valores dentro del rango de los 61 a 81 mg C-CO2 kg-1 24 h-1, mostrando que la
comunidad microbiana nativa tiene la capacidad de mantener niveles de respiración constantes.
Coeficiente metabólico
El coeficiente metabólico (qCO2) fue calculado en función de la cantidad de C-CO2 liberado por
unidad de biomasa microbiana en el tiempo para inferir el estado metabólico de los microorganismos (Anderson y Domsch, 1993), los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 10. SIC SIC-E 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 CF 28 42 56 70 84 Res pi rac ión m ic rob ian a (m g C -CO 2 kg -1de s ue lo 24 h Tiempo (d)
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esperado en un suelo no-contaminado perteneciente a un pastizal. Este valor es similar al registrado por el tratamiento SNC durante los diferentes tiempos de determinación (14 y 28 días). En el caso de los tratamientos usados para evaluar la biodegradación de HTP (Tabla 10), los valores del coeficiente metabólico qCO2 no incrementaron después de la adición del material
contaminante, lo que se observa en lo registrado por el SRC, el cual mantiene valores bajos de
qCO2.
Tabla 10.- Coeficiente metabólico (qCO2) de los diferentes tratamientos probados en el experimento con
suelos artificialmente contaminado (30,000 ppm).
qCO2 (µg C-CO2 mg-1C-biomasa h-1)
Tratamientos 14 Tiempo (días) 28
SNC* 3.2 2.6 SRC* 2.6 3.0 SRC-E* 9.7 10.0 Tratamientos Tiempo (días) 28 84 SIC* 4.3 4.6 SIC-E* 11.5 2.5
*(SNC) Suelo control sin contaminar, (SRC) Suelo recientemente contaminado, (SRC-E) Suelo recientemente contaminado adicionado con nutrientes, (SIC) Suelo contaminado intemperizado, (SIC-E) Suelo contaminado intemperizado adicionado con nutrientes.
En el tratamiento SRC-E el comportamiento fue distinto, debido a que el qCO2 incrementó
considerablemente después de la adición de los hidrocarburos y nutrientes, obteniendo valores de hasta el triple de lo registrado en el suelo control, el cual se mantuvo aparentemente sin cambios drásticos durante los 28 días de cultivo. Los suelos contaminados mantenidos bajos condiciones de intemperie (Tabla 10), de igual manera, mostraron cambios en el estado metabólico de la comunidad microbiana, resultando en el aumento del qCO2 de cada
tratamiento. En el tratamiento SIC, se observan incrementos de casi el doble de lo registrado en la determinación basal del suelo utilizado, el cual se mantuvo aparentemente constante con el paso del tiempo. Mientras que en el SIC-E se obtuvo un qCO2 cuatro veces mayor a lo
registrado en el basal, el cual tendió a decrecer con el paso del tiempo, llegando a un valor similar al basal (2.5).
En el estudio realizado por Margesin y col. (2000), el qCO2 no se vio afectado por los diferentes
tratamientos del suelo, obteniendo valores de 6.1 para un suelo contaminado (5, 000 ppm) y 7.9 para uno contaminado a la misma concentración y estimulado (C/N = 20). Por su parte, Peña y
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considerablemente después de la adición de gasóleo, teniendo que para la dosis más baja el valor fue casi el doble que el del control y para las dosis más altas este fue cinco veces mayor que en el control. Según Anderson y Domsch (1993), coeficientes metabólicos comparativamente bajos constituyen una característica típica de comunidades microbianas diversas y muy relacionadas entre sí.
En este sentido, con base en los resultados del presente estudio, tanto en los suelos recientemente contaminados como en los intemperizados se observó que en los suelos contaminados sin suplemento de nutrientes, los valores de qCO2 se mantuvieron
considerablemente bajos (2.6 a 4.3 µg C-CO2 mg-1 C-biomasa h-1) respecto a los tratamientos
estimulados, donde la adición de nutrientes provocó el incremento significativo del coeficiente metabólico en los tratamientos.
Estos elevados incrementos en la actividad metabólica pueden ser atribuidos a la presencia de sustratos fácilmente mineralizables, tales como los restos de microorganismos muertos, así como al desarrollo de individuos sobrevivientes a la adición de hidrocarburos, que mostraron un gran incremento en su actividad metabólica debido probablemente a la falta de competencia con otros microorganismos. En otras palabras, indican una situación de estrés desarrollada dentro del ecosistema, que resultó en incremento en el sustrato disponible y/o un cambio en la estructura de la población microbiana.