Código Científico Revista de Investigación/ V. 4/ N. E2/ www.revistacodigocientifico.itslosandes.net
ISSN: 2806-5697
Vol. 4 – Núm. E2 / 2023
pág. 1361
Evaluación de la bioabsorcion y biodegradación de plomo y cadmio en
consorcios bacterianos de agua del rio Chibunga Riobamba – Ecuador
Evaluation of the biosorption and biodegradation of lead and cadmium in
bacterial consortia of the Chibunga river water Riobamba - Ecuador
Avaliação da biossorção e biodegradação de chumbo e cádmio em
consórcios bacterianos da água do rio Chibunga, Riobamba - Equador
Curay Yaulema, Carlos Santiago
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
carlos.curay@espoch.edu.ec
https://orcid.org/0009-0005-0946-5298
DOI / URL: https://doi.org/10.55813/gaea/ccri/v4/nE2/223
Como citar:
Curay, C. (2023). Evaluación de la bioabsorcion y biodegradación de plomo y cadmio en
consorcios bacterianos de agua del rio Chibunga Riobamba – Ecuador. Código Científico
Revista de Investigación, 4(E2), 1361-1379.
Recibido: 18/07/2023 Aceptado: 11/08/2023 Publicado: 29/09/2023
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Research Article
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Resumen
Este estudio presenta una investigación que aborda la acumulación de metales pesados en cepas
microbianas en aguas urbanas. Se llevaron a cabo muestreos en cuatro ubicaciones estratégicas
a lo largo del rio Chibunga en Riobamba Provincia de Chimborazo Ecuador, analizando
parámetros físico – químicos Demanda Bioquímica de Oxigeno, pH, Grasas y Aceites,
Tensoactivos, Oxígeno disuelto, Sólidos Totales Suspendidos, Nitratos, Cadmio (Cd) y Plomo
(Pb) en las muestras de agua del rio. Los metales pesados cadmio y plomo fueron objeto de
análisis. El estudio se centró en la determinación de la concentración de estos metales pesados
en cepas bacterianas específicas: Dechloromonas aromatic, Pseudomonas aeruginosa, así
como un consorcio conformado por Dechloromonas aromatica y Pseudomonas aeruginosa.
Los resultados obtenidos en los estudios de biodegradación y la determinación del porcentaje
de pérdida de los metales pesados individuales en soluciones de caldo inoculadas con bacterias
individuales y el consorcio (D. aromatica + P. aeruginosa) arrojaron hallazgos prometedores.
Se destacó la contribución significativa del consorcio bacteriano (D. aromatica + P.
aeruginosa) al lograr una reducción máxima del contenido de metales pesados en un 19%.
Además, se evaluó la eficiencia de la bioacumulación o biodegradación de los metales pesados
en todas las muestras de rio, observando una pérdida porcentual que varió del 19.5 % al
30.77%. Estos resultados indican un importante avance en la comprensión y la aplicación de
consorcios bacterianos para la eliminación efectiva de metales pesados en aguas urbanas. Este
estudio sienta las bases para futuras investigaciones en la optimización de las condiciones de
crecimiento bacteriano con miras a la eliminación de metales pesados en diversos tipos de
aguas y aguas residuales, lo que podría tener un impacto significativo en la calidad del agua y
la gestión ambiental.
Palabras clave: Metales pesados, Biodegradación, Bioacumulación, Dechloromonas
aromatica, Pseudomonas aeruginosa, Calidad del agua, Gestión ambiental.
Abstract
This study presents an investigation that addresses the accumulation of heavy metals in
microbial strains in urban waters. Sampling was carried out at four strategic locations along
the Chibunga river in Riobamba, Chimborazo Province, Ecuador, analyzing physical-chemical
parameters Biochemical Oxygen Demand, pH, Fats and Oils, Surfactants, Dissolved Oxygen,
Total Suspended Solids, Nitrates, Cadmium (Cd) and Lead (Pb) in the river water samples. The
heavy metals cadmium and lead were analyzed. The study focused on the determination of the
concentration of these heavy metals in specific bacterial strains: Dechloromonas aromatic,
Pseudomonas aeruginosa, as well as a consortium formed by Dechloromonas aromatica and
Pseudomonas aeruginosa. The results obtained in the biodegradation studies and the
determination of the percentage loss of individual heavy metals in broth solutions inoculated
with individual bacteria and the consortium (D. aromatica + P. aeruginosa) yielded promising
findings. The significant contribution of the bacterial consortium (D. aromatica + P.
aeruginosa) in achieving a maximum reduction of heavy metal content by 19% was
highlighted. In addition, the efficiency of bioaccumulation or biodegradation of heavy metals
in all river samples was evaluated, observing a percentage loss ranging from 19.5% to 30.77%.
These results indicate an important advance in the understanding and application of bacterial
consortia for the effective removal of heavy metals in urban waters. This study lays the
foundation for future research in optimizing bacterial growth conditions for heavy metal
removal in various types of water and wastewater, which could have a significant impact on
water quality and environmental management.
Keywords: Heavy metals, Biodegradation, Bioaccumulation, Dechloromonas aromatica,
Pseudomonas aeruginosa, Water quality, Environmental management.
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Resumo
Este estudo apresenta uma investigação que aborda o acúmulo de metais pesados em cepas
microbianas em águas urbanas. A amostragem foi realizada em quatro locais estratégicos ao
longo do rio Chibunga, na província de Riobamba, Chimborazo, Equador, analisando os
parâmetros físico-químicos Demanda Bioquímica de Oxigênio, pH, gorduras e óleos,
surfactantes, oxigênio dissolvido, sólidos totais em suspensão, nitratos, cádmio (Cd) e chumbo
(Pb) nas amostras de água do rio. Os metais pesados cádmio e chumbo foram analisados. O
estudo se concentrou na determinação da concentração desses metais pesados em cepas
bacterianas específicas: Dechloromonas aromatica, Pseudomonas aeruginosa, bem como um
consórcio composto por Dechloromonas aromatica e Pseudomonas aeruginosa. Os resultados
obtidos nos estudos de biodegradação e a determinação da perda percentual de metais pesados
individuais em soluções de caldo inoculadas com bactérias individuais e o consórcio (D.
aromatica + P. aeruginosa) mostraram descobertas promissoras. Foi destacada a contribuição
significativa do consórcio bacteriano (D. aromatica + P. aeruginosa) na obtenção de uma
redução máxima de 19% do conteúdo de metais pesados. Além disso, a eficiência de
bioacumulação ou biodegradação dos metais pesados em todas as amostras de rios foi avaliada,
observando-se uma perda percentual que variou de 19,5% a 30,77%. Esses resultados indicam
um avanço importante na compreensão e na aplicação de consórcios bacterianos para a
remoção eficaz de metais pesados em águas urbanas. Este estudo estabelece a base para
pesquisas futuras na otimização das condições de crescimento bacteriano para a remoção de
metais pesados em vários tipos de água e águas residuais, o que poderia ter um impacto
significativo na qualidade da água e na gestão ambiental.
Palavras-chave: Metais pesados, Biodegradação, Bioacumulação, Dechloromonas aromata,
Pseudomonas aeruginosa, Qualidade da água, Gestão ambiental.
Introducción
Latinoamérica, una región caracterizada por su vasta biodiversidad y riqueza hídrica, enfrenta
desafíos crecientes en la gestión y conservación de sus recursos acuáticos. En este contexto,
Ecuador, un país que alberga una porción significativa de la Amazonía y una diversidad de
ecosistemas acuáticos, no es ajeno a los problemas ambientales que afectan la calidad del agua.
(Vista de Macroinvertebrados Acuáticos Como Indicadores de Calidad Hídrica En Áreas de
Descargas Residuales Al Río Quevedo, Ecuador.Pdf, n.d.)La rápida urbanización, el desarrollo
industrial y las prácticas agrícolas intensivas han llevado a una preocupante acumulación de
contaminantes en sus cuerpos de agua, siendo los metales pesados uno de los principales
agentes contaminantes que amenazan la salud pública y la integridad ecológica de la región
(Gualoto & Oña, 2022) (Zarazúa et al., 2013).
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Los metales pesados, como el cadmio y el plomo, derivados de actividades antropogénicas, se
han identificado como contaminantes persistentes que pueden bioacumularse en la cadena
alimentaria, afectando tanto a la fauna acuática como a las comunidades humanas que
dependen de estos recursos. La naturaleza no degradable de estos metales hace que su
persistencia en ecosistemas acuáticos sea un problema de gestión ambiental de primer orden
(Zarazúa et al., 2013).
En este escenario, la biodegradación y bioacumulación emergen como estrategias
prometedoras para abordar la contaminación por metales pesados. Específicamente, cepas
bacterianas como Dechloromonas aromatica y Pseudomonas aeruginosa han mostrado
potencial en la biorremediación de estos contaminantes. Estos microorganismos, al interactuar
con los metales pesados, pueden modificar su estado de oxidación, reduciendo su toxicidad y
facilitando su eliminación del medio ambiente (Veloz & Carbonel, 2018).
El presente estudio se centra en la evaluación de consorcios bacterianos en 4 puntos específicos
a lo largo del rio Chibunga Riobamba, con el objetivo de comprender y optimizar su capacidad
para eliminar eficientemente metales pesados de aguas urbanas (S. E. Pabón et al., 2020). A
través de esta investigación, buscamos sentar las bases para futuras intervenciones que mejoren
la calidad del agua y fortalezcan la gestión ambiental en Ecuador y en la región latinoamericana
en su conjunto (Hansen, 1992).
Metodología
Recolección de Muestras
Se procedió a la recolección de muestras de agua de cuatro ubicaciones estratégicas a lo largo
del rio Chibunga, según se detalla en la Tabla 1.
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Tabla 1
Punto de muestreo
Punto
Coordenadas
msnm
Localización
Punto 1
0745181/9825488
3427
Comunidad Chimborazo
Punto 2
0746663/ 9818439
3240
Parroquia San Juan
Punto 3
0760055 / 9813880
2740
Sector Puente CESA Riobamba, Vía a Yaruquies
Punto 4
0765099 / 9810089
2615
Descarga rio Chibunga a rio Chambo
Nota: Autores (2023)
Se realizó un muestreo simple aleatorio, cada muestra se recogió en botellas esterilizadas de
500 mL. Durante el proceso de recolección, se llevó a cabo mediciones in situ como pH y
oxígeno disuelto. Inmediatamente, las muestras se transportaron al laboratorio y se
mantuvieron en condiciones de refrigeración antes de la evaluación de diversos parámetros
físico-químicos.
Tabla 2
Análisis de las Características Físico-Químicas de las Muestras
No.
Parámetros
Limite Permisible
1
Demanda Bioquímica de Oxigeno
100 mg/L
2
pH
6.5 a 9
3
Grasas y Aceites
0.3 mg/L
4
Tensoactivos
0.5 mg/L
5
Oxígeno disuelto
≤5 mg/L
6
Sólidos Totales Suspendidos
1000mg/L
7
Nitratos
10 mg/L
8
Cadmio (Cd)
0,001 mg/L.
9
Plomo (Pb)
0,001 mg/L
Nota: Autores (2023)
Se sometieron las muestras de agua recolectadas a un análisis de múltiples parámetros físico-
químicos, tal como se detalla en la Tabla 2. Cada uno de estos parámetros se evaluó en
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referencia con los niveles permisibles estipulados en el libro VI, Anexo 1Tabla 3 del TULSMA
(2003) (Ambiente, 2011) .
Metales Pesados y Bacterias Acumuladoras de Metales
Adquisición de Metales Pesados
Los reactivos estándar de grado analítico de metales pesados (cadmio y plomo) se adquirieron
a través de proveedores químicos locales ESPECTROCROM, Proinstra y Sigma Aldrich.
Obtención de Bacterias Acumuladoras de Metales.
Las bacterias acumuladoras de metales pesados (Dechloromonas aromatica y Pseudomonas
aeruginosa) se obtuvieron de SIMED. Estos microorganismos fueron subcultivados en caldo
nutritivo y se mantuvieron bajo condiciones controladas de laboratorio microbiológico (Akhtar
et al., 2013).
Estudios de Acumulación de Metales y su Determinación
Los estudios de acumulación de metales se llevaron a cabo de forma individual para cada tipo
de metal, utilizando caldo nutritivo suplementado con estándares de metales e inoculado con
las bacterias de prueba, ya sea de manera individual o en consorcio. En resumen, se prepararon
100 mL de caldo nutritivo enriquecido con concentraciones iniciales de metales de 500 mg/L
de cadmio. A esta mezcla se le inoculó 1 mL de las bacterias de prueba (Dechloromonas
aromatica); en un segundo matraz de caldo nutriente, se inoculó 1 mL de las bacterias de
prueba (Pseudomonas aeruginosa); y en un tercer matraz de caldo nutriente, se inoculó 1 mL
del consorcio (Dechloromonas aromatica y Pseudomonas aeruginosa). Una prueba
experimental similar se llevó a cabo para el estándar de plomo. Todos los matraces
suplementados con metales e inoculados con las bacterias de prueba se incubaron a 37°C en un
agitador a 120 rpm. Simultáneamente, se realizaron pruebas de control utilizando matraces de
caldo nutritivo con estándar del metal, pero sin la presencia de bacterias de prueba (S. E. Pabón
et al., 2020) (Batallas Valarezo et al., 2021).
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La acumulación de metales por parte de las bacterias de prueba se determinó mediante los
siguientes protocolos. Se tomaron muestras de cada matraz en el momento 0 (cero) después de
la inoculación para registrar la concentración inicial de metal residual y nuevamente después
de 120 horas para registrar la concentración residual final utilizando un espectrofotómetro de
absorción atómica (Bose & Chakraborty, 1957) (González et al., 2004). A partir del matraz de
cultivo, se recolectó la biomasa bacteriana después de centrifugar el caldo. La biomasa
recolectada de cada bacteria de prueba y del consorcio se enjuagó en solución salina tamponada
con fosfato y se secó en un horno de vacío durante 2 a 4 horas (Alzate Luisa, 2021). El
contenido de metales pesados acumulado en la biomasa bacteriana se extrajo mediante
digestión utilizando una mezcla de ácido perclórico y ácido nítrico en una proporción de 1:2.
La biomasa digerida se filtró a través de papel de filtro Whatman y se ajustó el volumen a 50
mL con agua destilada. El contenido de metales pesados se determinó mediante
espectrofotometría de absorción atómica. Se calculó el porcentaje de pérdida de metales
pesados siguiendo el método descrito en trabajos anteriores (Akhtar et al., 2013). La pérdida
de metales pesados se calculó restando el nivel final de metales pesados (nivel residual después
de 96 horas) del nivel inicial de metales pesados (nivel residual en el momento 0). Se realizó
un procedimiento experimental similar para degradar los metales pesados presentes en
muestras de agua de rio recolectadas utilizando consorcios microbianos. (Pauta et al., 2019)
Resultados
Características Físico-Químicas de las Muestras de Agua
Las características físico-químicas de las diversas muestras de agua recolectadas se realizaron
en los puntos descritos en la Tabla 3 respectivamente.
En el caso de las muestras de agua Punto 1 Comunidad Chimborazo se observó que todos los
parámetros analizados se encontraban dentro de los niveles permitidos según lo establecido por
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Tabla 3 del TULSMA (2003). Sin embargo, los metales pesados cadmio y plomo se hallaron
en concentraciones superiores a los límites permitidos
Tabla 3
Resultados de análisis de agua en el Punto 1 Comunidad Chimborazo
No.
Parámetros
Limite Permisible
Valor
1
Demanda Bioquímica de Oxigeno
100 mg/L
3 mg/L
2
pH
6.5 a 9
8
3
Gasas y Aceites
0.3 mg/L
0.07 mg/L
4
Tensoactivos
0.5 mg/L
0.028 mg/L
5
Oxígeno disuelto
≥5 mg/L
7.6 mg/L
6
Sólidos Totales Suspendidos
1000mg/L
108 mg/L
7
Nitratos
10 mg/L
1.55 mg/L
8
Cadmio (Cd)
0,001 mg/L.
0,001 mg/L.
9
Plomo (Pb)
0,001 mg/L
0.003 mg/L
Nota: Autores (2023)
Resultados prácticamente similares se obtuvieron en cuanto a las características físico-
químicas de las cinco muestras de agua. No obstante, se detectaron variaciones significativas
en los tipos de metales y sus contenidos entre las tres categorías de muestras de agua sometidas
a prueba. Por ejemplo, en el caso del Punto 2 Parroquia San Juan, las muestras de agua
mostraron valores dentro de los rangos permitidos para los parámetros físico-químicos, pero se
encontraron concentraciones elevadas de los metales pesados cadmio y plomo.
Tabla 4
Resultados de análisis de agua en el Punto 2 Parroquia San Juan
No.
Parámetros
Limite Permisible
Valor
1
Demanda Bioquímica de Oxigeno
100 mg/L
4 mg/L
2
pH
6.5 a 9
8.1
3
Gasas y Aceites
0.3 mg/L
0.14 mg/L
4
Tensoactivos
0.5 mg/L
0.035 mg/L
5
Oxígeno disuelto
≥5 mg/L
7.4 mg/L
6
Sólidos Totales Suspendidos
1000mg/L
390 mg/L
7
Nitratos
10 mg/L
2.14 mg/L
8
Cadmio (Cd)
0,001 mg/L.
0,001 mg/L.
9
Plomo (Pb)
0,001 mg/L
0.003 mg/L
Nota: Autores (2023)
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Por su parte, las muestras de agua recolectadas en el Punto 3 Sector Puente CESA Riobamba,
Vía a Yaruquies también cumplieron con los niveles permisibles para todos los parámetros
físico-químicos, pero se evidenció que los metales pesados cadmio y plomo excedieron los
límites establecidos, como se describe en la Tabla 5. En cuanto a las características físico-
químicas Punto 4 Parroquia San Luis se encontraron dentro de los límites permitidos, a pesar
de que los metales pesados superaron los niveles permisibles, como se muestra en la Tabla 5.
Tabla 5
Resultados de análisis de agua en el Punto 3 Sector Puente CESA Riobamba, Vía a
Yaruquies
No.
Parámetros
Limite
Permisible
Valor
1
Demanda Bioquímica de Oxigeno
100 mg/L
14 mg/L
2
pH
6.5 a 9
8.4
3
Gasas y Aceites
0.3 mg/L
0.14 mg/L
4
Tensoactivos
0.5 mg/L
0.534 mg/L
5
Oxígeno disuelto
≥5 mg/L
7.1 mg/L
6
Sólidos Totales Suspendidos
1000mg/L
790 mg/L
7
Nitratos
10 mg/L
3.23 mg/L
8
Cadmio (Cd)
0,001 mg/L.
0,002 mg/L.
9
Plomo (Pb)
0,001 mg/L
0.0055 mg/L
Nota: Autores (2023)
De la misma manera, las muestras recolectadas en el Punto 4 Descarga rio Chibunga a rio
Chambo cumplieron con los niveles permisibles para todos los parametros parámetros físico-
químicos, pero se evidenció que los metales pesados cadmio y plomo excedieron los límites
establecidos, como se describe en la Tabla 6.
Tabla 6
Resultados de análisis de agua en el Punto 4 Descarga rio Chibunga a rio Chambo
No.
Parámetros
Limite Permisible
Valor
1
Demanda Bioquímica de Oxigeno
100 mg/L
16 mg/L
2
pH
6.5 a 9
8.2
3
Gasas y Aceites
0.3 mg/L
0.19 mg/L
4
Tensoactivos
0.5 mg/L
0.465 mg/L
5
Oxígeno disuelto
≥5 mg/L
6.9 mg/L
6
Sólidos Totales Suspendidos
1000mg/L
871 mg/L
7
Nitratos
10 mg/L
5.09 mg/L
8
Cadmio (Cd)
0,001 mg/L.
0,003 mg/L.
9
Plomo (Pb)
0,001 mg/L
0.0081 mg/L
Nota: Autores (2023)
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La variabilidad en los tipos y contenidos de metales observada entre los cuatro puntos de
muestreo de agua podría deberse a las diferencias en las descargas presentes en cada punto.
Además, las actividades industriales y otras acciones humanas en las cercanías de estas fuentes
de agua pueden influir en los tipos y niveles de metales presentes.
Basándonos en los resultados obtenidos acerca de los niveles de metales pesados en las
muestras de agua recogidas, se prepararon concentraciones conocidas de estándares de metales
de cadmio y plomo, y se investigó la eficiencia de degradación de estos metales por parte de
las bacterias. Los estudios de degradación se llevaron a cabo tanto para las bacterias
individuales como para los consorcios, en relación con cada una de las soluciones estándar del
metal. A continuación, se presenta la degradación de cada uno de los metales, expresada en
términos de porcentaje.
Estudios de Biodegradación y Porcentaje de Reducción de Metales Pesados
En la Tabla 7 se presenta el porcentaje de reducción de los contenidos individuales de metales
pesados en la solución de caldo inoculada con bacterias individuales y el consorcio (D.
aromatica + P. aeruginosa). Este estudio se llevó a cabo a lo largo de un período de 120 horas,
y los cambios en el contenido de metal se expresan en términos del porcentaje de reducción.
La tabla 7 proporciona una representación gráfica del porcentaje de reducción de cada metal
influenciado por las bacterias de prueba.
Tabla 7
Estudios de Biodegradación y Porcentaje de Reducción de Metales Pesados
Tipo de metal
pesado
suplementado en
el caldo
Bacterias
inoculadas en el
caldo con metales
Contenido de metales pesados
mg/L
Pérdida de
metales en el
caldo (%)
Tiempo inicial
(hora 0)
Después de 120
horas
Plomo
Dechloromonas
aromatica
408.5
318.0
22.2
Pseudomonas
aeruginosa
406.2
316.5
22.1
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D. aromatica + P.
aeruginosa
419.0
303.5
27.6
Caldo sin bacterias
407.5
396.3
2.7
Cadmio
Dechloromonas
aromatica
421.5
330.0
21.7
Pseudomonas
aeruginosa
401.0
311.5
22.3
D. aromatica + P.
aeruginosa
415.5
301.0
27.6
Caldo sin bacterias
411.5
398.5
3.2
Nota: Autores (2023)
Pérdida Porcentual de Plomo
En el matraz inoculado con Dechloromonas aromatica, el contenido inicial de zinc a la hora 0
fue de 408.5 mg/L. Tras 120 horas, el contenido de metal se redujo a 318 mg/L, lo que
representó una pérdida del 22.2% en el contenido de plomo. En otro matraz inoculado con
Pseudomonas aeruginosa, el contenido de metal disminuyó de 406.2 mg/L a 316.5 mg/L (una
pérdida del 22.1%). Los consorcios bacterianos que contenían una combinación de D.
aromatica + P. aeruginosa mostraron una pérdida de concentración de plomo aún mayor
(27.6%). La eficacia de las bacterias en la acumulación del contenido de metal en el caldo se
corroboró mediante el porcentaje de pérdida registrado en el matraz sin la presencia de
bacterias. En este último, donde no se realizó la inoculación bacteriana, solo se observó una
pérdida del 2.7% de metal. Se realizó un análisis estadístico para evaluar la significancia entre
las dos muestras. El estudio reveló que existía una diferencia estadísticamente significativa en
el porcentaje de pérdida entre el caldo con consorcios bacterianos y el caldo sin la inoculación
de bacterias después de 120 horas.
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Figura 1
Biodegradación de Plomo
Nota: Autores (2023)
Pérdida Porcentual de Cadmio
El contenido inicial de hierro a la hora 0 fue de 421.5 mg/L en el matraz inoculado con
Dechloromonas aromatica. Después de 120 horas, el contenido de metal se redujo a 330 mg/L,
lo que representó una pérdida del 21.7% en el contenido de cadmio. En otro matraz inoculado
con Pseudomonas aeruginosa, el contenido de metal disminuyó de 401.0 mg/L a 311.5 mg/L
(una pérdida del 22.31). Los consorcios bacterianos que contenían una combinación de D.
aromatica + P. aeruginosa mostraron una pérdida de concentración de cadmio
comparativamente mayor. A partir de una concentración inicial de 401.0 mg/L, el contenido
de cadmio se redujo a 311.5 mg/L, lo que representó casi un 22.3% de pérdida. La eficacia de
las bacterias en la acumulación del contenido de metal en el caldo se corroboró mediante el
porcentaje de pérdida registrado en el matraz sin la presencia de bacterias. En este último,
donde no se realizó la inoculación bacteriana, solo se observó una pérdida del 3.2% de metal.
Un estudio estadístico reveló que existía una diferencia estadísticamente significativa en el
porcentaje de pérdida entre el caldo con consorcios bacterianos y el caldo sin la inoculación de
bacterias después de 120 horas.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Dechloromonas
aromatica
Pseudomonas
aeruginosa
D. aromatica + P.
aeruginosa
Caldo sin
bacterias
Plomo
Biodegradación
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Figura 2
Biodegradación de Cadmio
Nota: Autores (2023)
Biodegradación de Metales Pesados en Muestras de Agua Utilizando Consorcios
Microbianos
Punto 1. Comunidad Chimborazo
La eficacia de los consorcios microbianos en la acumulación del contenido de metal se
confirmó mediante el cálculo del porcentaje de pérdida entre las muestras tomadas a la hora 0
y las muestras tomadas a la hora 120. En el caso del plomo, el contenido inicial a la hora 0 fue
de 2.6 mg/100 ml en el consorcio D. aromatica + P. aeruginosa, y después de 120 horas, el
contenido de metal se redujo a 1.8 mg/100 ml, lo que representó una pérdida del 30.77% en el
contenido de plomo. Para el cadmio, el contenido a la hora 0 fue de 1.5 mg/100 ml, y después
de 120 horas, el contenido de metal se redujo a 1.1 mg/100 ml, lo que representó una pérdida
del 26.67% en el contenido de cadmio.
Los resultados de la degradación de cada metal en Punto 1. Comunidad Chimborazo se
presentan en la Tabla 8 en términos de porcentaje.
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Research Article
Volumen 4, Número E2, 2023
Tabla 8
Degradación Porcentual del metal Punto 1 Comunidad Chimborazo
Tipo de metal
pesado en la
muestra de
agua del lago
Tipo de bacteria
inoculada en el
caldo con
metales
Contenido de metales pesados
(mg/100 ml)
Pérdida de
metales (%)
0 horas
120 h
Plomo
D. aromatica + P.
aeruginosa
2.6
1.8
30.77
Cadmio
D. aromatica + P.
aeruginosa
1.5
1.1
26.67
Nota: Autores (2023)
Figura 3
Contenido plomo y cadmio Comunidad Chimborazo
Nota: Autores (2023)
Punto 2. Parroquia San Juan
La efectividad de los consorcios microbianos en la acumulación del contenido de metales se
confirmó mediante el cálculo del porcentaje de pérdida entre las muestras tomadas a la hora 0
y las muestras tomadas a la hora 120. El contenido inicial de plomo a la hora 0 fue de 3.6
mg/100 ml en el consorcio D. aromatica + P. aeruginosa, y después de 120 horas, el contenido
de metal se redujo a 2.5 mg/100 ml, lo que representó una pérdida del 21.88% en el contenido
de plomo. En el caso del cadmio, el contenido inicial a la hora 0 fue de aproximadamente 2.1
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mg/100 ml, y después de 120 horas, el contenido de metal se redujo a 1.7 mg/100 ml. De
acuerdo con el cálculo, la degradación porcentual se registró como una pérdida del 19.05% en
el contenido de cadmio. Los resultados de la degradación de cada metal en el Punto 2. Parroquia
San Juan se presentan en la Tabla 9 en términos de porcentaje.
Tabla 9
Degradación Porcentual del metal Punto 2. Parroquia San Juan
Tipo de metal
pesado en la
muestra de
agua del lago
Tipo de bacteria
inoculada en el
caldo con
metales
Contenido de metales pesados
(mg/100 ml)
Pérdida de
metales (%)
0 horas
120 h
Plomo
D. aromatica + P.
aeruginosa
3.6
2.5
21,88
Cadmio
D. aromatica + P.
aeruginosa
2.1
1.7
19,05
Nota: Autores (2023)
Figura 4
Contenido plomo y cadmio Parroquia San Juan
Nota: Autores (2023)
Punto 3 Sector Puente CESA Riobamba, Vía a Yaruquies
La efectividad de los consorcios microbianos en la acumulación del contenido de metales se
confirmó mediante el cálculo del porcentaje de pérdida entre las muestras tomadas a la hora 0
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y las muestras tomadas a la hora 120. En el caso del plomo, el contenido inicial a la hora 0 fue
de 3.4 mg/100 ml en el consorcio D. aromatica + P. aeruginosa, y después de 120 horas, el
contenido de metal se redujo a 2.4 mg/100 ml, lo que se registró como una pérdida del 29.41%
en el contenido de plomo. Para el cadmio, el contenido inicial a la hora 0 fue de
aproximadamente 2.2 mg/100 ml, y después de 120 horas, el contenido de metal se redujo a
1.4 mg/100 ml. De acuerdo con el cálculo, la degradación porcentual se registró como una
pérdida del 36.6% en el contenido de cadmio. Los resultados de la degradación de cada metal
en el Punto 3 Sector Puente CESA Riobamba, Vía a Yaruquies se presentan en la Tabla 10 en
términos de porcentaje.
Tabla 10
Degradación Porcentual del metal Punto 3 Sector Puente CESA Riobamba, Vía a Yaruquies
Tipo de metal
pesado en la
muestra de
agua del lago
Tipo de bacteria
inoculada en el
caldo con
metales
Contenido de metales pesados
(mg/100 ml)
Pérdida de
metales (%)
0 horas
120 h
Plomo
D. aromatica + P.
aeruginosa
3,4
2,4
29,41
Cadmio
D. aromatica + P.
aeruginosa
2,2
1,4
36,36
Nota: Autores (2023)
Figura 5
Contenido plomo y cadmio Sector Puente CESA Riobamba, Vía a Yaruquies
Nota: Autores (2023)
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Punto 4. Descarga rio Chibunga a rio Chambo
La eficacia de los consorcios microbianos en la acumulación del contenido de metales se
confirmó mediante el cálculo del porcentaje de pérdida entre las muestras tomadas a la hora 0
y las muestras tomadas a la hora 120. El contenido inicial de plomo a la hora 0 fue de 2.7
mg/100 ml en el consorcio D. aromatica + P. aeruginosa, y después de 120 horas, el contenido
de metal se redujo a 1.9 mg/100 ml, lo que se registró como una pérdida del 22.22% en el
contenido de plomo. En el caso del cadmio, el contenido inicial a la hora 0 fue de 2.6 mg/100
ml, y después de 120 horas, el contenido de metal se redujo a 1.9 mg/100 ml. De acuerdo con
el cálculo, la degradación porcentual se registró como una pérdida del 26.92% en el contenido
de cadmio. En la Tabla 11, se presenta la degradación de cada metal en el Punto 4. Descarga
rio Chibunga a rio Chambo expresada en términos de porcentaje.
Tabla 11
Degradación Porcentual del metal Punto 4. Descarga rio Chibunga a rio Chambo
Tipo de metal
pesado en la
muestra de
agua del lago
Tipo de bacteria
inoculada en el
caldo con
metales
Contenido de metales pesados
(mg/100 ml)
Pérdida de
metales (%)
0 horas
120 h
Plomo
D. aromatica + P.
aeruginosa
2,7
2,1
22,22
Cadmio
D. aromatica + P.
aeruginosa
2,6
1,9
26,92
Nota: Autores (2023)
Conclusión
Este estudio se enfoca en evaluar la eficacia de las bacterias, ya sea de forma individual o en
combinación, en la reducción o acumulación de metales pesados en una solución de caldo. Se
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observó una disminución significativa de las concentraciones iniciales de metales pesados hasta
alcanzar niveles finales en comparación con el caldo que no contenía bacterias inoculadas.
Los resultados del estudio resaltan el papel importante que desempeñan los consorcios
bacterianos, en particular la combinación de D. aromatica y P. aeruginosa, en la reducción de
los contenidos de metales pesados. Esta combinación logró una reducción máxima del 30.77%.
Además, se observó que la eficiencia de la acumulación o degradación de metales pesados en
estas bacterias varió entre el 19.5% y el 30.77% en las muestras de agua recolectadas en cinco
ubicaciones diferentes.
El estudio sugiere que optimizar las condiciones de crecimiento bacteriano para la degradación
o acumulación de metales en aguas de diferentes características, incluyendo aguas residuales,
podría ofrecer una solución prometedora para abordar la contaminación por metales pesados
en el medio ambiente en un futuro cercano.
Este tipo de investigación es valiosa ya que arroja luz sobre la capacidad de las bacterias para
desempeñar un papel en la reducción de la contaminación por metales pesados, lo que tiene
implicaciones importantes para la protección del medio ambiente y la salud humana.
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