Efectos de metales pesados, glifosato y sus mezclas binarias sobre el crecimiento de algas verdes

  • Constanza Afione Di Cristofano Universidad de Buenos Aires, Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Salud Pública e Higiene Ambiental.
  • Ángela B. Juárez Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental. CONICET-Universidad de Buenos Aires, Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada (IBBEA).
  • Juan Moretton Universidad de Buenos Aires, Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Salud Pública e Higiene Ambiental.
  • Anahí Magdaleno Universidad de Buenos Aires, Facultad de Farmacia y Bioquímica, Cátedra de Salud Pública e Higiene Ambiental.
Palabras clave: cobre, plomo, zinc, toxicidad

Resumen

Los ríos y arroyos de zonas rurales de la Provincia de Buenos Aires contienen concentraciones variables de metales pesados y glifosato. En el presente estudio se evaluó la toxicidad de los metales Cu, Pb y Zn, el herbicida glifosato (producto activo y formulación ATANOR®) y sus mezclas binarias, en dos especies de algas verdes (una estándar [Raphidocelis subcapitata] y una cepa autóctona de Scenedesmus acutus aislada del Arroyo Burgos, Buenos Aires). Los bioensayos se realizaron en un rango de concentración entre 0.5 mg/L y 20 mg/L, y a los 7 días de incubación se estimó la densidad algal. Para obtener las concentraciones efectivas que inhiben el 10, 20 y 50% del crecimiento (CE10, CE20 y CE50) de cada sustancia individual y de las mezclas mediante un ajuste no lineal se modeló el porcentaje de inhibición del crecimiento (%I) en función de cada concentración. Según las CE50 obtenidas, la toxicidad del Cu y del Zn fue mayor en R. subcapitata (7.47±2.14 y 6.51±2.26 mg/L, respectivamente) que en S. acutus (10.90±3.75 y >20 mg/L). El Pb y el glifosato no resultaron tóxicos para ninguna de las dos cepas. El glifosato ATANOR® fue tóxico solamente para R. subcapitata (CE50=12.00±3.10 mg/L). Según los valores de CE10 y CE20 de las sustancias individuales y de las mezclas binarias, la cepa S. acutus resultó más sensible. Teniendo en cuenta las unidades tóxicas (UT) obtenidas, se evidenció que las mezclas Cu+Zn, Cu+glifosato ATANOR® y Zn+glifosato ATANOR® presentaron efectos antagónicos sobre R. subcapitata (según valores de UT obtenidos a partir de las CE20 y CE50), mientras que las mezclas Cu+Pb y Cu+Zn tuvieron efectos sinérgicos y antagónicos, respectivamente, sobre S. acutus (según valores de UT obtenidos a partir de las CE20). Este estudio destaca la importancia de realizar bioensayos con sustancias tóxicas utilizando cepas algales autóctonas que permiten inferir efectos potenciales en las comunidades y tramas tróficas nativas.

Citas

Alloway, B. J. 1995. Heavy metals in soils. Blackie Academic and Professional, London. Pp. 235-274. https://doi.org/10.1007/978-94-011-1344-1.

Aparicio, V. C., E. De Gerónimo, D. Marino, J. Primost, P. Carriquiriborde, and J. L. Costa. 2013. Environmental fate of glyphosate and aminomethylphosphonic acid in surface waters and soil of agricultural basins. Chemosphere 93(9):1866-1873. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.06.041.

Archibald, P. A., and H. C. Bold. 1970. Phycological Studies. XI. The Genus Chlorococcum Meneghini. Univ. Texas Public., N7015, Austin, Texas. Pp. 86.

Beasley, A., S. E. Belanger, J. L. Brill, and R. R. Otter. 2015. Evaluation and comparison of the relationship between NOEC and EC10 or EC20 values in chronic Daphnia toxicity testing. Environ Toxicol Chem 34:2378-2384. https://doi.org/10.1002/etc.3086.

Blinova, I. 2004. Use of freshwater algae and duckweeds for phytotoxicity testing. Environ Toxicol 19(4):425-428. https://doi.org/10.1002/tox.20042.

Bollani, S., L. de Cabo, C. Chagas, J. Moretton, C. Weigandt, A. Fabrizio de Iorio, and A. Magdaleno. 2019. Genotoxicity of water samples from an area of the Pampean region (Argentina) impacted by agricultural and livestock activities. Environ Sci Pollut Res 26(27):27631-27639. https://doi.org/10.1007/s11356-018-3263-9.

Broderius, S. J., M. C. Kahl, G. E. Elonen, D. E. Hammermeister, and M. D. Hoglund. 2005. A comparison of the lethal and sublethal toxicity of organic chemical mixtures to the feathed minnow (Pimephales promelas). Environ Toxicol Chem 24(12):3117-27. https://doi.org/10.1897/05-094R.1.

Carusso, S., A. B. Juárez, J. Moretton, and A. Magdaleno. 2018. Effects of three veterinary antibiotics and their binary mixtures on two green alga species. Chemosphere 194:821-827. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.12.047.

Domingos, R. F., A. Gelabert, S. Carreira, A. Cordeiro, Y. Sivry, and M. F. Benedetti. 2014. Metals in the Aquatic Environment—Interactions and Implications for the Speciation and Bioavailability: A Critical Overview. Aquat Geochem 21(2-4):1-27. https://doi.org/10.1007/s10498-014-9251-x.

Duke, S. O. 1988. Herbicides: chemistry, degradation and mode of action. Pp. 1-70 in P. C. Kearney and D. D. Kaufman (eds.). Marcel Dekker, USA.

Environmental Canada. 2007. Biological test method: growth inhibition test using a freshwater algae. EPS 1/RM/25, Second Ed. Pp. 53.

Fergusson, J. 1990. The heavy elements. Chemistry, environmental impact and health effects. Pergamon Press, Oxford. Pp 175-182.

Franklin, N. M., J. L. Stauber, R. P. Lim, P. Petocz. 2002. Toxicity of metal mixtures to a tropical freshwater alga (Chlorella sp.): the effect of interactions between copper, cadmium, and zinc on metal cell binding and uptake. Environ Toxicol Chem 21(11):2412-2422. https://doi.org/10.1897/1551-5028(2002)021%3C2412:TOMMTA%3E2.0.CO;2. https://doi.org/10.1002/etc.5620211121.

Geis, W. S., K. L. Fleming, E. T. Korthals, G. Searle, L. Reynolds, and D. A. Karner. 2000. Modifications to the algal growth inhibition test for use as a regulatory assay. Environ Toxicol Chem 19(1):36-40. https://doi.org/10.1002/etc.5620190105.

Guéguen, C., R. Gilbin, M. Pardos, and J. Dominik. 2004. Water toxicity and metal contamination assessment of a polluted river: the Upper Vistula River (Poland). Appl Geochem 19:153-162. https://doi.org/10.1016/S0883-2927(03)00110-0.

González, D., A. B. Juárez, C. P. Krugn, M. Santos, and S. Vera. 2019. Freshwater periphyton response to technical-grade and two commercial formulations of glyphosate. Ecol Austral 29:20-27. https://doi.org/10.25260/EA.19.29.1.0.816.

González-Pleiter, M., S. Gonzalo, I. Rodea-Palomares, F. Leganés, R. Rosal, K. Boltes, E. Marco, and F. Fernández-Piñas. 2013. Toxicity of five antibiotics and their mixtures towards photosynthetic aquatic organisms: implications for environmental risk assessment. Wat Res 47:2050-2064. https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.01.020.

ISO. 2009. Water quality - Freshwater Algal Growth Inhibition Test with Unicellular Green Algae, revision. International Standardization Organization, Brussels (ISO 8692).

Janssen, C. R., and D. G. Heijerick. 2003. Algal toxicity tests for environ- mental risk assessments of metals. Rev Environ Contam Toxicol 178:23-52. https://doi.org/10.1007/0-387-21728-2_2.

Jorgensen, S. E., B. H. Sørensen, and H. Mahler. 1997. Handbook of estimation methods in ecotoxicology and environmental chemistry (Vol. 2). CRC Press.

Kahru, A., A. Ivask, K. Kasemets, L. Pollumaa, I. Kurvet, M. François, and H. C. Dubourguier 2005. Biotest and biosensors in ecotoxicological risk assessment of field soils polluted with zinc, lead, and cadmium. Environ Toxicol Chem 24(11):2973-2982. https://doi.org/10.1897/05-002R1.1.

Kalinowska, R., and B. Pawlik-Skowronska. 2010. Response of two terrestrial green microalgae (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) isolated from Cu-rich and unpolluted soils to copper stress. Environ Pollut 158:2778-2785. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2010.03.003.

Kim, R. Y., J. K. Yoon, T. S. Kim, J. E. Yang, G. Owens, and K. R. Kim. 2015. Bioavailability of heavy metals in soils: definitions and practical implementation - a critical review. Environ Geochem Health 37:1041-1061. https://doi.org/10.1007/s10653-015-9695-y.

Küpper, H., I. Setlik, M. Spiller, F. S. Küpper, and O. Prášil. 2002. Heavy metal-induced inhibition of photosynthesis: targets of in vivo heavy metal chlorophyll formation. J Phycol 38(3):429-441. https://doi.org/10.1046/j.1529-8817.2002.t01-1-01148.x. https://doi.org/10.1046/j.1529-8817.2002.01148.x.

Lamelas, C., J. P. Pinheiro, and V. I. Slaveykova. 2009. Effect of humic acid on Cd (II), Cu (II), and Pb (II) uptake by freshwater algae: kinetic and cell wall speciation considerations. Environ Sci Technol 43(3):730-735. https://doi.org/10.1021/es802557r.

Magdaleno, A., L. de Cabo, S. Arreghini, and C. Salinas. 2014. Assessment of heavy metal contamination and water quality in an urban river from Argentina. Braz J Aquat Sci Tech 18(1):113-120. https://doi.org/10.14210/bjast.v18n1.p113-120.

Magdaleno, A., M. Paz, J. Mantovano, L. de Cabo, S. Bollani, C. Chagas, L. Núñez, C. Tornello, and J. Moretton. 2018. Evaluación del impacto de las actividades rurales en la calidad del agua de la microcuenca del arroyo Burgos (San Pedro, Provincia de Buenos Aires). Rev Mus Argent Cienc Nat 20(2):239-250. https://doi.org/10.22179/REVMACN.20.588.

Nowell, L. H., J. E. Norman, P. W. Moran, J. D. Martin, and W. W. Stone. 2014. Pesticide Toxicity Index—A tool for assessing potential toxicity of pesticide mixtures to freshwater aquatic organisms. Sci Total Environ 476-477:144-157. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.12.088.

Omar, H. H. 2002. Bioremoval of zinc ions by Scenedesmus obliquus and Scenedesmus quadricauda and its effects on growth and metabolism. Int Biodeter Biodegr 50:95-100. https://doi.org/10.1016/S0964-8305(02)00048-3.

Pérez, G. L., A. Torremorell, P. Mugni, P. Rodríguez, M. S. Vera, M. Do Nascimento, L. Allende, J. Bustingorry, R. Escaray, M. Ferraro, I. Izaguirre, H. Pizarro, C. Bonetto, D. P. Morris, and H. Zagarese. 2007. Effects of the herbicide Roundup on freshwater microbial communities: a mesocosm study. Ecol Appl 17:2310-2322. https://doi.org/10.1890/07-0499.1.

Peruzzo, P. J., A. A. Porta, and A. E. Ronco. 2008. Levels of glyphosate in surface waters, sediments and soils associated with direct sowing soybean cultivation in north pampasic region of Argentina. Environ Pollut 156:61-66. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2008.01.015.

Pignata, M. L., G. L. Gudiño, E. D. Wannaza, R. R. Plá, C. M. González, H. A. Carreras, and L. Orellana. 2002. Atmospheric quality and distribution of heavy metals in Argentina employing Tillandsia capillaris as a biomonitor. Environ Pollut 120:59-68. https://doi.org/10.1016/S0269-7491(02)00128-8.

Piotrowska-Niczyporuk, A., A. Bajguz, E. Zambrzycka, and B. Godlewska- Zylkiewicz. 2012. Phytohormones as regulators of heavy metal biosorption and toxicity in green alga Chlorella vulgaris (Chlorophyceae). Plant Physiol Biochem 52:52-65. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2011.11.009.

Pizarro, H., M. S. Vera, A. Vinocur, G. Pérez, M. Ferraro, R. M. Helman, and M. dos Santos Afonso. 2015. Glyphosate input modifies microbial community structure in clear and turbid freshwater systems. Environ Sci Pollut Res 23(6):5143-5153. https://doi.org/10.1007/s11356-015-5748-0.

Romero, D., M. C. Ríos de Molina, and A. B. Juárez. 2011. Oxidative stress induced by a commercial glyphosate formulation in a tolerant strain of Chlorella kessleri. Ecotoxicol Environ Saf 74:741-747. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2010.10.034.

Sabatini, S. E., A. B. Juárez, M. R. Eppis, L. Bianchi, C. M. Luquet, and M. C. Ríos de Molina. 2009. Oxidative stress and antioxidant defenses in two green microalgae exposed to copper. Ecotox Environ Safe 72:1200-1206. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2009.01.003.

Sarandón, S. J. 2013. Uso de agroquímicos en la Provincia de Buenos Aires. Relevamiento de la utilización de Agroquímicos en la Provincia de Buenos Aires - Mapa de Situación e incidencias sobre la salud. Informe de la Defensoría del Pueblo de la Provincia de Buenos Aires. Fac Cs Agrarias, UNLP. Pp. 246.

Starodub, M. E. and P. T. S. Wong. 1987. Short-term and long-term studies on individual and combined toxicities of copper, zinc and lead to Scenedesmus quadricauda. The Sci Total Environ 63:101-110. https://doi.org/10.1016/0048-9697(87)90039-8.

Suzuki, S., H. Yamaguchi, N. Nakajima, and M. Kawachi. 2018. Raphidocelis subcapitata (=Pseudokirchneriella subcapitata) provides an insight into genome evolution and environmental adaptations in the Sphaeropleales. Scientific Reports 8(1):1-13. https://doi.org/10.1038/s41598-018-26331-6.

USEPA. 2002. Selenastrum capricornutum growth test. In Short-term method for estimating the chronic toxicity of effluents and receiving water to freshwater organisms. USA.

Vera, M. S., L. Lagomarsino, M. Sylvester, G. L. Pérez, P. Rodríguez, H. Mugni, R. Sinistro, M. Ferraro, C. Bonetto, H. Zagarese, and H. Pizarro. 2010. New evidences of Roundup Max® (glyphosate formulation) impact on the periphyton community and the water quality of freshwater ecosystems. Ecotoxicology 19:713-719. https://doi.org/10.1007/s10646-009-0446-7.

Efectos de metales pesados, glifosato y sus mezclas binarias sobre el crecimiento de algas verdes
Publicado
2021-03-02