Ingeniero Civil en Biotecnología / Ingeniero Civil en Química / El suelo es un recurso natural muy importante por su función de soporte mecánico y fuente de nutrientes. Las interacciones antropogénicas son fuentes de degradación y contaminación del suelo. En Chile existen varias actividades económicas con potencial de contaminar el suelo, tales como la actividad forestal, agrícola y minera. En especial la actividad minera, produce varios impactos ambientales por la gran cantidad de residuos generados en el proceso. Este trabajo se enmarca en un proyecto INNOVA Chile de CORFO, en el cual como parte de las actividades propuestas se requiere realizar pruebas piloto de remediación de suelo. Debido a las características de la zona y los antecedentes relacionados con impactos medio ambientales que se han producidos en los últimos 50 años, se ha seleccionado la comuna de Puchuncaví. El objetivo de esta tesis es analizar y comparar tecnologías de remediación a suelos contaminados con metales. Las tecnologías propuestas para esto son: el lavado de suelos, la bioestabilización y la electrorremediación, las cuales fueron seleccionadas en base a una estrategia de remediación diseñada que se enfoca tanto en el estrato aerobio y anaerobio del suelo, con el objetivo de analizar la remoción o estabilización del cobre y del arsénico en el suelo. Al llevarse a cabo los ensayos de remediación para las tres tecnologías el resultado más exitoso fue el obtenido en el lavado de suelos, en el cual se logró un porcentaje de remoción del 15% y 20% para el cobre y 28% y 25% para el arsénico. Para la bioestabilización se obtuvo resultados similares para el suelo remediado y el suelo control, por lo que para este suelo en particular no es una tecnología necesaria. La electrorremediación se realizó de manera más exploratoria, y se obtuvieron conclusiones que permiten confirmar que es una tecnología atractiva, pero se requeriría de mayor tiempo de tratamiento del suelo y de una realización experimental con más variables a analizar y considerar los costos involucrados. Para cuantificar los metales totales tanto en las muestras de suelo como las de agua, se utilizaron las metodologías de ICP-OES e ICP-Masa. A partir de los resultados de la fase experimental es posible proponer como estrategia de remediación recomendada el lavado de suelos para tratar el estrato aerobio, mientras que para el estrato anaerobio no se requeriría de una estabilización, porque ya se tiene una alta fijación de los metales al suelo, debido tanto a características del suelo, como a la especiación de los metales presentes en éste.

La investigación fue realizada durante el año 2016, en los meses de setiembre a octubre, se reconoció y muestreó los suelos contaminados con cromo de cinco distritos del Valle del Mantaro: Hualahoyo, Sincos, Santa Rosa de Ocopa, Molinos, y Huayucachi, con información de georeferenciación basada en los avances presentados por el proyecto Mantaro Revive (2007), con los objetivos de caracterizar las características físico- químicas de los suelos contaminados con cromo y relacionar el contenido de cromo con las propiedades físico-químicas de los suelos.

Magíster en Química / El objetivo de este trabajo fue evaluar la disponibilidad, biodisponibilidad y bioaccesibilidad de elementos trazas presentes en niveles anormalmente altos en suelos urbanos de las ciudades de Santiago y Rancagua. Los elementos analizados fueron Cd, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn en suelos del orden Inceptisol (Mapocho), molisol (Rancagua) y Alfisol (Cauquenes). El desarrollo experimental implicó el uso de diferentes métodos para determinar la disponibilidad y biodisponibilidad de los metales. Además, se implementaron dos métodos para determinar la bioaccesibilidad de metales, los cuales se basan en el uso de extractantes que simulan las características de los fluidos gastrointestinales y que se aplican bajo diferentes condiciones de tiempo, pH, agitación y temperatura. Por otra parte, para evaluar la asociación del metal absorbido por la planta a diferentes estructuras vegetales, se implementó un método de fraccionamiento subcelular del tejido vegetal que distingue la fracción de metal unida a la pared celular, unida a los organelos y disuelta en el citoplasma. Los principales resultados del estudio señalan que ambos métodos para determinar bioaccesibilidad fueron útiles para evaluar la bioaccesibilidad de Cd, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn, en los tres suelos y en plantas cultivadas; sin embargo, los métodos respondieron de manera diferente, dependiendo de las condiciones de aplicación, fuerza extractiva y contenido de metal total que presentan los sustratos. En general, los metales presentes en el suelo fueron más bioaccesibles en la fase gástrica que en la fase intestinal. El orden en que los metales fueron bioaccesibles fue Cd > Pb > Zn > Cu >> Ni > Cr. Por su parte, Cd, Cu y Zn fueron extraídos con ambos métodos en la fase gástrica e intestinal, tanto en suelos como en plantas, en cambio Cr, Ni y Pb fueron extraídos sólo por el fluido constituido por glicina, sólo en suelos y solamente en una de las fases. La extracción secuencial reveló que los elementos Cd, Cu Ni y Zn se distribuyen en todas las formas en el suelo (intercambiable, reducible, oxidable y residual), en cambio Cr y Pb se asocian principalmente a las formas oxidable y residual. En relación a la biodisponibilidad de metales en los tres suelos, Cr, Cu, Ni y Zn presentaron mayor concentración en la raíz en comparación a parte aérea, ocurriendo lo contrario en el caso de Cd. Por su parte, el fraccionamiento del tejido vegetal permitió detectar los elementos Cd, Cu y Zn asociados a los tres componentes subcelulares, predominando las fracciones de metal unido a pared celular y soluble en el citoplasma. El estudio de correlación múltiple reveló que en suelos las variables más importantes fueron el contenido de metal total y unido en distintas formas en el suelo, siendo escasa la dependencia con variables relacionadas a propiedades fisicoquímicas del suelo, tales como pH, CIC, o contenido de arcillas y materia orgánica. En las plantas, las variables más significativas fueron el contenido de metal en la parte aérea y raíz, así como la fracción de metal unido a la pared celular y soluble en el citoplasma / The aim of this work was to assess trace elements availability, bioavailability and bioaccessibility present in highly abnormal levels in urban soils of Santiago and Rancagua. Cadmium, chromium, copper, nickel, lead and zinc were analyzed in Inceptisol (Mapocho), Mollisol (Rancagua) and Alfisol (Cauquenes) order soils. The experimental procedure implied different methods to determine metal availability and bioavailability. Furthermore, two methods were implemented to determine metal bioaccessibility, which are based on the use of gastrointestinal simulating extractants, applied under different time, pH, mixture and temperature conditions. By the other hand, in order to assess the association of metal absorbed by plants in different plant structures, a method for subcellular fractionation was implemented in order to obtain the metal fraction bounded to cell wall, organelles or dissolved in the cytoplasm. The study main results point that both bioaccessibility methods were useful to assess Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn bioaccessibility in all of the three soils and cultivated plants; however, both methods responded in different ways, depending on application conditions, extractive strength and total metal content in the substrates. Generally, soil metals were more bioaccessibles in gastric phase than in intestinal phase. The order in which metals were bioaccessibles was Cd > Pb > Zn > Cu >> Ni > Cr. For their part, Cd, Cu and Zn were extracted with both methods in both gastric and intestinal phase, in soils and plants. However, Cr, Ni and Pb were extracted only by glycine fluid, solely in soils and only in one phase. The sequential extraction revealed that Cd, Cu, Ni and Zn were distributed in all of the soil forms (exchangeable, reducible, oxidizable and residual), while Cr and Pb were mainly associated to oxidizable and residual forms. About metal bioavailability in the three soils, Cr, Cu, Ni and Zn presented higher concentrations in roots than shoots, contrary to Cd. Plant tissue fractionation allowed the detection of Cd, Cu and Zn associated to the three subcellular components, prevailing metal linked to cell wall and dissolved in the cytoplasm. The multiple regression analysis revealed that the most important soil parameters were total metal content and bounded in different forms, being insignificant the dependence with variables related to soil physicochemical properties, like pH, CEC, or clay and organic matter content. In plants, the most significant parameters were total metal content in shoots and roots, just like metal fraction bounded to cell wall and dissolved in the cytoplasm

Memoria para optar al título de Químico / En la actualidad existe un creciente interés por los “contaminantes emergentes”, los cuales corresponden a contaminantes no regulados, pero que pueden ser candidatos para una futura regulación. Estos compuestos no necesitan persistir en el medio ambiente para ser dañinos, ya que son introducidos constantemente en el medioambiente, compensando así su alto índice de remoción, degradación y transformación. Dentro de estos contaminantes emergentes se encuentran los fármacos, de los cuales no existe información disponible sobre su incidencia y riesgo en el medio ambiente ni datos ecotoxicológicos, por lo que las consecuencias de su presencia en ambiente son inciertas. Estos compuestos han sido encontrados en aguas superficiales, aguas subterráneas, en la red de alcantarillado e incluso en fuentes de abastecimiento de agua potable. La presencia de fármacos en la red de alcantarillado se debe principalmente al excesivo uso de éstos por parte de la población humana al ser excretado mediante heces fecales y orina; por otro lado, una gran cantidad de fármacos vencidos son vertidos directamente al alcantarillado, tanto por parte de hospitales como por farmacias. En la Región Metropolitana, la gran mayoría de industrias farmacéuticas vierten sus desechos directamente al alcantarillado, cumpliendo escasamente con la norma que actualmente se encuentra vigente para desechos de RILES al alcantarillado. Posteriormente, las aguas llegan a las plantas de tratamiento de aguas servidas, que se encargan de descontaminar los recursos hídricos de la región, para luego ser utilizados con fines agrícolas. Es sabido que una fracción de los contaminantes presentes no son eliminados en el proceso, pudiendo quedar en las aguas, lo que provocaría contaminar los suelos agrícolas del lugar que son regados con éstas o en el biosólido. Una de las disposiciones finales de estos biosólidos es el uso de fertilizantes, ya que son ricos en nutrientes como Nitrógeno, Fósforo y Potasio (NPK), pero a la vez puede presentar contaminantes orgánicos e inorgánicos, lo que originaría una contaminación no solo de los suelos remediados con estos fertilizantes, sino que también la posible agricultura del lugar. La utilización de plantas como bioindicador es una manera de determinar la posible introducción de contaminantes emergentes, como también sus metabolitos, en la cadena trófica. Sin embargo, debido a la excesiva demora en el análisis de los fármacos en plantas, se hace necesario implementar otras metodologías que involucren un menor tiempo de análisis, como extracciones con solventes de diferente capacidad extractiva que permitan estimar la fracción disponible. Por lo que el objetivo de la investigación en estudiar la disponibilidad de antiinflamatorios no esteroidales en suelos y suelos tratados con biosólido mediante la aplicación de solventes de diferente poder extractante y su comparación con la fracción biodisponible utilizando plantas de trigo. En general, las extracciones con agua y azida de sodio correlacionaron con lo absorbido por la planta con coeficientes de determinación superiores a un 60%, indicando que con ambos extractantes sería posible estimar el efecto de estos antiinflamatorios sobre la biodisponibilidad en plantas y evaluar la influencia de la incorporación de biosólido en esta, considerando que la extracción con solución acuosa y agitación más rápido que el uso de plantas y que permitiría la realización de un mayor número de análisis en paralelo / Fondecyt

La contaminación por hidrocarburos de petróleo en ecosistemas terrestres y acuáticos representa un problema ambiental en todo el mundo, incluyendo el continente Antártico, estos hidrocarburos son utilizados como combustible y traen consigo la contaminación de suelos de las estaciones científicas y zonas aledañas. Existen consorcios bacterianos conformados por bacterias psicrófilas y psicrotolerantes con capacidad bioremediadora, logrando degradar hidrocarburos a bajas temperaturas. En este trabajo se evaluó la eficacia de un consorcio bacteriano aislado de la Base Peruana “Machu Picchu” – Antártida en la bioremediación de suelos, en laboratorio. El consorcio bacteriano psicrotolerante estuvo integrado por: Pseudomonas putida (63Bb, 9Ab, 60Bf y 39 Bfa), Pseudomonas sp. 9Aa, Pseudomonas aeruginosa 63Ba, Aeromonas sp. 39Bf, Stenotrophomonas rhizophila 116B y Paenibacillus lautus (95Fa y 95Fb). Se acondicionaron 3 terrarios (23cm x 12cm x 8cm) con 1.3 Kg de suelo contaminado con petróleo (5% p/p); el primero fue inoculado con el consorcio psicrotolerante, el segundo con un consorcio bacteriano control positivo formado por 2 cepas de Pseudomonas aeruginosa (68P y 202P) y un Bacillus subtilis (202G) aisladas de la zona Norte del Perú y el tercero fue el control abiótico. El proceso duró 180 días a 4 - 5°C, evaluando la biodegradación de petróleo a través de la cuantificación de los hidrocarburos por métodos gravimétrico (3540 EPA-SOXHLET) y saturación de fluidos (API RP40 - RETORTA), conteo de microorganismos viables y medición de los parámetros físico - químicos de cada terrario en intervalos de 30 días. Los resultados mostraron que el crecimiento bacteriano aerobio fue exponencial hasta los 120 días, con un máximo valor de 2.18 x 105 UFC/g y las bacterias psicrotolerantes hidrocarbonoclásticas alcanzaron 4.3 x 104 NMP/g, lo cual coincide con el 57.88% de reducción registrada en 120 días. Finalmente, al cabo de 180 días, se observó reducción mínima de hidrocarburos en los terrarios control positivo y abiótico, 37.30 % y 11.96% respectivamente; alcanzándose en el terrario psicrotolerante una reducción significativa de 58.41% (p<=0.007). Se concluye que este consorcio psicrotolerante fue efectivo en la bioremediación de suelos contaminados con hidrocarburos de petróleo a nivel terrarios, controlando humedad y pH.

La biorremediación de suelos contaminados por hidrocarburos es una técnica que consiste en usar organismos vivos para el consumo de los hidrocarburos de petróleo en el suelo. Esta alternativa de bajo costo permite la recuperación de suelos contaminados con hidrocarburos de petróleo, reduciendo las concentraciones a niveles que no son tóxicos para las plantas (5000 mg/kg de suelo). Para confirmar o descartar la disminución de Hidrocarburos Totales de Petróleo de un suelo de la Refinería la Pampilla, ubicado en Carretera Ventanilla Km 25. Distrito, Ventanilla. Provincia, Callao. Se instaló el experimento a nivel de bioensayo, en el Laboratorio de Fertilidad de suelos de la Universidad Nacional Agraria la Molina, aplicándose el modelo estadístico de Diseño Experimental Completamente al Azar (DCA), con tres repeticiones y doce tratamientos sumando un total de 36 macetas experimentales, para lo cual se empleó estiércol y aserrines como sustrato a la planta indicadora de “maíz” Zea mays, L sembrados y controlados por un periodo de dos meses. Los resultados de la dosificación del suelo contaminado por hidrocarburos, estiércol y aserrín en promedio disminuyo 22.5 por ciento el contenido de hidrocarburos en el suelo empleando solo estiércol disminuyo solo 16.5 por ciento y usando solamente aserrines disminuyo 9.6 por ciento. Lo cual se ha corroborado y complementado con los resultados de la planta indicadora maíz, de las variables altura de la planta, peso seco foliar y peso seco radicular respectivamente. Comparando los tratamientos del experimento el que mejor ha remediado los suelos fue el tratamiento (T3) suelo contaminado mas vacaza mas aserrín de bolaina, puesto que la concentración inicial de hidrocarburos totales de petróleo (TPH) fue de de 21.81 gr de TPH/kg de suelo, ha disminuido en 16.28 gr de TPH/kg de suelo, que representa una reducción del 25 por ciento. Siendo este tratamiento lo más recomendable a usar. / --- The biorremediacion of ground contaminated by hydrocarbons is a technique that consists of using alive organisms for the consumption of the hydrocarbons of petroleum on the ground. This alternative of low cost permits the recovery of ground contaminated with hydrocarbons of petroleum, reducing the concentrations to levels that are not toxic for the plants (5000 mg/kg of ground). To confirm or to rule out the decrease of Total Hydrocarbons of Petroleum of a ground of the Refinery “La Pampilla”, located in “Km 25 highway Ventanilla”, Province, “Callao”. The experiment to level was installed of biotest, in the ground Fertility Laboratory of the “Universidad Nacional Agraria la Molina”, being applied the statistical model of Experimental Design Completely at random (DCA), with three repetitions and twelve processing adding a total of 36 experimental flowerpots, for which manure was employed and sawdust as substrate to the warning plant of "corn" Zea mays, L sown and controlled by a period Of two months. The results of the dosage of the ground contaminated by hydrocarbons, manure and sawdust on the average I diminish 22,5 percent the content of hydrocarbons on the ground employing alone manure I diminish alone 16,5 percent and using only sawdust I diminish 9,6 percent. Which has been corroborated and complemented with the results of the plant warning corn, of the variable height of the plant, dry weight to number and dry weight radicular respectively. Comparing the processing of the experiment the one that better has remedied the floors was the processing (T3) floor contaminated but “vacaza” but sawdust of “bolaina”, since the initial concentration of total hydrocarbons of petroleum (TPH) was of 21,81 gr of TPH/kg of ground, has diminished in 16,28 gr of TPH/kg of ground, that represents a 25 percent reduction. Being this processing it but recommendable to use. Keywords: Biorremediacion, hydrocarbons, organic manure, sawdust. / Tesis

El problema de la contaminación ambiental con petróleo es de vital importancia, ya que causa efectos perjudiciales en los ecosistemas terrestres y acuáticos. La biodegradación de hidrocarburos en suelos, es una alternativa para el tratamiento de la contaminación con petróleo. En el presente estudio se ha evaluado la capacidad degradadora de bacterias, frente a los hidrocarburos componentes del petróleo de manera cuantitativa y cualitativa, mediante el uso de la bioestimulación con nitrógeno, fósforo y potasio y la bioaumentación. Se compararon 5 terrarios conformados de la siguiente manera: el primero por bacterias bioaumentadas reintroducidas con fertilizantes inorgánicos (B+F), el segundo por bacterias bioamentadas reintroducidas sin fertilizante (B-F), el tercero por bacterias nativas con fertilizantes inorgánicos (N+F), el cuarto por bacterias nativas sin fertilizantes inorgánicos (N-F) y el quinto el control abiótico (CA). / --- The environmental contamination problem whit oil spills mainly crude is important for the bad effects in earth and water ecosistems. In the present study the capacity of bacterial for the hydrocarbons degradation cuantitative and cualitatively with use of inorganica fertilizers with nitrogen, phosfore and potassium (biostimulation) and the enhanced of bacterial cultures (bioaumentation). We compared 5 containers: the first with enhanced bacterial culture and the inorganic fertilizers (B+F), the second with a enhanced bacterial cultures witout inorganic fertilizers (B-F), the third with bacterial cultures isolated of Cañete soil with inorganic fertilizers (N+F), the fourth with bacterial cultures isolated of Cañete soil without inorganic fertilizers (N-F) and the fifth, abiotic control (CA). / Tesis

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / Los ecosistemas de tipo mediterráneo semiárido del Valle de Puchuncaví, en la zona costera de Chile central, fueron expuestos desde 1964 a los gases y las partículas ricas en metales y metaloides provenientes del complejo industrial Ventanas. Después de 35 años de producción, las zonas inmediatas al complejo industrial se caracterizan por una baja densidad y diversidad de vegetación y por suelos que se encuentran muy erosionados, acidificados y contaminados con metales (Cobre, Zinc, Plomo, y Cadmio) y metaloides (Arsénico). Para reducir los riesgos ambientales del lugar, es necesaria su rehabilitación. Por ello, en este estudio, se evaluó la eficacia de la Zeolita, la Zeolita activada, los Biosólidos y la Conchuela, como enmiendas acondicionadoras de bajo costo y de disponibilidad nacional, para inmovilizar “in situ” los metales y metaloides contenidos en los suelos contaminados del Valle de Puchuncaví y reducir la fitotoxicidad de éstos. Para esto, suelos superficiales (0-20 cm) colectados en el sector Los Maitenes, ubicado a unos 2 km al noreste del Complejo Industrial Ventanas, fueron acondicionados con las enmiendas seleccionadas, tanto en forma aislada como en mezclas y en distintas dosis, usando los criterios sugeridos por la Environmental Protection Agency (EPA) Norteamericana. Los sustratos experimentales fueron mantenidos en condiciones controladas de laboratorio durante un mes, bajo riego controlado, para permitir la estabilización; durante este período se evaluó la evolución química de la solución suelo (agua de poro), para verificar los parámetros relevantes (i.e. pH, conductividad eléctrica, metales y arsénico total disuelto, cobre iónico). Posteriormente, los sustratos fueron sembrados con Lolium perenne L. (Ballica) y mantenidos durante 60 días bajo condiciones ambientales y de riego controladas. Al cabo de este período se evaluó la productividad de la Ballica y la acumulación de Cu, Zn, Fe y As en los tejidos aéreos de las plantas, además de la evolución química de la solución suelo (agua de poro). Los resultados mostraron que la Conchuela es una enmienda efectiva para neutralizar los suelos ácidos del Valle del Puchuncaví; esta enmienda resultó en una reducción significativa en el contenido total disuelto de metales y arsénico en el agua de poro del suelo y en los vástagos de Ballica, consiguiendo con ello una mayor productividad vegetal. La adición de Biosólidos a los suelos neutralizados aumentó aún más la productividad de la Ballica, manteniendo la eficacia neutralizante de la Conchuela y la disminución de los contenidos de metales y de arsénico en las aguas de poro. Sin embargo, la utilización de Zeolitas y/o altas dosis de Biosólidos en conjunto con conchuela resultó en un aumento excesivo del pH, ocasionando un aumento en el contenido total disuelto de As en el agua de poro y, por lo tanto, mayor movilidad de este metaloide en el suelo, reflejándose esto en el mayor contenido de este metaloide en los vástagos de la Ballica. Adicionalmente, el uso simultáneo de Biosólidos y Zeolita en suelos encalados con Conchuela resultó en salinización del suelo, lo que limitó el establecimiento y el desarrollo de la Ballica. La incorporación de Zeolita activada con Fe a los suelos con Conchuela fue efectiva en disminuir el contenido total disuelto de As en el agua de poro, en comparación a los suelos sin enmendar. En base a los resultados experimentales obtenidos se recomienda el uso de una mezcla de Conchuela y de Zeolita activada para la efectiva inmovilización ‘in situ’ de los metales y del arsénico contenidos en los suelos ácidos y contaminados del valle de Puchuncaví; con esta mezcla se obtienen los resultados más óptimos tanto en los niveles de pH alcanzados como en el contenido de metales y As totales disueltos en la solución del suelo y en los tejidos vegetales aéreos de la Ballica, logrando una adecuada productividad de esta. / Semi-arid Mediterranean-type ecosystems of the Puchuncaví Valley in the coastal zone of central Chile were exposed to gases and particles rich in metals and metalloids from the Ventanas industrial complex since 1964. After 35 years of production, the areas surrounding the industrial complex show low density and diversity of vegetation and soils that are severely eroded, acidified and contaminated with metals (copper, zinc, lead, and cadmium) and metalloids (arsenic). In order to reduce environmental risks due to soil pollution, rehabilitation of the area is needed. In the present study, we evaluated the efficacy of Zeolite, activated Zeolite, Biosolids and Seashell grit as soil amendments for in situ immobilization of metals and metalloids, due to their low cost and local availability, and thus to reduce phytotoxicity of soils at the Puchuncaví valley. Polluted topsoil (0-20 cm) was collected at Los Maitenes, located about 2 km northeast of the Ventanas Industrial complex, and mixed with selected amendments, both alone and in mixtures and at different dosages, based on criteria suggested by the Environmental Protection Agency (EPA) of the United States. Experimental substrates were kept under controlled laboratory conditions for 30 days to allow equilibration; during this period, chemical evolution of the soil pore water was evaluated, to verify relevant parameters (i.e. pH, electric conductivity, total dissolved metals and arsenic and ionic copper). Afterwards, experimental substrates were sown with Lolium perenne L. (ryegrass) and cultivated under controlled laboratory conditions and irrigation for 60 days. At the end of this period of time, yield of ryegrass and Cu, Zn, Fe and As accumulation in aerial plant tissues were evaluated, besides the chemical evolution of the soil pore water. Results showed that Seashell grit is an effective amendment for neutralization of acid soils of the Puchuncaví valley; this amendment resulted in a significant reduction in total dissolved contents of metals and arsenic in soil pore water and in shoots of ryegrass, thus resulting in higher plant yields. Addition of los dosages of Biosolids to neutralized soils increases even more plant yields, assuring in situ immobilization of metals and arsenic in soils allowed by Seashell grit. On the other hand, the mixture of either Zeolite or high dosages of Biosolids with Seashell grit resulted in excessive increases in pH, thus increasing both contents of total dissolved As in soil pore water and in shoots of ryegrass. When Biosolids and Zeolite are combined and mixed with neutralized soils, soil salinization occurred, limiting the establishment and proper development of ryegrass. Addition of iron-activated Zeolite to neutralized soils was even more effective in decreasing content of total dissolved As in soil pore water, as compared to unamended soils. Results of the present study allow us to recommend the use of Seashell grit and activated Zeolite as effective amendments for in situ immobilization of metals and arsenic in acidic and polluted soils of the Puchuncaví valley; this mixture of amendments allows optimal results, both in terms of pH levels (neutralization) and content of total dissolved metals/As in the soil solution and aerial tissues of ryegrass, and plant yield..

Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al grado académico de Magíster en Bioquímica área de especialización en Bioquímica Ambiental y Memoria para optar al título profesional de Bioquímico / El valle de Aconcagua es una de las principales zonas agrícolas ubicada en la región de Valparaíso, Chile. La minería del cobre y el empleo de agroquímicos que contienen cobre, ha provocado un incremento en la concentración de este metal en este sector. La presencia de cobre en los suelos disminuye la biomasa y la actividad metabólica bacteriana provocando un menor rendimiento de los procesos biogeoquímicos en los que las bacterias participan. Esto conlleva a una pérdida de la fertilidad de los suelos agrícolas y daños en el ecosistema. En esta tesis se postula que la presencia de cobre en altas concentraciones en los suelos agrícolas de la región de Valparaíso provoca una disminución en la diversidad de las comunidades bacterianas y un incremento de bacterias tolerantes al metal. Para esto se analizaron suelos del valle de Aconcagua que presentaron altas concentraciones de cobre (379, 520 y 784 mg/kg) y un suelo sin contaminación con cobre (control) correspondiente al valle de Casablanca (20 mg/kg). Se determinó el número de bacterias heterótrofas y bacterias tolerantes a cobre (0,8 mM) mediante técnicas de cultivo. Se caracterizaron las cepas bacterianas más tolerantes a este metal. Se determinó la diversidad y riqueza de las comunidades bacterianas de los suelos del valle de Aconcagua y Casablanca mediante la técnica de electroforesis en gel con gradiente desnaturalizante (DGGE). Los resultados obtenidos indican que el número de bacterias heterótrofas fue similar en los suelos analizados. Sin embargo, el número de bacterias heterótrofas tolerantes a cobre fue significativamente mayor en los suelos contaminados que en el suelo control. De las 92 cepas aisladas cinco presentaron alta tolerancia a cobre (CMI entre 3,1 - 4,7 mM). Las cinco cepas seleccionadas, C21, O4, O12, A32 y A55 presentaron el gen copA que codifica la enzima oxidasa multicobre que confiere resistencia a cobre. O12, A32 y A55 exhibieron resistencia a 17 mM de níquel y presentaron el gen nccA que codifica una de las proteínas que forma parte de la bomba de eflujo que otorga resistencia a níquel. Los aislados C21 y O4 presentaron tolerancia a cromato (4,3 mM). Las cepas O12 y A32 presentaron plásmidos que podrían estar involucrados en la resistencia a metales pesados. La velocidad de crecimiento de la cepa O12 por la presencia de cobre (0,8 y 2,4 mM) no fue afectada. Por otra parte, la riqueza y el índice de diversidad (H) no mostraron diferencias significativas entre las comunidades de los suelos contaminados y el control (p>0,05). La tolerancia a altas concentraciones de metales pesados de las cepas aisladas de los suelos con alto contenido de cobre indica que la presencia de este metal en los suelos ejerce una presión selectiva en las comunidades bacterianas. Esta presión selectiva tiene como consecuencia un aumento en la tolerancia a cobre en las comunidades bacterianas. / The Aconcagua valley, located in the Valparaiso region, is one of the main agricultural areas of Chile. Copper mining and the massive use of copper agrochemicals has led to an increase of copper concentration in soils. Copper reduces biomass and bacterial metabolic activity in soils. Therefore, copper reduces agricultural soils fertility and causes ecosystem damage. This thesis postulates that copper at high concentrations in agricultural soils decreases the bacterial community diversity and increases copper-tolerant bacteria. Soils from the Aconcagua valley with high concentrations of copper (379, 520 y 784 mg/kg) and a soil from the Casablanca valley (20 mg/kg) were analyzed. Heterotrophic bacteria and copper-tolerant bacteria from soils were determined by culture-dependent techniques. Copper resistant bacteria were isolated. Strains with high copper-tolerance were further characterized. The diversity and abundance of bacterial communities in Aconcagua and Casablanca valleys soils were determined by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). The number of heterotrophic bacteria was similar in all soils. The number of copper-tolerant heterotrophic bacteria was significantly higher in copper-contaminated soils than in control soils. 92 bacterial strains were isolated. Five strains, C21, O4, O12, A32, and A55, showed high resistance to copper (MIC 3.1 - 4.7 mM). These 5 strains possess the copA gene that encodes CopA, a protein related to copper resistance. The strains O12, A32 and A55 showed tolerance to nickel (17 mM) and possessed the nccA gene that encodes the protein NccA confering resistance to this metal. Strains C21 and O4 were tolerant to chromate (4.3 Mm). Plasmids ware detected in isolates O12 and A32, which may encode heavy metal resistance genes. The growth rate of strain O12 was not affected by the presence of copper (0,8 mM and 2,4 mM). The richness and diversity index (H) indicated no significant differences between communities from copper-contaminated soils and control soil (<0,05). The copper tolerant strains isolated from contaminated soils suggest selective pressure of copper to bacterial communities. The selective pressure of copper increased copper tolerance of bacterial communities.

Justifica por su aporte en tres ejes fundamentales ambiental, social y económico. En primer lugar, el aspecto ambiental, porque la aplicación de un biofertilizante bacteriano es una alternativa viable reducir la contaminación por nitrógeno. La sustitución en forma parcial o total minimizará el uso descontrolado y excesivo en que se aplican en la actualidad. Además, se ha demostrado en experimentos realizados en invernadero y en campo que la productividad aumenta con la aplicación del biofertilizante en especial para los cultivos de maíz, sorgo, cebada, trigo y arroz y reduce la cantidad de nitrógeno químico aplicado (Izaguirre y col, 2007 ). Gothandapani et al (2017) menciona que la productividad de Azotobacter aplicado al maíz es de 20Kg/N/Ha aproximadamente. Además, demuestra que plantas inoculadas con cepas de Azotobacter hay un incremento en grano de maíz de 35% con respecto a las plántulas no inoculadas. En el resumen de la Red Iberoamericana de Fertilizantes Microbianos para la Agricultura (BIOFAG) en la ciudad de Montevideo (2007), mencionan la situación actual del empleo de biofertilizantes en Latinoamérica. Izaguirre-Mayoral y col (2007) mencionan la importancia de biofertilizantes para la agricultura de los países miembros de la entre los cuales destacan Brasil, Argentina, Uruguay, México. Así como los aportes de las investigaciones realizadas sobre la aplicación de los mismos para cultivos de frijol, soya, mani y no leguminosas. Los países industrializados basan su producción agrícola en el uso de fertilizantes y pesticidas químicos mientras que en Latinoamérica se ha intentado implementar tecnologías que potencien las asociaciones planta-microorganismo por su efecto en la sostenibilidad productiva y ambiental. / Tesis