Desarrollo de métodos simuladores para determinar la fracción biodisponible de triclocarbán en suelos tratados con biosólidos

Abstract

Los biosólidos son residuos del tratamiento de aguas servidas, que al ser tratados y procesados, pueden ser reciclados y aplicados como co-fertilizantes en suelos. También pueden ser una fuente de contaminación de diversos tipos de compuestos orgánicos. Triclocarbán (TCC) ha sido utilizado ampliamente desde 1970 como agente antimicrobiano en jabones, enjuagues bucales y pastas dentales. Este compuesto, es apolar, por lo que se une a la materia orgánica de los biosólidos. La determinación de la fracción biodisponible implica el uso de plantas o animales y un tiempo prolongado de estudio. Por lo tanto, es necesario desarrollar metodologías simuladoras, para obtener una determinación rápida y simple de la biodisponibilidad de TCC en suelos tratados con biosólido. Dos métodos de extracción podrían ser adecuados: el empleo de una solución acuosa de hidroxipropil-β-ciclodextrina (HP-β-CD) y la extracción acuosa con CaCl2 seguida de una extracción con disco rotatorio en dos disposiciones, horizontal y vertical (EA/RDSE), utilizando como tejido vegetal plantas de trigo. En los cultivos realizados en sistemas suelo-biosólido, TCC fue detectado en las raíces de las plantas de trigo. En cambio, para los tratamientos con biosólido enriquecido y con biosólido con alta concentración “nativa” de TCC, fue detectado tanto en la raíz como en la parte aérea. Los valores de los factores de translocación son menores a 1, indicando que TCC permanece preferentemente en la raíz de la planta. Los factores de bioconcentración (FBC) es la razón entre la concentración de TCC en el tejido vegetal y el suelo. Para las raíces y parte aérea, se obtiene que los suelos tratados con biosólido no acumulan TCC, ya que FBC <1, a excepción de las raíces del suelo tratado con biosólido con una alta concentración “nativa” de TCC (FBC: 1,7). Los factores de concentración (FC) fueron calculados para los métodos simuladores. Para la extracción con HP-β-CD, los FC < 1, lo que indica que esta metodología no sobreestima la fracción biodisponible, sino que se comporta muy similar a ella. Para la extracción con EA/RDSE, se obtienen FC del orden de 10-4, corroborando una característica de TCC como su baja solubilidad. Para validar los métodos como biosimuladores, se realiza un modelamiento a través de una correlación simple entre las concentraciones de TCC en el tejido vegetal y las concentraciones determinadas a través de los métodos (HP-β-CD y EA/RDSE, significativas al 95%). Para la ciclodextrina, se obtienen correlaciones significativas y explican entre 37 y 95% de la variabilidad de los datos para las raíces y la parte aérea. Para el modo vertical de EA/RDSE, las correlaciones son significativas y explican entre el 26 y 57% de la variabilidad, para las raíces y la parte aérea, respectivamente. Para el modo horizontal, la correlación es significativa para las raíces, con una explicación del modelo de un 81%. Se puede concluir que los dos métodos desarrollados, la extracción con HP-β-CD y la EA/RDSE, son biosimuladores de la fracción biodisponible de TCC en las raíces de planta de trigo cultivadas en suelos tratados con biosólido

Biosolids are a residue of water treatment, which when are treated and/or processed, can be recycled and used as co-fertilizing agents in soils. They are also a pollution focus of organic compounds. Triclocarban (TCC) has been widely used since 1970, as antimicrobial agent in soaps, mouthwashes and toothpastes. This compound, is non-polar, reason why it binds with organic matter of the biosolids. The determination of the bioavailable fraction involves the use of plants or animals and prolonged study time. Therefore, it is necessary to develop simulating methodologies for a rapid and simple determination of the bioavailability of TCC in soils amended with biosolids. Two extraction methods may be suitable: the use of an aqueous solution of hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD) and the aqueous extraction with CaCl2 followed by an extraction with the rotating disk in two orientations, horizontal and vertical (EA/RDSE), using as vegetal tissue wheat plants. In crops of wheat plants in soil-biosolid systems, TCC was detected in the roots. On the other hand, in plants grew with spiked biosolids and biosolids with high “native” concentration of TCC, it was detected in roots and shoots. Translocation factor are lower than 1, showing that TCC remains preferentially in the root. Bioconcentration factors (BCF) is the ratio of the concentration of TCC in plant tissue and soil. For the roots and shoots, is obtained that soils treated with biosolids do not accumulate TCC, cause FBC <1, with exception of the soil treated with biosolids with a high concentration of “native” TCC (FBC: 1,7). Concentration factor (CF) were calculated for the simulator methods. For the extraction with HP-β-CD, FC<1 indicating that this methodology does not overestimate the bioavailable fraction, but behaves very similar to it. For the EA/RDSE method, FC of 10-4 are obtained, corroborating TCC characteristic such as low solubility. To validate the methods as biosimulators, a modeling through a simple correlation between TCC concentration in plant tissue and concentrations determined by simulator methods is used (HP-β-CD and EA/RDSE, 95% significant). For the cyclodextrin, significant correlations are obtained and explain between 37 and 95% of the variability for roots and shoots. For the vertical mode of EA/RDSE, correlations are also significant explaining between the 26 and 57% of the variability for roots and shoots, respectively. For the horizontal mode, correlation is significant to the roots, with a model explanation of 81%. It can be concluded that, the two developed methodologies (HP-β-CD and EA/RDSE) are biosimulators of the TCC bioavailable fraction in the roots of wheat plants cultured in soils treated with biosolids