" Evaluación de la presencia y biodisponibilidad de estrona, 17β-estradiol y de α-etinilestradiol en suelos agrícolas restaurados con biosólidos"

Abstract

La recuperación de un suelo para uso agronómico se ha acentuado en las últimas décadas debido ala alta demanda alimenticia que busca solventar la producción agrícola. Dependiendo del uso y de las condiciones climáticas, un suelo puede ver amenazada su resiliencia y su capacidad depurativa, lo que a largo plazo puede derivar en la alteración de sus componentes fisicoquímicos y biológicos dejándolo en calidad de suelo degradado. Para revertir esta condición, se han implementado tecnologías que incluyen fertilizarles y abonos que le entregan los nutrientes y minerales al suelo que son necesarios para las plantas. En el contexto de generar soluciones viables y sustentables, el SAG permite el uso de lodos estabilizados para la recuperación de suelos agrícolas. Tanto los efluentes como los biosólidos de las plantas de tratamiento de aguas servidas, transportan una serie de contaminantes que provienen de actividades antrópicas. A estos contaminantes se les conoce como contaminantes emergentes, y hasta ahora no han sido considerados en las normativas. Mientras tanto, su estudio busca evaluar el nivel de riesgo y peligrosidad que representan para el ser humano y el medio ambiente. Los contaminantes emergentes pueden circular en distintos ecosistemas, incorporándose a cadenas tróficas en medios terrestres y acuáticos. En algunos seres vivos ha quedado de manifiesto el efecto que generan algunos contaminantes en su sistema endocrino, es por ello que se les conoce con el nombre de Compuestos Disruptores Endocrinos (CDE). Las hormonas estrogénicas revisten un potencial peligro de disrupción endocrina, debido a su álgida actividad biológica. En este trabajo se priorizó el estudio de las hormonas estrogénicas: estrona (El), l7p-estradiol (E2) y de l7c-etinilestradiol (BE2), cuyo objetivo principal fue evaluar la presencia y biodisponibilidad de cada una de ellas en suelos cultivados con plantas de trigo, y comparar los resultados con un método biosimulador con ciclodextrina. Mediante extracción asistida por ultrasonido (US), etapa de limpieza con extracción en fase sólida (SPE) y determinación por cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas (GCA4S), se encontró 150,10 + 6,40 pgkg-t de EE2 en el biosólido de una planta de tratamiento. Para evaluar el eventual riesgo que conlleva el uso de enmiendas orgiánicas para la restauración de suelos, se montó un bioensayo con plantas de trigo simulando condiciones naturales de riego y climatización. Los suelos fueron tratados con biosólido en razón de 90 Mgha 1, y además se incluyeron suelos tratados con biosólido enriquecido con 10 mgkgl de 1as hormonas El, E2yEE2. Tras analizar las plantas, fue posible conocer la biodisponibilidad de cada hormona en el suelo. Se pudo constatar una alta tasa de degradación de El, ya que no se encontró ni en las raíces ni en la parte área. Las otras dos hormonas, mostraron un comportamiento distinto para cada suelo. Se encontraron factores de bioconcentración (FBC) de 0,01 para E2 y de 0,54 paraBB2 en el suelo Lo Prado, tratado con biosólido enriquecido, mientras que el suelo Chicauma, tratado con biosó1ido enriquecido, presentó FBC de 0,15 y 0,7 paraB2 yEE2,respectivamente. En e1 suelo tratado con biosólido natural solo se encontró EE2 en las raíces de 1as plantas cultivadas en ambos suelos. Para validar el método biosimulador con ciclodextrina, fue necesario correlacionar los valores obtenidos en la extracción de hormonas con hidroxipropil-B-ciclodextrina (HPDC) con los de la fracción biodisponible en plantas de trigo mediante un test de correlación lineal simple. Los resultados fueron comparables, ya que se encontraxon patámetros estadísticos admisibles, p-value < 0,05 y r : 0,99. Por 1o tanto, se validó la metodología con respecto a los bioensayos de plantas de trigo. Además, se encontró que la presencia de hormonas no influye mayormente sobre la actividad microbiana en los suelos. Esto se demostró mediante de la determinación de COz, N-NO:- y N-NH¿+.

The soil restoration for agricultural use has increased in recent decades due to high food demand, which agricultural production seeks to solve. Depending on use and climatic conditions, a soil's resilience and purification capacity can be threatened, which could lead to a long-term alteration of its physico-chemical and biological components leaving it in the condition of degraded soil. Technologies have been implemented in order to reverse this condition, including fertilizers and manure that deliver nutrients and minerals necessary lor plants to the soil. In the context of creating viable and sustainable solutions, SAG allows the use of stabilized sludge fo¡ soil restoration for agricultural use. Both effluents and biosolids from wastewater treatment plants carry a number of pollutants from human activities. These pollutants are known as emerging contaminants, which haven't been considered in the regulations. Meanwhile, their study aims to assess the level ofrisk and danger posed to humans and the environment. Emerging contaminants can circulate in different ecosystems, incorporating themselves to food chains in terrestrial a:rd aquatic environments. In some living organisms, it has been revealed the effect generated by some pollutants in their endocrine system, which is why they are known as Endocrine Disrupting Compounds (EDC). Estrogenic hormones are of potential danger of endocrine disruption, because of its outstanding biological activity. The study of estrogenic hormones are prioritized in this research: estrone (E1), 17p-estadiol (E2) and l7o-ethinylestradiol (EE2), whose main objective was to evaluate t}re presence and bioavailability of each one in soils cultivated with wheat plants and to compare the results with a cyclodextrin biosimulator method. Through ultrasound assisted extraction (US), solid phase extraction (SPE) and gas chromatography coupled to mass spectrometry determination (GC/MS), 150.10 + 6.40 ¡rgk91 of EE2 were found in biosolid from a treatment plaÍt. To assess the potential risk associated with the use oforganic amendments for soil restoration, a bioassay with wheat plants was mounted simulating natural conditions of irrigation and air conditioning. Soils were treated with 90 Mg ofbiosolid per hectare. Soils treated with biosolids, spiked with 10 mgkgr of the E1, E2 a¡d EE2 hormones, were also included. After analyzing the plants, it was possible to know the bioavailability of each hormone in the soil. It was found a high degradation rate ofEl, due to its absence in both roots and upper pa¡t. The others two hormones showed a different behavior in each soil. Bioconcentration factor (BCF) of 0.01 for E2 and 0.54 for EE2 were found on the soil Lo Prado, treated with spiked biosolid, while the soil Chicauma, treated with spiked biosolid, presented BCF 0.15 and 0.7 respectively. In soil treated with natural biosolid, EE2 was only found in roots. In order to validate the cyclodextrin biosimulatot method, it was necessary to correlate the values obtained in the extraction of hormones with p-hydroxypropylcyclodextrin (IIPCD) with the bioavailable fraction in wheat plants, using a simple linear correlation test. The results were comparable with admissible statistical parameters, pvalue < 0.05 and r : 0.99. Therefore, the methodology was validated with respect to wheat plants bioassays. In addition, it was found that the presence of hormones don't influence the mic¡obia.l activity in the soi1. This was demonstrated by the determination of COz, NNO¡. and N-NI{+*.