Presencia de contaminantes farmacéuticos en la cuenca de Katari: Consecuencias sobre las comunidades bacterianas.

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Natalia Figueroa Ferreyra
hace 8 años
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1 Presencia de contaminantes farmacéuticos en la cuenca de Katari: Consecuencias sobre las comunidades bacterianas. Denisse Archundia Peralta Celine Duwig Jean Martins Frederick Lehembre

Contaminantes emergentes Substancias farmacéuticas y corporales Agricola Problemática Productos químicos industriales y domésticos Urbana/industrial aquaculture

2 Contaminantes emergentes Substancias farmacéuticas y corporales Agricola Problemática Productos químicos industriales y domésticos Urbana/industrial aquaculture Antibióticos ---->parcialmente metabolizados, y tasa de excreción por el cuerpo entre 10 y 95% -->poco o mal tratados por las plantas de tratamiento de aguas negras 2

aquaculture Antibióticos ---->parcialmente metabolizados, y tasa de excreción por

3 Impactos Químicos Problemática -Toxicológicos -Acumulación en los ecosistemas -Sinergia con otros compuestos Populaciones bacterianas Diversidad Estructura: -Composición -Abundancia Resistencia Natural / adquirida Mutación aleatoria Transferencia horizontal entre genes Co-selección resistencia: Métales / antibióticos 3 Presencia de genes que codifican fenotipos de resistencia en el mismo elemento genético

Natural / adquirida Mutación aleatoria Transferencia horizontal entre genes Co-selección resistencia:

4 Destino ambiental: Procesos Contexto Sorción -Carga (adsorbente / molécula) -ph (estabilidad de la molécula) -Contenido de materia orgánica Movilidad y Degradación Movilidad -Flujo de agua -Estructura y textura de los suelos Vector de contaminantes Degradación Fotolisis -características de la molécula -características del medio (UV, MO) Química Hidrolisis -ruptura de enlaces Formación de Subproductos Abiótica Biodegradación -descomposición por microorganismos Complejos -metales-antibioticos (ex., SMX-Cu) Modificación de la molécula y sus propiedades 4

-características de la molécula -características del medio (UV, MO) Química Hidrolisis -ruptura de enlaces Formación de Subproductos

$Diversidad \ Estructura: -Composición -Abundancia$

5 Impactos Contexto Poblaciones bacterianas Interrupción de procesos biogeoquímicos Diversidad \ Estructura: -Composición -Abundancia -Desarrollo de resistencia Resistencia bacteriana a antibióticos 5

$Diversidad \ Estructura: -Composición -Abundancia$

6 Presencia de contaminantes farmacéuticos en la cuenca de Katari: Niveles de contaminación???? (suelos/aguas) Consecuencias sobre las comunidades bacterianas Estudio de caso Impactos comunidades bacterianas de suelos y aguas Identificación de fuentes de emisión (difusas o puntuales) 6

??? (suelos/aguas) Consecuencias sobre las comunidades bacterianas

7 Cuenca del Katari Cordillera Real Mining activities Agricultural area 1.2 million habitants Urban area Particular conditions: -High altitude ( m) -High UV radiation -Contrasting climatological conditions -Variety of anthropogenic activities 2863 km 2 7

8 Instrumentos Métodos

9 Pluviómetro Instrumentos Métodos Colector tipo «Owen» de lluvia Sonda de humedad y temperatura de los suelos Sonda de presión para nivel del acuífero

10 Muestreo Muestreo 10

11 Metales Resultados 11 3µg/l 20µg/l 10µg/l 3mg/l

12 Resultados Polución bacteriana: E coli (UFC/100ml) 12 Espace publique 10 e 04 Fourrage

13 Métodos Contaminación por antibióticos en aguas superficiales Screening Solid Phase Extraction Evaporación Y reconstitución HPLC/MS 13

14 Resultados Contaminación por antibióticos en aguas superficiales (µg L -1 ) Antibiotic Before El Alto Outlet WWTP After Viacha Lower Katari Cohana bay Sulfamethoxazole (SMX) Trimethoprime (TMP) Sulfathiazole (STZ) <LQ Urban Chloramphénicol <LD <LD Farming Sulfadimethoxine <LQ <LQ <LD 0.02 Sulfadimerazine <LD <LD <LD <LD Sulfamethoxydiazine <LD <LD <LD

5 0.028 0.026 Sulfathiazole (STZ) 0.001 0.1 0.13 0.059 <LQ Urban Chloramphénicol 0.023 0.02 0.

15 Compuesto estudiado: Sulfamethoxazole (SMX) Familia: Sulfonamidas Antibacteriano bacteriostático: inhibición de la síntesis de acido fólico (estructura análoga con el acido para-aminobenzoico (PABA )) Comúnmente usado en el mundo entero en combinación con el trimethoprim (TMP) Complexing metals Tasa de excreción 45 à 70% Fotosensible Movilidad elevada Complejos con metales Reactividad acido / base Protonation / Deprotonation 15

Comúnmente usado en el mundo entero en combinación con el trimethoprim (TMP) Complexing metals Tasa de

16 Niveles de SMX en suelos Métodos Método de purificación: QuEChERS upper phase (ACN) Agitation Centrifugation Aqueous lower phase Evaporation and recovery Salts extract water / acetonitrile (miscible solvents) adding salts (Na 2 SO 4 + NaOAc + Na 2 EDTA) Separation HPLC/MS 16

Evaporation and recovery Salts extract water / acetonitrile

17 Resultados SMX in soils (µg kg -1 ) Increase 0.5 No SMX in soils Soil concentration Decrease <QL

18 Cuales son los impactos de estos niveles de contaminación en las comunidades bacterianas?? Estructura Y Resistencia 18

19 PCR amplification Métodos Presencia y cuantificación de genes de resistencia bacteriana al SMX : genes de resistencia sul1, sul2 y sul3. Agarose gel electrophoresis DNA extraction Q-PCR genes sul1 and sul2, 19

20 Resultados Presencia de genes de resistencia sul1, sul2 y sul3 farmingl? Urban/farming? Urban/farming? Urban In soils only in WWTP 20

21 Estudio de caso Proporción de genes sul1 en aguas superficiales Resultados 0.06 Sul1/16Srna Wet season 2014 Dry season AM 5AV Altos niveles en la zona alejada de actividades antrópicas (co-selección?) Aumentación durante el tratamiento de las aguas negras Disminución hacia el lago Titicaca 21

mol -1 Impactos en la diversidad Incubación 30 días 20 C, 150 rpm obscuridad

22 Métodos Impactos potenciales de altos niveles de SMX en suelos: Diversidad microbiana y enriquecimiento de genes de resistencia SMX o H 2 O M = 253,278 g.mol -1 Impactos en la diversidad Incubación 30 días 20 C, 150 rpm obscuridad Fingerprinting (DGGE) Evolución de genes de resistencia Sequencing Suelos 1, 5am, 5av, 20, 26 Q-PCR genes sul1, sul2 22

23 Estudio de caso Resultados Estructura de comunidades bacterianas (5 suelos) Fingerprints Low SMX impact DNA sequencing Equitability Variable impact of SMX on bacteria sp. Richness T T0 H2O30j 1000 H2O30j SMX30j SMX30j am 5av am 5av Poor sensitivity of the method Simpson index T0 H2O30j SMX30j Low sensitivity in urban areas am 5av

24 Estudio de caso Resultados Incremento de genes de resistencia (sul1 and sul2) Sul genes Only in WWTP 8.E-02 Ratio Sul1 genes copies / 16s RNA gene copies 0.06 Ratio Sul2 gene copies / 16s RNA gene copies 7.E E E-02 4.E E E E E+00 T0 T30dSMX T60dSMX T90dSMX Increase of sul3 gene was not studied 24

25 Conclusiones Fuentes SMX Urbana Genes de resistencia al SMX (sul1, 2 and 3) Descargas de aguas negras/coselección IMPACTOS Relacionados con tipo de suelo (rural / urbano) Incremento de la proporción de bacterias resistentes (proteobacteria) 25

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