El efecto combinado de los productos derivados del petróleo y el humato sobre la dafnia

Stom D.I., Dagurov A.V.
Instituto de Investigación de Biología de la Universidad Estatal de Irkutsk

Recientemente, cada vez se acumulan más datos sobre la capacidad de varias sustancias húmicas para reducir el efecto negativo de ciertos compuestos tóxicos en varios organismos [1, 2, 3]. Entre los contaminantes, tanto en volumen como en escala, el petróleo y los productos derivados del petróleo se distinguen especialmente [4, 5]. Por lo tanto, parecía interesante comprobar la posibilidad de debilitar el efecto tóxico de este último en presencia de sustancias húmicas.

Objetos y métodos de investigación.

Los experimentos utilizaron petróleo del campo Markovskoye de la región de Irkutsk y productos derivados del petróleo: combustible diésel de verano (GOST 305-82), aceite de calefacción M-40 (GOST 10585-75), gasolina de motor sin plomo con un octanaje de 76 y 93 (GOST 2084-77), aviación B-95/130 gasolina (GOST 1012-72). Como fuente de sustancias húmicas, se tomó el medicamento "Humat" fabricado por AgroTech Gumat LLC.
La toxicidad de humatos y productos derivados del petróleo se evaluó en un cultivo de laboratorio de cladocera Daphnia magna (Straus) [7]. La prueba de Daphnia se incluye en la mayoría de los estándares nacionales e internacionales para el estudio de la calidad del agua y tiene una serie de documentos de política sobre el uso de pruebas biológicas en la práctica [8, 9]. Cuando se aplica, el criterio principal de toxicidad es la supervivencia de los crustáceos. En nuestros experimentos, la transición de los crustáceos a la interfaz del medio aire-agua sirvió como un indicador adicional del efecto tóxico de las sustancias analizadas en Daphnia [10, 11]. Esta reacción de prueba es un indicador significativamente más sensible de la presencia de emulsiones de aceite y productos derivados del petróleo que la muerte de Daphnia.
Para el cultivo de daphnia, experimentos y control, se usó agua de grifo desclorada (la toma del río Angara sobre Irkutsk). Para los experimentos, se seleccionaron juveniles de una camada a la edad de 2 días. En cada recipiente experimental con un volumen de 30 ml se colocaron 10 crustáceos. La experiencia y el control tenían al menos 6 réplicas con tres paralelos en cada una.
Emulsiones de aceite y productos derivados del petróleo con concentraciones de 0,5; 1; 1,5; 2; Se obtuvieron 2,5 ml / l vertiendo la cantidad requerida de aceite y productos derivados del petróleo en 1 litro de agua, seguido de agitación durante 60 minutos en un agitador magnético. 
Para preparar el licor madre de humate, una muestra de la correspondiente preparación de humato secada al aire finamente dispersa, se disolvieron 0,5 g en 1 litro de agua, luego el licor madre se centrifugó a 7 mil rpm. durante 5 minutos y luego se filtra a través de un filtro de papel (cinta blanca).
Para obtener soluciones saturadas de hidrocarburos, se vertieron 2 litros de vidrio en cilindros de medición de vidrio casi hasta la parte superior del agua, y se colocó cuidadosamente una capa de productos de petróleo de 1 cm de espesor en su superficie con una pipeta. Los recipientes se equiparon con un dispositivo que permite tomar muestras de la solución debajo de la película de hidrocarburos. El proceso de disolución tuvo lugar a una temperatura de 20 - 220 C en una atmósfera de aire durante 30 días. En los experimentos, se usaron soluciones saturadas de hidrocarburos sin dilución, con 2 veces la dilución con agua y 2 veces con una solución de humato.
Para el procesamiento estadístico, se utilizaron métodos generalmente aceptados [12, 13] usando una computadora personal y los paquetes de software Statgraf 3.0 y Excel 97. Se hicieron conclusiones cuando la probabilidad de un pronóstico libre de errores fue P³0.95.

Resultados de la investigación y discusión.

En la primera etapa del estudio, se seleccionaron concentraciones de soluciones de humato que no tuvieron un efecto visible sobre la dafnia durante una exposición de 24 horas. Resultaron ser soluciones de humato preparadas a partir de la muestra inicial de 0,5 g / l. 
Como se puede ver en la tabla 1 en el rango de concentración estudiado (de 0.5 a 2.5 ml / l), las emulsiones de aceite y los productos de aceite probados causaron la transferencia de crustáceos, aunque en diferentes grados a la capa superficial. De la misma tabla, así como de la tabla 2, se deduce que las preparaciones de humato en las concentraciones probadas en la mayoría de los casos impidieron, o al menos redujeron significativamente, la capacidad de las emulsiones de aceite, productos derivados del petróleo y sus hidrocarburos individuales para iniciar la aparición de Daphnia. En este sentido, el efecto de las soluciones de humato sobre el petróleo y el combustible diesel es especialmente efectivo: en ausencia de humato, el 100% de los crustáceos aparecieron en la superficie, y en su presencia el 100% de Dafnia flotaba en el espesor de la emulsión (Tabla 1). Anteriormente se demostró que, de la gran variedad de sustancias probadas, solo los agentes tensioactivos impedían la transferencia de crustáceos a la película superficial causada por las emulsiones de productos derivados del petróleo. Humate no solo evitó que Cladocera flotara en la película de la superficie, sino que, aunque en un número menor de experimentos y no de manera tan significativa, todavía debilitó el efecto tóxico de las emulsiones de petróleo y productos derivados del petróleo.
En algunos casos, por ejemplo, en experimentos con emulsiones de combustible diesel a concentraciones de 0,5 y 1 ml / l, la diferencia en la mortalidad de los crustáceos en presencia y ausencia de una solución de humato fue del 50%. En la emulsión de combustible diesel con una concentración de 2 ml / l en ausencia de humatos, la muerte completa de todos los crustáceos ocurrió después de 5 horas, y con la adición de humatos después de 24 horas. La concentración de 2,5 ml / l provocó una supresión completa de la actividad de los crustáceos después de 4 horas, y cuando se añadieron humatos, los crustáceos permanecieron activos durante 5 horas.

Humate fue menos efectivo para reducir los efectos tóxicos de la gasolina de aviación. El antagonismo fue aún más débil en las mezclas de fuel oil y humate. Pero lo menos pronunciado fue el debilitamiento por parte de humate del efecto sobre las emulsiones de dafnia de aceite.
Al mismo tiempo, se puede ver a partir de los materiales presentados en la Tabla 1 que las soluciones de la preparación de humato a esta concentración impidieron la transferencia de dafnia a la capa superficial causada por la acción de la emulsión, o al menos redujeron el número de crustáceos, dejando casi todos los productos oleosos dejando el espesor de la emulsión acuosa. 
Dado que, a diferencia de las emulsiones de productos derivados del petróleo en sus soluciones, los crustáceos no dejaron la columna de agua en su superficie, surgió la pregunta: ¿las preparaciones humatas debilitarían no solo el efecto tóxico de las emulsiones, sino también las soluciones de aceites y productos derivados del petróleo?

El análisis de los materiales de la tabla 3 muestra que los humatos debilitan la toxicidad para los crustáceos no solo en emulsiones, sino también en soluciones oleosas. Por ejemplo, con una exposición diaria de diluido dos veces con agua en soluciones saturadas de combustible diesel, el número de sobrevivientes de Daphnia fue 33.3% menor que con su correspondiente dilución con soluciones humate. 
También se observó un debilitamiento o incluso una supresión completa de la reacción conductual del ascenso de Daphnia a la superficie y una disminución de la toxicidad en experimentos con compuestos aromáticos y alifáticos individuales que son parte de productos derivados del petróleo (Tabla 2 y Tabla 4). En mezclas de emulsiones de aceite con humatos, en todo el rango de concentraciones estudiadas, se registró el debilitamiento o incluso la prevención completa de la reacción conductual de la aparición de crustáceos en la capa superficial. Por lo tanto, la adición de humatos a las emulsiones de aceite y productos derivados del petróleo redujo el efecto tóxico de este último para las dafnias. 
Los autores agradecen al Dr. I.V. Perminova y el profesor H. Steinberg por valiosas discusiones y consultas. Este trabajo fue apoyado financieramente por el NTP "Apoyo estatal para la política científica y técnica regional de la Escuela Superior y el desarrollo de su potencial", el proyecto No. 477 y el Fondo de Propiedad Federal de Rusia (subvención No. 99-04-49612).
Tabla 1-Efecto de las emulsiones de productos derivados del petróleo en presencia y ausencia de humatos sobre la supervivencia y el ascenso a la superficie de las dafnias durante la exposición de 24 horas (en% de control - agua desclorada).

Nota: las soluciones de humato con una concentración inicial de 0,5 g / l no tienen un efecto visible sobre la dafnia.

Tabla 2 - El efecto de las emulsiones de hidrocarburos de aceite en presencia y ausencia de humatos sobre la supervivencia y el ascenso a la superficie de las dafnias durante la exposición de 24 horas (en% de control - agua desclorada).

Nota: las soluciones de humato con una concentración inicial de 0,5 g / l no tienen un efecto visible sobre la dafnia.

Tabla 3 - El efecto de mezclas de volúmenes iguales de soluciones saturadas de aceite, productos derivados del petróleo y humato en la supervivencia de las dafnias, en% del control - agua.

Tabla 4 - El efecto de las emulsiones de hidrocarburos aromáticos de petróleo en presencia y en ausencia de humatos sobre la supervivencia y el ascenso a la superficie de la dafnia a las 24 horas de exposición (en% de control - agua desclorada).