La Química Ambiental Del Cobre

La creciente preocupación ambiental de la población ha llevado a estudios más detallados de los contaminantes y su grado de toxicidad, por lo que la química constituye una herramienta básica, para dicho estudio.

QUIMICA AMBIENTAL DEL COBRE Cjumo Huamani, Maria (20131010) Palacios Hugo, Rosario (20131065) Pierola Mori, Nicole Ariana (20131022) Tarazona Paz, Enrique (20131029)

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE CIENCIAS. DEPARTAMENTO DE QUÍMICA CURSO: QUIMICA AMBIENTAL

LA QUÍMICA AMBIENTAL DEL COBRE

Profesor:

Flores del Pino, Lisveth

Commented [L1]: Falta el nombre del Grupo y el nombre del profesor.

"Grupo ambiental molinero cuproso"

Cjumo Huamani, Maria Elena (20131010) Palacios Hugo, Rosario Natividad (20131065) Pierola Mori, Nicole Ariana (20131022) Tarazona Paz, Enrique Rolando (20131029)

La Molina, Julio 2017

La Química Ambiental del Cobre

Presentado por:

1

2

La Química Ambiental del Cobre

RESUMEN

El cobre; elemento indispensable en la vida de los seres vivos y para muchos procesos industriales, tiene una gran participación en muchos procesos biológicos, ecológicos y ambientales del planeta, lo cual nos obliga a investigar su rol como un posible contaminante para el ecosistema. Siendo un metal con un gran poder acumulativo en el suelo, aguas superficiales, seres vivos como plantas, etc el estudio de su química ambiental y la normativa nacional e internacional que regula este compuesto nos ayudara a determinar su verdadero poder como contaminante. A través del diagrama de Pourbaix, se podrá conocer de la predominancia de los compuestos formados de cobre y agua, en equilibrio redox, cómo es que se distribuyen según el pH y según el potencial; los diagramas de precipitación del cobre y su especiación en soluciones acuosas nos permiten tener noción de cómo pueden estar presentes los compuestos de cobre en aguas naturales de acuerdo a la variación en su pH. Por último los artículos revisados para la presente investigación nos ilustran que la finalidad de muchos experimentos que utilizan cobre es como removerlos del ambiente o como disminuir sus poderes contaminantes.

Palabras clave: cobre, contaminante, pH, metal, ambiente

INTRODUCCIÓN

El cobre es un metal que naturalmente se encuentra en el medio en el que vivimos, en el agua, el aire o el suelo; el cobre es un elemento que, al estar presente en plantas y animales, demuestra, que de cierta manera es necesario para la vida, por lo que se convierte en elemento indispensable en la vida de los seres vivos. Además, el cobre es usado para la producción de muchos productos, tales como alambres, cañerías, láminas de metal y otros. En lo correspondiente a los usos en la agricultura, se usa

preservativos para ciertos alimentos, cueros y telas; sin embargo, a altas concentraciones puede ser dañino para el ser humano. Este compuesto llega al medio a través de compuestos químicos como insecticidas, aguas contaminadas, o de manera natural, a través de las emisiones de los volcanes o por la descomposición de las rocas. Si bien es cierto, el cobre es un elemento traza necesario para la vida humana, a altas concentraciones puede afectar a la salud humana, produciendo ciertos malestares como irritación de la nariz y la garganta. La ingestión de niveles altos de cobre puede producir náuseas, vómitos y diarrea. La Agencia de Protección del Medio Ambiente de EEUU (EPA)

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para tratar ciertas enfermedades de las plantas, como el moho, para tratar agua, como

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ha determinado que el agua potable no debe contener más de 1.3 miligramos por litro de agua (1300ppb) sino podría dañar el hígado y los riñones e incluso causar la muerte. La variación en síntomas dependiendo de la edad de la persona, aún no se ha determinado, pero se cree que un niño estaría más expuesto a los efectos de estos metales. Ante esto, se recomienda que si las tuberías del servicio de agua están hechas de cobre, se debería dejar correr el agua por 15 minutos, luego de haber tenido la cañería cerrada durante la noche, para que, de esta manera, el primer arrastre del fluido se lleve los residuos. Además, en cuanto a las emisiones por el trabajo de contacto directo con la sustancia, se recomienda el uso de ropa y equipo de producción necesaria, y siempre siga los procedimientos de seguridad.

IMPORTANCIA AMBIENTAL

El cobre puede entrar al medio ambiente a través de liberaciones desde minas de cobre y otros metales, y desde fábricas que manufacturan o usan cobre metálico o compuestos de cobre. El cobre también puede entrar al medio ambiente desde basurales, del agua residual doméstica, de la combustión de desperdicios y combustibles fósiles, de la producción de madera, de la producción de abonos de fosfato y de fuentes naturales (por ejemplo, polvo en el aire, desde el suelo, volcanes, vegetación en descomposición, incendios forestales y de la espuma del mar). Por lo tanto, el cobre está ampliamente distribuido en el medio ambiente. Aproximadamente 1,400,000,000 libras (640,000,000,000 gramos) de cobre fueron liberadas al ambiente por industrias en el año 2000. El cobre se encuentra a menudo cerca de minas, fundiciones, plantas industriales, vertederos y sitios de desechos. (Agencia para sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades, 2004)

Cuando el cobre se libera al suelo, puede adherirse fuertemente a la materia orgánica y a otros componentes (por ejemplo, arcilla, arena, etc.) en las capas superficiales del suelo y

de cobre se liberan al agua, el cobre que se disuelve puede ser transportado en el agua de superficie ya sea en la forma de compuestos de cobre o cobre libre, con más probabilidad, como cobre unido a partículas suspendidas en el agua. Aun cuando el cobre se adhiere fuertemente a partículas en suspensión o a sedimentos, hay evidencia que sugiere que algunos de los compuestos de cobre solubles entran al agua subterránea. El cobre que entra al agua se deposita eventualmente en los sedimentos de los ríos, lagos y estuarios. El cobre es transportado en partículas que emiten las fundiciones y plantas que procesan minerales, y vuelve a la tierra debido a la gravedad o en la lluvia o la nieve. El cobre también es transportado por el viento al aire en polvos de metales. La

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puede que no se movilice muy lejos cuando es liberado. Cuando el cobre y los compuestos

4

liberación de cobre en áreas cerradas proviene principalmente de procesos de combustión (por ejemplo, calentadores de querosén). (Agencia para sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades, 2004)

NORMATIVA AMBIENTAL

a. Nacional Según el ECA de agua, se tienen los siguientes valores de concentración de cobre para cuatro categorías:

Tabla 1: ECA de agua

Concentració CATEGORÍAS

n de Cobre (mg/L) Aguas que pueden A1

ser potabilizadas

2

con desinfección Aguas que pueden

Categoría 1:

destinadas a la

A2

ser potabilizadas

Poblacional

producción

con tratamiento

y

de agua potable

convencional

Recreacional

2

Aguas que pueden A3

ser potabilizadas con

2

tratamiento avanzado Aguas superficiales

B1

Contacto Primario

2

La Química Ambiental del Cobre

Aguas superficiales

5

para recreación

Contacto

B2

Secundario

**

Extracción y Sub

Cultivo

Categoría 1

de Moluscos

0.0031

Bivalvos (C1) Extracción y

Categoría 2: Actividades Marino

Cultivo Agua de Mar

Costeras

Sub

de Otras

Categoría 2

Especies

0.05

Hidrobiológicas (C2) Sub

Otras Actividades

Categoría 3

(C3)

Categoría 3:

Parámetros para Riego de Vegetales de Tallo Bajo y

Riego de

Tallo Alto

0.05

0.2

Vegetales y Bebidas de

Parámetros para Bebidas de Animales

0.5

Lagunas y Lagos

0.02

Animales

Categoría 4:

Costa y Sierra

0.02

Selva

0.02

Estuarios

0.05

Marinos

0.05

Ríos

Conservación

Acuático Ecosistemas Marino Costeros

** Se entenderá que para este uso, el parámetro no es relevante, salvo casos específicos que la Autoridad competente lo determine.

Fuente: MINAM, 2008

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del Ambiente

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b. Internacional

El Ministerio de Ontario en su lista de estándares de calidad de aire incluye al cobre con el periodo y valor que se muestra en la Tabla 2.

Tabla 2: Estándares de Calidad de Aire por el Ministerio de Ontario-Canadá

Parámetro

Periodo

Valor (ug/m3)

Cobre

24 horas

50

Fuente: AMBIENT AIR QUALITY CRITERIA. ONTARIO- CANADÁ, 2012.

Cabe resaltar que en los ECA de aire Nacional no existe un valor específico asignado al cobre. Más probablemente se puedan encontrar porcentajes de cobre dentro del PM 10 y PM 2.5.

A continuación se muestra la Guía de la Organización Mundial de la Salud, OMS, para algunos metales de significación para la salud cuando están presentes en el agua potable. Se establecen los valores de las guías para el cobre. Otros elementos como el antimonio, arsénico, cadmio, mercurio, molibdeno y plomo, con excepción del cobre, están regulados debido a evidencia o sospecha de evidencia de ser causantes de graves enfermedades y efectos en la salud humana. Se observa que para el cobre, la regulación se hizo más estricta después de 1984.

Tabla 3: Aumento de las exigencias regulatorias para el agua potable Valores guía de la OMS de algunas sustancias químicas inorgánicas con

Elemento

1984

1993

1997

2002

2006

(ppm)

(ppm)

(ppm)

(ppm)

(ppm)

Comentario

Potenciales efectos crónicos Cobre (Cu)

Sin valor guía

2,0

2,0

(P)

(P’)

en el hígado (1993); 2,0

2,0

reemplazado en 2007 por mismo valor provisional pero por efectos agudos

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significación para la salud cuando están presentes en el agua potable.

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(náusea); en 2004 el valor es definitivo, debido a efectos agudos (náusea)

Fuente: Copper Connects Life, s. f.

La Tabla 4 muestra algunas de las regulaciones más importantes del cobre en aguas superficiales, subterráneas, potable, aire, suelos y sedimentos. Entre todas estas normas o estándares, el único verdaderamente universal es la norma del agua potable. Este estándar se aplica prácticamente en todo el mundo salvo en los Estados Unidos y en China, en donde el estándar podría ser más o menos exigente dependiendo de las mediciones realizadas en terreno.

Tabla 4: Algunos estándares para el cobre en el agua, en el aire, en el suelo, y en sedimentos Algunas normas ambientales para el cobre en agua, suelos, aire y sedimentos La toxicidad del cobre para organismos acuáticos

Aguas 3,0 a >100

(µg/L)

Legislación Federal de Canadá, Soil, Ground Water and 2.5

(µg/L)

Agua potable (mg/L)

Por ello el estándar del cobre se regula mediante el Modelo de Ligando Biótico (BLM) en los Estados Unidos.

Aguas subterráneas

depende de organismos y de la composición del agua.

Sediment Standards for Use Under Part XV.1 of the Environmental Protection Act, March 9, 2004, http://www.ene.gov.on.ca/envision/gp/4697e.pdf

2.0

OMS, Nivel Guía recomendado por la OMS, 2004

Ocupational Safety and Health Administration, OSHA, Aire en lugares de trabajo (mg/m3)

2009, Section 6 - VI. Health Effects Discussion and 0.1

Determination of Final PEL (Permissible exposure level), http://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_docume nt?p_table=PREAMBLES&p_id=770

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superficiales

8

Suelos A, nivel de background (mg/kg peso

Guías de Holanda para el cobre en el suelo, Soils and the 50

Environment, S.Ellis and a. Mellor, Routledge, London, 1995

seco) Suelos B, nivel para ser investigado

Guías de Holanda para el cobre en el suelo, Soils and the 100

(mg/kg peso

Environment, S.Ellis and a. Mellor, Routledge, London, 1995

seco) Suelos C, valor para tomar acción

Guías de Holanda para el cobre en el suelo, Soils and the 500

(mg/kg peso

Environment, S.Ellis and a. Mellor, Routledge, London, 1995

seco) Suelos

(mg/kg peso

Legislación Federal de Canadá, Soil, Ground Water and 56

Sediment Standards for Use Under Part XV.1 of the Environmental Protection Act, March 9, 2004,

seco)

http://www.ene.gov.on.ca/envision/gp/4697e.pdf

Todos los

Legislación Federal de Canadá, Soil, Ground Water and

otros suelos (mg/kg peso

85

seco)

seco)

Environmental Protection Act, March 9, 2004, http://www.ene.gov.on.ca/envision/gp/4697e.pdf Legislación Federal de Canadá, Soil, Ground Water and

Sedimentos (mg/kg peso

Sediment Standards for Use Under Part XV.1 of the

16

Sediment Standards for Use Under Part XV.1 of the Environmental Protection Act, March 9, 2004, http://www.ene.gov.on.ca/envision/gp/4697e.pdf Fuente: Copper Connects Life, s. f.

Los otros estándares de la Tabla 5 no son universales, aunque el estándar de cobre en aguas superficiales utilizado por la Agencia Ambiental de los Estados Unidos (EPA), podría aplicarse universalmente, y posiblemente así será en el futuro. Este es un estándar complejo, que parte del principio de que sólo una fracción del cobre presente en las aguas superficiales está biodisponible.

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Agrícolas

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REGULACIÓN DEL COBRE a. En la Salud El cobre puede ser encontrado en muchas clases de comidas, en el agua potable y en el aire. Debido a que absorbemos una cantidad considerable de cobre cada día por la comida, bebiendo y respirando. La absorción del cobre es necesaria, porque es un elemento traza que es esencial para la salud de los humanos. Aunque los humanos pueden manejar concentraciones proporcionalmente altas del metal, un exceso puede también causar problemas de salud. La mayoría de los compuestos del cobre se depositarán e interactúan con los sedimentos del agua como a las partículas del suelo. Compuestos solubles del cobre forman la mayor amenaza para la salud humana. Usualmente compuestos del cobre solubles en agua ocurren en el ambiente después de liberarse a través de aplicaciones en la agricultura. Las concentraciones del cobre en el aire son usualmente bastante bajas, así que la exposición al cobre por respiración es descartable. Pero gente que vive cerca de fundiciones que procesan el mineral cobre en metal pueden experimentar esta clase de exposición. La gente que vive en casas que todavía tienen tuberías de cobre, están expuestas a más altos niveles de cobre que la mayoría de la gente, porque el cobre es liberado en sus aguas a través de la corrosión de las tuberías. Por otra parte en el ámbito laboral, la exposición al cobre es muy común, sobre todo en industrias que trabajen con este metal. El contacto con el cobre puede causar en el trabajador una gripe, mejor conocida como la fiebre del metal. Esta fiebre no dura mucho, alrededor de dos días y dependerá de la sensibilidad del receptor. Exposiciones de largo periodo al cobre pueden irritar la nariz, la boca y los ojos y causar dolor de cabeza, de estómago, mareos, vómitos y diarreas. Una toma grande de cobre puede causar daño al hígado y los riñones e incluso la muerte. Si el cobre es cancerígeno no ha sido

b. En el medio ambiente El cobre tiene muchas maneras de entrar en el medio ambiente. Los ríos están depositando barro en sus orillas que están contaminados con el metal, debido al vertido de aguas residuales contaminadas. El cobre entra en el aire, mayormente a través de la liberación durante la combustión de gasolina, este permanecerá por un periodo de tiempo eminente, antes de depositarse cuando empieza a llover. Este terminará mayormente en los suelos, como resultado los suelos pueden también contener grandes cantidades de Cobre después de que esté sea depositado desde el aire.

La Química Ambiental del Cobre

determinado aún. (Lenntech. S.f.)

10

Cuando el cobre termina en el suelo este es fuertemente adsorbido a la materia orgánica y minerales. Como resultado este no viaja muy lejos antes de ser liberado y es difícil que entre en el agua subterránea. En el agua superficial el cobre puede viajar largas distancias, tanto suspendido sobre las partículas de lodos como iones libres. El cobre es bioacumulable en plantas y animales, al igual que puede ser encontrado en suelos. Los suelos ricos en cobre sólo un número pequeño de plantas pueden vivir. Por esta razón no hay diversidad de plantas cerca de las fábricas cúpricas, además, es una seria amenaza para la producción en las granjas. El cobre puede seriamente influir en el proceso de ciertas tierras agrícolas, dependiendo de la acidez del suelo y la presencia de materia orgánica. El cobre afecta el equilibrio químico en el suelo, su influencia negativa en la actividad de microorganismos y lombrices de tierra. La descomposición de la materia orgánica puede disminuir debido a esto. Cuando los suelos de las granjas están contaminados con cobre, los animales pueden absorber concentraciones de cobre que dañan su salud. Principalmente las ovejas sufren un gran efecto por envenenamiento con cobre, debido a que los efectos del cobre se manifiestan a bajas concentraciones. (Lenntech. S.f.) ÓXIDO-REDUCCIÓN (REDOX) Diagrama de Pourbaix para las especies de cobre(II) en agua (E vs pH) Reacciones:

Cu 2  2e   Cu 0

CuO  2 H   Cu 2  H2 O

CuO  H 2 O  CuO22  2H  Cu2 O  2H   2e   2Cu 0  H 2 O 2CuO  2H   2e   Cu2 O  H 2 O 2H   2e   H 2 4H   O2  4e   2H 2 O Grafico1: Diagrama de Pourbaix para el Cu (II) en agua

La Química Ambiental del Cobre

2Cu 2  H 2 O  2e   Cu2 O  2 H 

11

Fuente: Elaboración propia

DISOLUCIÓN Y PRECIPITACIÓN Diagrama logC – pH para la Complejación y Precipitación del cobre (II) con hidróxido

Cobre 1 = 106.00



Cu2+ + OH- = CuOH+



Cu2+ + 2 OH- = Cu(OH)20

2 = 1014.32



Cu2+ + 3 OH- = Cu(OH)3-

3 = 1015.10



Cu2+ + 4 OH- = Cu(OH)42-

4 = 1016.40



Cu2+ + 2 OH- = Cu(OH)2(s)

Ks0 = 10-19.36

o

𝑪𝒖(𝑶𝑯)𝟎𝟐 (𝒔) = 𝑪𝒖𝟐+ + 𝟐𝑶𝑯−

o

𝐾𝑠0 = [𝐶𝑢 2+ ][𝑂𝐻 − ]2 = [𝐶𝑢 2+ ]

o

[𝐶𝑢 2+ ] =

𝐾𝑠0 2 𝐾𝑤

[𝐻 + ]2

Ks0 = 10-19.36 2 𝐾𝑤 [𝐻 + ]2

La Química Ambiental del Cobre



12

𝐾

𝐾

𝑠0 + log[𝐶𝑢 2+ ] = log 𝐾𝑠0 2 + 2 log[𝐻 ] = log 𝐾 2 − 2𝑝𝐻 𝑤

2+ ]

𝑤

10−19.36 log (10−14)2

o

log[𝐶𝑢

o

log[𝐶𝑢 2+ ] = 8.64 − 2𝑝𝐻

o

Cu2+ + OH- = CuOH+

o

𝐶𝑢(𝑂𝐻)02 (𝑠)

o

𝑪𝒖(𝑶𝑯)𝟎𝟐 (𝒔) = 𝑪𝒖𝑶𝑯+ + 𝑶𝑯−

=

= 𝐶𝑢

2+

− 2𝑝𝐻

1 = 106.00

+ 2𝑂𝐻

−

Ks0 = 10-19.36

o

𝐾𝑠1 = [𝐶𝑢𝑂𝐻 + ][𝑂𝐻− ]. = [𝐶𝑢𝑂𝐻 + ]

o

[𝐶𝑢𝑂𝐻 + ] =

o

log[𝐶𝑢𝑂𝐻 + ] = log

o

log[𝐶𝑢𝑂𝐻 + ] = log (10−14 ). − 𝑝𝐻

o

log[𝐶𝑢𝑂𝐻 + ] = 0.64 − 𝑝𝐻

o

Cu2+ + 2 OH- = Cu(OH)20

o

𝐶𝑢(𝑂𝐻)02 (𝑠) = 𝐶𝑢 2+ + 2𝑂𝐻 −

o

𝑪𝒖(𝑶𝑯)𝟎𝟐 (𝒔) = 𝑪𝒖(𝑶𝑯)𝟎𝟐

o

𝐾𝑠2 = [𝐶𝑢(𝑂𝐻)02 ]

o

log[𝐶𝑢(𝑂𝐻)02 ] = log 𝐾𝑠2

o

log[𝐶𝑢(𝑂𝐻)02 ] = −5.04

o

Cu2+ + 3 OH- = Cu(OH)3-

o

𝐶𝑢(𝑂𝐻)02 (𝑠)

𝐾𝑠1 . 𝐾𝑤

Ks1 = 10-13.36 . 𝐾𝑤 [𝐻 + ].

[𝐻+ ]. 𝐾𝑠1 . 𝐾𝑤

+ log[𝐻 + ] = log

𝐾𝑠1 . 𝐾𝑤

− 𝑝𝐻

10−13.36

= 𝐶𝑢

2+

+ 2𝑂𝐻

o

𝑪𝒖(𝑶𝑯)𝟎𝟐 (𝒔) + 𝑶𝑯− =

o

[𝐶𝑢(𝑂𝐻)− 3] [𝑂𝐻 − ]

𝐾𝑠3 =

2 = 1014.32 Ks0 = 10-19.36 Ks1 = 10-13.36

3 = 1015.10 −

Ks0 = 10-19.36

. 𝑪𝒖(𝑶𝑯)− 𝟑

= [𝐶𝑢(𝑂𝐻)− 3]

[𝐻 + ] . 𝐾𝑤

. 𝐾 𝐾𝑤 𝑠3 [𝐻 + ]

o

[𝐶𝑢(𝑂𝐻)− 3] =

o

. + log[𝐶𝑢(𝑂𝐻)− 3 ] = log 𝐾𝑤 𝐾𝑠3 − log[𝐻 ]

o

−14 log[𝐶𝑢(𝑂𝐻)− 10−4.26 + 𝑝𝐻 3 ] = log 10

o

log[𝐶𝑢(𝑂𝐻)− 3 ] = −18.26 + 𝑝𝐻

Ks3 = 10-4.26

La Química Ambiental del Cobre

o

13

4 = 1016.40

o

Cu2+ + 4 OH- = Cu(OH)42-

o

𝐶𝑢(𝑂𝐻)02 (𝑠) = 𝐶𝑢 2+ + 2𝑂𝐻 −

o

𝑪𝒖(𝑶𝑯)𝟎𝟐 (𝒔) + 𝟐𝑶𝑯− = 𝑪𝒖(𝑶𝑯)𝟐− 𝟒

o

𝐾𝑠4 =

[𝐶𝑢(𝑂𝐻)2− 4 ] [𝑂𝐻 − ]2

= [𝐶𝑢(𝑂𝐻)2− 4 ]

Ks0 = 10-19.36 .

Ks3 = 10-2.96

[𝐻 + ]2 2 𝐾𝑤

2 𝐾 𝐾𝑤 𝑠4 [𝐻 + ]2

o

[𝐶𝑢(𝑂𝐻)2− 4 ]=

o

2 + log[𝐶𝑢(𝑂𝐻)2− 4 ] = log 𝐾𝑤 𝐾𝑠4 − 2log[𝐻 ]

o

−14 2 log[𝐶𝑢(𝑂𝐻)2− ) 10−2.96 + 2𝑝𝐻 4 ] = log(10

o

log[𝐶𝑢(𝑂𝐻)2− 4 ] = −30.26 + 2𝑝𝐻

Luego de los cálculos obtenemos las ecuaciones para graficar:  log[𝐶𝑢 2+ ] = 8.64 − 2𝑝𝐻  log[𝐶𝑢𝑂𝐻 + ] = 0.64 − 𝑝𝐻  log[𝐶𝑢(𝑂𝐻)02 ] = −5.04  log[𝐶𝑢(𝑂𝐻)− 3 ] = −18.26 + 𝑝𝐻

La Química Ambiental del Cobre

 log[𝐶𝑢(𝑂𝐻)2− 4 ] = −30.96 + 2𝑝𝐻

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Grafico2: Diagrama de solubilidad de Hidróxidos para el Cu (II)

Cu(OH)+

Cu(OH)2 (S)

Cu(OH)20

Cu(OH)3-

Cu(OH)42-

Cu2+

Fuente: Elaboración propia

En el grafico 1 de solubilidad de hidróxidos para el cobre, se muestra en color gris la zona sobresaturada y también se puede observar el rango de pH para el cual se formará el precipitado de Cu(OH)2 (s), que empieza aproximadamente en pH 5, incrementándose a pH 7 y en adelante. Se puede usar el diagrama de solubilidad para indicar la zona de precipitación química de cobre (II). La cual también es una forma de tratamiento estándar para la eliminación de metales en todo tipo de aguas. En el caso concreto del cobre, se trata de un método ampliamente extendido debido a la formación de un hidróxido insoluble a pHs entre 9 y 10.3. Con esto se puede decir que el diagrama de solubilidad se puedo usar para la

Diagrama de especiación para el cobre (II) en solución acuosa  Cu2+ + OH- = CuOH+

1 = 106.00



Cu2+ + 2 OH- = Cu(OH)20

2 = 1014.32



Cu2+ + 3 OH- = Cu(OH)3-

3 = 1015.10



Cu2+ + 4 OH- = Cu(OH)42-

4 = 1016.40

La Química Ambiental del Cobre

descontaminación de Cu (II) en el agua.

15

El Balance de Masa 𝐶𝑡

Cu2+

2− = [𝐶𝑢 2+ ] + [𝐶𝑢𝑂𝐻 + ] + [𝐶𝑢(𝑂𝐻)02 ] + [𝐶𝑢(𝑂𝐻)− 3 ] + [𝐶𝑢(𝑂𝐻)4 ]

Calculo de los α: 𝛼0 =

[𝐶𝑢 2+ ] 1 = 𝐶𝑡𝐶𝑢2+ (1 + 𝛽1 [𝑂𝐻− ] + 𝛽2 [𝑂𝐻− ]2 + 𝛽3 [𝑂𝐻− ]3 + 𝛽4 [𝑂𝐻 − ]4 )

𝛼1 =

[𝐶𝑢𝑂𝐻+ ] = 𝛼0 ∗ 𝛽1 ∗ [𝑂𝐻− ] = 𝛼0 ∗ 106.00 ∗ [𝑂𝐻 − ] 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

𝛼2 =

[𝐶𝑢(𝑂𝐻)02 ] = 𝛼0 ∗ 𝛽2 ∗ [𝑂𝐻 − ]2 = 𝛼0 ∗ 1014.32 ∗ [𝑂𝐻− ]2 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

𝛼3 =

[𝐶𝑢(𝑂𝐻)− 3] = 𝛼0 ∗ 𝛽3 ∗ [𝑂𝐻 − ]3 = 𝛼0 ∗ 1015.10 ∗ [𝑂𝐻− ]3 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

𝛼4 =

[𝐶𝑢(𝑂𝐻)2− 4 ] = 𝛼0 ∗ 𝛽4 ∗ [𝑂𝐻 − ]4 = 𝛼0 ∗ 1016.40 ∗ [𝑂𝐻− ]4 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

Gráfico 3: Diagrama de distribución de especies para el cobre (II)

Cu(OH)+

Cu(OH)42-

Cu(OH)3-

Fuente: Elaboración propia

El diagrama de especiación indica en qué valores de pH puede un compuesto estar disponible, como se muestra en el gráfico para el Cu (II), a pHs bajos hasta aproximadamente pH 6, la especie que predomina es el ion Cu (II) y entre los valores de 8 y 12 de pH la especie

La Química Ambiental del Cobre

Cu(OH)20

Cu2+

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que predomina es el Cu(OH)20. Las demás especies ( Cu(OH)+ , Cu(OH)3 y Cu(OH)42- ) aparecen en menor proporción también dependientes del pH. Este grafico nos ayuda a saber qué especies podrían estar presentes en el agua de acuerdo al pH y hacer un manejo si se desea una de las especies. Básicamente el manejo sería la variación de pH para conseguir la especie que se necesita de acuerdo a los objetivos. En ambientes acuáticos naturales el Cobre se presentará, principalmente, como Cobre (II). De esta especie divalente, sólo una pequeña fracción se presentará como “libre” (Cu++), la mayor parte estará adsorbida en partículas suspendidas o formando complejos con diversos ligandos. (Sacha, A. 2002)

Cuadro 1: Especies de cobre en Aguas Naturales.

Fuente: Presencia de Cobre en Aguas de Consumo Humano: Causas, Efectos y Soluciones, 2002.

EFECTO SALINO Se conoce con este nombre a la presencia en disolución de iones extraños que no reaccionan ni con los iones de los reactivos ni con el precipitado, pero que sin embargo, producen un aumento de la solubilidad. Ya hemos comentado que en general, se aplica la ley de acción de masas suponiendo que la concentración es igual a la actividad. Esto se puede hacer siempre que trabajemos con disoluciones diluidas. Si el medio es de mayor concentración es necesario operar con actividades.

0-0.1 M, se observó una disminución del coeficiente de actividad al aumentar la fuerza iónica. Entonces: Ks = aAaB = [A]ɣA [B]γB Si γA y γB se hacen más pequeños, como Ks es constante, [A] y [B] deben aumentar, es decir aumenta la solubilidad. Por ello, la presencia de electrolitos con iones no comunes con el precipitado, aumenta la fuerza iónica, aumentando la solubilidad del mismo. (Fernández, P. S.f.)

TEMPERATURA.

La Química Ambiental del Cobre

Según se estudió, la relación entre el coeficiente de actividad y la fuerza iónica, en el intervalo

17

El proceso de disolución de una sustancia suele ser endotérmico, debido a que la energía reticular (consumida) suele ser mayor que la energía de hidratación (desprendida): AB + n H2O + calor —> A(H2O)x- + B(H2O)x+ Debido a ello, al aumentar la temperatura se incrementa la solubilidad. En general, los sólidos son más solubles en caliente que en frío, pero en algunos casos sucede lo contrario. La variación de la solubilidad con la temperatura tiene aplicaciones analíticas de interés. Por ejemplo, en análisis cualitativo se aprovecha el fenómeno para separar el cloruro de plomo de otros cloruros insolubles. Asimismo, el efecto de la temperatura se emplea también para evitar la formación de coloides en la precipitación de sustancias con bajos valores de Ks. (Universidad D Salamanca. S.f)

COMPLEJOS CON CARBONATOS Ecuaciones: 𝐶𝑢 2+ + 𝐶𝑂32− → 𝐶𝑢𝐶𝑂3 𝐶𝑢 2+ + 2(𝐶𝑂3 )2− → 𝐶𝑢(𝐶𝑂3 )2− 2 𝐶𝑢 2+ + 3(𝐶𝑂3 )2− → 𝐶𝑢(𝐶𝑂3 )4− 3 𝐶𝑢(𝐶𝑂3 ) = 𝛽1 [𝐶𝑢 2+ ][𝐶𝑂32− ]

𝛽1 = 6.73

𝐶𝑢(𝐶𝑂3 )2− 2

=

𝛽2 [𝐶𝑢 2+ ][𝐶𝑂32− ]2

𝛽2 = 9.83

=

𝛽3 [𝐶𝑢 2+ ][𝐶𝑂32− ]3

𝛽3 = 13.6

𝐶𝑢(𝐶𝑂3 )4− 3

𝐶𝑂2 (𝑔) → 𝐶𝑂2 (𝑎𝑐) 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 → 𝐻2 𝐶𝑂3 𝐻2 𝐶𝑂3 → 𝐻+ + 𝐻𝐶𝑂3− 𝐻𝐶𝑂3− → 𝐶𝑂32− + 𝐻+

log[𝐶𝑢(𝐶𝑂3 )4− 3 ] = −32.2892 + 4(𝑝𝐻) log[𝐶𝑢 2+ ] = −27.7596 + 2(𝑝𝐻)

Gráfico 4: Diagrama de complejos para el Cu(II)

La Química Ambiental del Cobre

log[𝐶𝑢𝐶𝑂3 ] = −2.9 log[𝐶𝑢(𝐶𝑂3 )2− 2 ] = −17.9296 + 2(𝑝𝐻)

18

DIAGRAMA DE COMPLEJOS PARA EL Cu (II) 25

15

Cu(CO3)22-

Cu(CO3)34 -

log C

5

Cu(CO3) -5

Cu2+ -15 -25 -35 0

2

4

6

8

10

12

14

pH

Fuente: Elaboración propia En el gráfico 3 se muestra el diagrama de complejos para el Cu(II) con el ligando CO 32- en todo el rango de pH. Complejos de Cu2+ y Cl:  Cu2+ + Cl- = CuCl+

1 = 100.43



Cu2+ + 2 Cl- = Cu(Cl)20

2 = 100.16



Cu2+ + 3 Cl- = Cu(Cl)3-

3 = 10-2.29



Cu2+ + 4 Cl- = Cu(Cl)42-

4 = 10-4.59

𝛼0 =

[𝐶𝑢 2+ ] 1 = 𝐶𝑡𝐶𝑢2+ (1 + 𝛽1 [𝐶𝑙 − ] + 𝛽2 [𝐶𝑙 − ]2 + 𝛽3 [𝐶𝑙 − ]3 + 𝛽4 [𝐶𝑙 − ]4 )

𝛼1 = 𝛼2 = 𝛼3 =

[𝐶𝑢𝐶𝑙 + ] = 𝛼0 ∗ 𝛽1 ∗ [𝐶𝑙 − ] = 𝛼0 ∗ 100.43 ∗ [𝐶𝑙 − ] 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

[𝐶𝑢(𝐶𝑙)02 ] = 𝛼0 ∗ 𝛽2 ∗ [𝐶𝑙 − ]2 = 𝛼0 ∗ 100.16 ∗ [𝐶𝑙 − ]2 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

[𝐶𝑢(𝐶𝑙)− 3] = 𝛼0 ∗ 𝛽3 ∗ [𝐶𝑙 − ]3 = 𝛼0 ∗ 10−2.29 ∗ [𝐶𝑙 − ]3 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

La Química Ambiental del Cobre

Calculo de los α:

19

𝛼4 =

[𝐶𝑢(𝐶𝑙)2− 4 ] = 𝛼0 ∗ 𝛽4 ∗ [𝐶𝑙 − ]4 = 𝛼0 ∗ 10−4.59 ∗ [𝐶𝑙 − ]4 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

Gráfico 5: Diagrama de distribución de especies del Cu(II) y Cl-

DIAGRAMA DE DISTRIBUCIÓN DE ESPECIES DEL Cu(II) y Cl1

0.9

FRACCIÓN (ALFA) Cu(II)

0.8 0.7

αCu2+

0.6

αCuCl+

0.5

αCuCl2

0.4 0.3

αCuCl3-

0.2

αCuCl42+

0.1 0 -5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

pC Cl-

Fuente: Elaboración propia

El Grafico 4 presenta la especiación de Cu(II) en una solución que contenga Cl-. Como se observa, a altas concentraciones de Cl-, predomina el CuCl42+ , y a bajas concentraciones la especie que se presenta es el ion Cu(II). También se observa una variación de los compuestos cuando la concentración es media, siendo el CuCl 2 la especie de mayos predominancia en un rango de concentración de 10 M a 100 M de Cl- . Esta grafica nos permite identificar que especies de cobre se presentan de acuerdo a la concentración de cloro

Complejos de Cu2+ y NH3:  Cu2+ + NH3 = CuNH32+

Calculo de los α:

1 = 105.8



Cu2+ + 2 NH3 = Cu(NH3)22+

2 = 1010.7



Cu2+ + 3 NH3 = Cu(NH3)32+

3 = 1014.7



Cu2+ + 4 NH3 = Cu(NH3)42+

4 = 1017.6

La Química Ambiental del Cobre

que se tenga.

20

𝛼0 =

[𝐶𝑢 2+ ] 1 = 𝐶𝑡𝐶𝑢2+ (1 + 𝛽1 [𝐶𝑙 − ] + 𝛽2 [𝐶𝑙 − ]2 + 𝛽3 [𝐶𝑙 − ]3 + 𝛽4 [𝐶𝑙 − ]4 )

𝛼1 = 𝛼2 =

[𝐶𝑢𝐶𝑙 + ] = 𝛼0 ∗ 𝛽1 ∗ [𝐶𝑙 − ] = 𝛼0 ∗ 100.43 ∗ [𝐶𝑙 − ] 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

[𝐶𝑢(𝐶𝑙)02 ] = 𝛼0 ∗ 𝛽2 ∗ [𝐶𝑙 − ]2 = 𝛼0 ∗ 100.16 ∗ [𝐶𝑙 − ]2 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

𝛼3 =

[𝐶𝑢(𝐶𝑙)− 3] = 𝛼0 ∗ 𝛽3 ∗ [𝐶𝑙 − ]3 = 𝛼0 ∗ 10−2.29 ∗ [𝐶𝑙 − ]3 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

𝛼4 =

[𝐶𝑢(𝐶𝑙)2− 4 ] = 𝛼0 ∗ 𝛽4 ∗ [𝐶𝑙 − ]4 = 𝛼0 ∗ 10−4.59 ∗ [𝐶𝑙 − ]4 𝐶𝑡𝐶𝑢2+

Gráfico 6: Diagrama de distribución de especies del Cu(II) y NH 3

DIAGRAMA DE DISTRIBUCIÓN DE ESPECIES DEL Cu(II) y NH3 1.2 1

Fraccion alfa

0.8 αCu2+ 0.6

αCuNH3 2+ αCu(NH3)2 2+

0.4

αCu(NH3)3 2+ αCu(NH)4 2+

0.2 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

pH

Fuente: Elaboración propia

El Grafico 5 presenta la especiación de Cu(II) en una solución que contenga NH 3. Como se observa, bajos valores de pH hasta aproximadamente 3, predomina el Cu(NH 3)42+ , y a altos valores de pH desde el valor 6,la especie que se presenta es el ion Cu(II). Además, entre los valores de pH 3 y 6, las especies: Cu(NH 3)2+ , Cu(NH3)22+ y Cu(NH3)32+ son las que se encuentran en mayor proporción una seguida de la otra. Esta grafica nos permite identificar que especies de cobre se presentan de acuerdo a variaciones en el valor del pH.

La Química Ambiental del Cobre

0

-0.2

21

DISCUSIÓN DE ARTÍCULO CIENTIFICOS

ARTICULO 1: Análisis de los artículos

Biorremediación de suelos y aguas contaminadas con cobre. Cepas mutantes de Escherichia Coli presentan diferentes capacidad depuradora del metal.

El artículo fue presentado en el VII Congreso de Medio Ambiente que se realizó el 2012 en la Universidad Nacional de la Plata, Argentina. Organizado por la Asociación de Universidades Grupo Montevideo, Comité de Medio Ambiente. Fue un trabajo conjunto de Instituto de Qca. Biológica “Dr. B. Bloj”, Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia e Instituto Superior en Investigaciones Biológicas. Argentina. Tucumán

Los objetivos del artículo son: 

Procesar adecuadamente muestras de suelos, contaminados artificialmente con cobre, para liberar el metal al medio líquido y a partir de allí ser capturado por las bacterias.



Utilizar diferentes mutantes de E. coli para remediar el agua de desecho de uno de los pasos del tratamiento secuencial oxidativo (TSO) para el control de moho verde en citrus, que contiene en su composición una sal de cobre.

El laboratorio demostró que ciertas cepas de Escherichia coli podían detoxificar medios líquidos con altas concentraciones de cobre.



Análisis

del

título

“BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS Y AGUAS CONTAMINADAS CON COBRE. CEPAS

MUTANTES

CAPACIDAD

DE

ESCHERICHIA

DEPURADORA

COLI

PRESENTAN DEL

DIFERENTE METAL”

El título presenta una idea confusa e imprecisa, ya que al lector puede darse la idea de la utilización de las cepas de Escherichia coli para la remoción de cobre tanto en suelos como en aguas, pero en realidad esto no es lo que, en su desarrollo, el artículo

La Química Ambiental del Cobre

1. Resumen

22

presenta. La remoción del cobre con las cepas sólo se realiza en las aguas y la remoción en el suelo se presenta como un pretratamiento para lograr la detoxificación en aguas con cobre, es por eso que se considera que el título no presenta claramente el tema de la investigación y deja suelta la idea de la remoción en agua y suelo por las 

cepas

Hipótesis

de

Escherichia

de

la

coli.

investigación

Ciertas cepas de Escherichia coli pueden detoxificar medios líquidos con altas concentraciones

de

cobre.

La hipótesis se encuentra clara en el aspecto de lo que se quiere conseguir. Sin embargo, sigue dejando de lado la detoxificación en suelos con cobre. Además, no es hasta el apartado de metodología del artículo que se nombran propiamente las cepas con las que se hace la experimentación, algo que debería hacerse al inicio para conocer mejor el trabajo. 

Enfoque

de

la

investigación

El autor le da un enfoque ambiental y agrícola. Un enfoque ambiental con respecto a la descontaminación de cobre en agua y suelo. A pesar de que el artículo se centra más en la remoción del cobre en el agua. El enfoque agrícola está orientado a inhibir, por el daño oxidativo generado por Cu(II)-peróxidos, el crecimiento de ciertos hongos que son causantes de enfermedades postcosechas en limones.

2. Metodología ¿Los diseños experimentales fueron los apropiados para responder las preguntas que el investigador se planteó? El diseño experimental fue correcto ya que se dividió el proceso en diferentes etapas, las

cuales se estaba trabajando la muestra de tierra, el tiempo de agitación, las concentraciones a utilizar, etc. Describe cada etapa del proceso y sigue un orden, por lo que su diseño experimental estuvo bien planteado, además, ¿Se han presentado los procedimientos experimentales con suficiente detalle para que el lector pueda duplicarlos? En general, sí. Sin embargo, no plantea otras condiciones para los experimentos, lo cual podría afectar si es que se intenta replicar dichos procedimientos en otros lugares que no posean las condiciones del lugar en el cual se desarrolló el experimento inicial. Tampoco

La Química Ambiental del Cobre

cuales se detallan paso por paso. Se tuvo en consideración detallar las condiciones a las

23

especifica el por qué está trabajando a dichas condiciones como por ejemplo la concentración de ácidos, la concentración de cobre, la muestra de zona no cultivada (podrían tomarse diferentes tipos de muestras de suelo, especialmente muestras contaminadas), la temperatura (se podría plantear temperaturas menores a la temperatura ambiental para ver si este factor influye), la velocidad de agitación la cual sólo se experimentó a una sola velocidad, los diferentes ácidos. Analizar la estadística usada con cuidado (examinar las presentaciones visuales de los datos). ¿Los datos cumplen los supuestos de las pruebas (por ejemplo, la estadística paramétrica requiere una distribución normal de datos, etc)? Dentro del desarrollo del estudio, no especifica qué análisis estadístico está usando, así como tampoco especifica un número definido de muestras. Además los gráficos presentados en la metodología son muy simples y de difícil comprensión ya que carecen de una leyenda y están mal ubicados dentro de la redacción, ya que la explicación del gráfico se encuentra ubicada unos párrafos más arriba de lo que debería, cortando la ilación del lector y dificultando su comprensión. ¿Cuál es el tamaño de la muestra? ¿Es representativa? No se especificó detalladamente el tamaño de la muestra, sólo de menciona vagamente ciertas características de lo cual se puede inferir, sin embargo, no es certero. ¿Qué factores podrían afectar los resultados? Los resultados pudieron verse afectados por una mala esterilización y almacenamiento del cobre ya que con el cobre contaminado toda la prueba se vería invalidada, al ser este el factor clave de la investigación. Y, en general, cualquier factor que afecte al crecimiento bacteriano podría afectar los resultados, podrían ser factores intrínsecos o extrínsecos. Los factores

química del alimento (nutrientes) y otros. Los factores extrínsecos más importantes son la humedad del medio y la temperatura. 3. Resultados ¿Cuál fue la conclusión principal? Ambas cepas de E.coli son capaces de capturar importantes cantidades de cobre, siendo significativamente mayor la captura de la cepa mutante en una deshidrogenasa de la cadena respiratoria (ANN001). ¿Has visto a los patrones o tendencias en los datos que el autor no mencionó?

La Química Ambiental del Cobre

intrínsecos son la actividad de agua, acidez, potencial de óxido reducción, composición

24

A lo largo del artículo el autor detalla y menciona los datos que analiza, pero no menciona por ejemplo por que se tomaron esas tres cantidades para las muestras (7.5, 15, 30 umoles/g), si hubieron algunos errores o fallas en los experimentos, problemas que tuvo con las muestras, si es que las cantidades que utiliza como muestra se asemejan a las posibles concentraciones que se esperaría en campo. Analice cuidadosamente las tablas y figuras (están viene elaborados con la leyenda apropiada, son muy simples o muy recargadas, etc. En el artículo no se cuenta con muchas gráficas y la mayoría de estas se encuentran en la parte de resultados, por otra parte no hay tablas ni cuadros. Las gráficas presentadas en el artículo son de carácter bien sencillo y entendible, utilizan palabras no tan científicas, cuentan con la descripción necesaria de lo que se está analizando, también cuenta con una descripción en ingles lo cual creemos es muy importante para cualquier persona que no maneje el idioma castellano pueda entenderlo. Además las gráficas están presentadas de manera secuencial y ordenada a medida que se van detallando los procedimientos y experimentaciones que se realizaron en el estudio. Casi en su totalidad son gráficas de barras, lo cual nos parece demasiado simple pudiendo haber utilizado otros medios gráficos para presentar sus resultados. Por último concluimos en esta parte que los resultados fueron presentados de manera clara, sencilla y entendible por cualquiera.

Calidad del articulo: La calidad de la evidencia es aceptable, dado que sustenta los materiales a emplear en estudios previos, sin embargo, para el estudio se menciona a detalle, por lo que se desestima muchos factores que influenciarían en la obtención de resultados. En la presentación de resultados, bastante didáctico en la presentación de resultados, además de una comparación aceptable con estudios previos, sin embargo se limita en algunos casos en la descripción de las gráficas y no a su análisis teniendo en cuenta factores diferentes a los detallados, que pudieran afectar.

La composición del extracto acido, formado al extraer el cobre del suelo, en solución. La composición de la solución acuosa de cobre. El número de NDH-2 en la bacteria mutante. Experimentos de continuación: Realizar un estudio más exhaustivo de la composición del extracto ácido y de la solución acuosa de cobre para ver su influencia en la actividad de la captura del metal. Los componentes que están influenciado en la captura del metal por las bacterias en ambas muestras, detallar la actividad de la NDH-2. Estudios similares:

La Química Ambiental del Cobre

Factores alternos:

25

Martínez Arreguín VM, Nuñez RA, Meas Vong Y, Avelar González FJ & Rodríguez Valadez FJ. 2005. Lavado de suelo contaminado con plomo y recuperación electroquímica del Pb. Congreso Interamericano de Residuos, Mérida, Méjico Variaron la concentración del ácido acético de 100 mM a 200 mM, la liberación del plomo aumentó del 40% al 55%. Moutsatsou A, Gregou M, Matsas D & Protonotarios. V. 2006. Washing as a remediation technology applicable in soil heavily polluted by miningmetallurgical activities. Chemosphere, 63: 1632-1640. Lograron aumentar la recuperación de cobre al aumentar la concentración del ácido; variando el HCl de 1 M a 3 M, la liberación del cobre se incrementó del 40% al 50%.

Curutchet G, Donati E, Oliver C, Pogliani C & Viera MR. 2001. Development of Thiobacillus biofilms for metal recovery. Rodríguez-Montelongo L, Volentini SI, Farías RN, Massa EM & Rapisarda VA. 2006. The Cu(II)-reductase NADH dehydrogenase-2 of Escherichia coli improves the bacterial growth in extreme copper concentrations and increases the resistance to the damage caused by copper and hydroperoxide. Archives of Biochemistry and Biophysics, 451: 1 Presenta la actividad bioquímica de la DH-reductasa aislándola, observando la actividad de NADH para la reducción el cobre. Grillo-Puertas M. 2008. Cepas de Escherichia coli deficientes en NDH-2 como potencial biorremediadora de cobre. Tesis de licenciatura. Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia de la Universidad Nacional de Tucumán, Tucumán, Argentina: 68 p

ARTICULO 2: Antimicrobial Properties of Copper in Gram-Negative and Gram-Positive Bacteria (Travis J. Meyer, Jasodra Ramlall, Phyo Thu, Nidhi Gadur)

¿Cuál es la hipótesis de la investigación? La hipótesis de la investigación es que tanto en las bacterias gram positivas (Staphylococcus aureus) como en las gram negativas (Pseudomonas aeruginosa) existe una fuerte correlación entre la muerte celular mediada por cobre y el aumento de los niveles de peroxidación lipídica.

¿El título establece claramente el tema de la investigación? El título “Propiedades antimicrobianas del cobre en las bacterias Gram-negativas y Grampositivas” es sumamente general. Creemos esto ya que no profundiza ni menciona la

La Química Ambiental del Cobre

1. Resumen

26

investigación, sino más bien se enfoca en la aplicación que puede tener en caso la investigación sea fructífera y se compruebe la hipótesis. ¿Estás de acuerdo con la forma en que el autor enfocó la investigación? Nos parece una forma correcta ya que los autores enfocaron la investigación en cuatro secciones: (1) los patrones de muerte mediada por cobre en los distintos tipos de celular, (2) la correlación de los niveles de cobre con los niveles de peroxidación lipídica, (3) la degradación del ADN por la exposición al cobre y (4) la integridad de las membranas celulares luego de la exposición al cobre. 2. Métodos ¿Los diseños experimentales fueron los apropiados para responder las preguntas que el investigador se planteó? El diseño experimental fue correcto ya que se dividió el proceso en secciones, de tal manera que se respondiera a todas las preguntas, que en manera general son: (1) ¿el cobre causa muerte celular? (2) ¿existe una correlación entre los niveles de cobre y los niveles de proxidación lipídica? (3) ¿el ADN se degrada debido a la exposición del cobre?, y (4) ¿la integridad de las membranas celulares se ve comprometida por la exposición al cobre? Además, se tuvo cuidado con las condiciones iniciales de los cultivos y se siguió un protocolo para las esterilizaciones. Más aún, se realizaron pruebas muy conocidas para lo que se buscaba, como por ejemplo el TBARS que es un ensayo para la visualización y monitoreo de la peroxidación lipídica mediante la medición de la formación de malondialdehido (MDA). ¿Se han presentado los procedimientos experimentales con suficiente detalle para que el lector pueda duplicarlos? En general, sí. El único problema sería lograr conseguir los mismos cultivos y la misma aleación de cobre, ya que ambos fueron obtenidos de la American Type Culture Collection y la Copper Development Association, respectivamente. Además, al momento de describir el ensayo TBARS se indica al lector que se refiera a lo que indica la manufacturera ZeptoMetrix Corporation.

datos). ¿Los datos cumplen los supuestos de las pruebas (por ejemplo, la estadística paramétrica requiere una distribución normal de datos, etc)? El estudio presenta los datos obtenidos solo de manera gráfica. Sin embargo, no se hace mención a la utilización de alguna prueba estadística. Lo único que se puede observar son las barras de error en las gráficas de barras, y el estudio menciona que las barras de error indican la desviación estándar de tres cultivos independientes ensayados por duplicado. ¿Cuál es el tamaño de la muestra? ¿Es representativa? Los cultivos se hicieron crecer con aireación a 37 ° C hasta la fase logarítmica/exponencial temprana, OD600 de 0,3. Es correcto realizar la prueba en esta etapa ya que es un periodo

La Química Ambiental del Cobre

Analizar la estadística usada con cuidado (examinar las presentaciones visuales de los

27

caracterizado por duplicación celular, lo que permitiría observar el efecto del cobre en un gran número de microorganismos. Además, para esta etapa las bacterias ya se encuentran adaptadas al medio lo que descartaría las muertes ocasionadas por no adaptarse a las condiciones de crecimiento ¿Qué factores podrían afectar los resultados? Los resultados pudieron verse afectados por una mala esterilización y almacenamiento del cobre ya que con el cobre contaminado toda la prueba se vería invalidada, al ser este el factor clave de la investigación. Y, en general, cualquier factor que afecte al crecimiento bacteriano podría afectar los resultados, podrían ser factores intrínsecos o extrínsecos. Los factores intrínsecos son la actividad de agua, acidez, potencial de óxido reducción, composición química del alimento (nutrientes) y otros. Los factores extrínsecos más importantes son la humedad del medio y la temperatura.

3. Resultados ¿Cuál fue la conclusión principal? Existe una clara correlación entre la exposición al cobre y el tiempo de inicio de la muerte, la tasa de muerte celular y la cinética de la peroxidación lipídica. Analice cuidadosamente las tablas y figuras (están viene elaborados con la leyenda apropiada, son muy simples o muy recargadas, etc. Las gráficas y figuras tienen descripciones apropiadas. Asimismo, las gráficas cuentan con una leyenda apropiada y lo único que cabría recalcar es que las barras de error no son visibles al 100%. En cuanto a las figuras, solo cuentan con descripciones mas no con una señalización de lo que debería observarse en la figura, por lo que no resulta útil para los lectores que no son conocedores del tema.

4. Discusión

(1) Las muertes rápidas de las bacterias requieren aleaciones de cobre, y que una exposición de 30-60 minutos al cobre parece ser un período de tiempo crítico después del cual la tasa de muerte celular parece rápida en las cepas bacterianas gram negativas y positivas. (2) Se observa una fuerte correlación entre el aumento de los niveles de peroxidación lipídica después de la exposición a la superficie del cobre (3) La exposición a 99,90% de cobre aleación (C11000) cupones causado rápida y extensa degradación de ADN genómico. Se observa un patrón de muerte celular necrótica.

La Química Ambiental del Cobre

¿Cuáles fueron las principales conclusiones?

28

(4) El porcentaje de células muertas o células con membranas incompetentes fue de aproximadamente 50% a los 30 minutos y aumentó a casi 100% a los 90 minutos en Pseudomonas aeruginosa. Por el contrario, a 60 minutos en S. aureus y E. coli, pocas o ninguna de las células vivas pueden ser observadas.

¿Los datos apoyan las conclusiones del autor? Los únicos datos concretos con los que contamos son las gráficas lineales y gráficas de barras. Con esta limitada información podemos afirmar que los datos apoyan las conclusiones. Sin embargo, consideramos que es importante publicar la totalidad de los datos para asegurar que las gráficas coincidan con todos los resultados obtenidos. ¿Hay otros factores que podrían haber influido en los resultados? Un error en procedimiento podría influir en los resultados ya que los cultivos se obtuvieron al limpiarse de las placas con NaCl 0.85% y luego fueron llevadas a la solución bacteriana. Y, esta solución se determinó por dilución de muestras de cultivo en NaCl al 0,85% y plaqueado sobre agar LB. El mínimo error en esta parte de la metodología puede causar un error en el experimento. ¿Qué experimentos aún habría que pensar, para continuar con la investigación o para responder a las preguntas que quedan? Tal como se menciona en el paper, es necesario realizar mayores estudios en el punto (3): explorar el tipo de muerte celular. Sería importante realizar este estudio ya que permitiría relacionar y determinar el tipo de muerte celular causada por la peroxidación lipídica que inhabilita la membrana causado por la exposición al cobre. ¿Consideras que el artículo está claro y bien escrito? ¿Cuáles son sus fortalezas y cuáles sus debilidades El artículo es claro y explica detenidamente la metodología utilizada y el objetivo del estudio. Sus fortalezas son definitivamente la explicación del experimento y el que constantemente

que en partes del artículo la redacción se vuelve muy técnica sin brindar mayor información, haciendo referencia incluso a que se revisen otros protocolos, guías y manuales.

La Química Ambiental del Cobre

relacione lo que hace el estudio con el objetivo que planteo en un inicio. Sus debilidades son

29

BIBLIOGRAFÍA

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