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FITODEPURACIÓN
• Arzate Garduño Cristina• Contreras Núñez Erika• Domínguez Pérez Mayra• Lazzarini Lechuga Roberto
Por fitodepuración (phyto = planta, depurare = limpiar, purificar) se entiende la reducción o eliminación de contaminantes de las aguas residuales, por medio de una serie de complejos procesos biológicos y fisicoquímicos en los que participan las plantas del propio ecosistema acuático.La fitodepuración ocurre naturalmente en los ecosistemas que reciben aguas contaminadas y, junto a la denominada autodepuración de las aguas, ha sido el procedimiento clásico de recuperación de la calidad del agua. . Este proceso curre tanto en humedales naturales como en humedales artificiales creados por el hombre.
Este proyecto surge para buscar respuesta a una inquietante pregunta que nos formulamos ¿ de qué manera podríamos descontaminar las aguas de ríos o lagos o por lo menos poder bajar un poco su porcentaje de descontaminación?, puesto que de alguna u otra manera esto afecta a nuestra ciudad.
• Entre las Plantas útiles del Parque Nacional Lagunas de Zempoala. existe: la Elodea Egeria densa, en contraste con las plantas terrestres, las plantas acuáticas no son permanentes en su hábitat. Una especie puede ser abundante en un año y desaparecer en otro debido a la fluctuación del nivel del agua, a la destrucción artificial, a la contaminación y a la modificación de la superficie del suelo.
Fig. 1 Elodea
Peste de agua, Elodea, Egeria densa, Luchecillo
• Familia: Hydrocharitaceae
• Parte del Mundo: Cosmopolita
• Altura: 40-100 cm.
• Ancho: 3-5 cm.
• Requerimientos de Luz: Medio-muy alto
• Temperatura: 10-26oC
• Tolerancia a la Dureza: Suave-muy duro
• Ph: 5-10
• Dificultad: Fácil
Fig. 2 Elodea
• Todos los tilacoides de un cloroplasto son siempre paralelos entre sí. Así pues, a medida que los cloroplastos se orientan hacia la luz, los millones de moléculas de pigmento pueden orientarse simultáneamente para optimizar la recepción, como si fueran pequeñas antenas electromagnéticas.
Fig. 4 Micrografía óptica de una célula vegetal de Elodea mostrando los cloroplastos (x80).
Fig. 3 Cloroplasto
Los estudios de las plantas verdes, han demostrado que en ellas existe un pigmento que reacciona químicamente a los estímulos de los fotones de luz, pudiendo así, iniciarse la primera fase de la fotosíntesis, a este pigmento se le ha dado el nombre de clorofila. Existen varios tipos de clorofila. Las más comunes son las clorofila A y B. Tanto la clorofila A como la B, absorben las longitudes de onda de entre 350 a 450 nm (violeta-azul),y también alrededor de los 650 nm (rojas) pero en menor medida. La luz verde como la amarilla no es absorbida por el pigmento.
En un fotosistema se excitan los electrones del magnesio de la clorofila, con lo que estos electrones quedan en un nivel muy elevado de energía y, en la clorofila, una especie de «vacío» donde falta un electrón. .
La luz provoca la ruptura de la molécula de agua, la llamada fotolisis del agua, con lo que sus electrones llenan el «hoyo» que se había formado en el fotosistema, y sus átomos de hidrógeno quedan disponibles para la célula. Los átomos de oxígeno se liberan a la atmósfera como oxígeno
molecular (02).
Fig.5 Absorción de los diferentes pigmentos del cloroplastos (clorofila) en función de la longitud de onda. Puede verse que absorben los colores de los extremos del arco iris (hacia el azul y el rojo). La menor absorción corresponde con los colores verdes (429 a 577 nm) y amarillo (577 a 597nm), de lo que procede su color.
Espectro de la absorción de los pigmentos de la fotosíntesis
• Con esto se propone un método de tratamiento no invasivo, es decir, sin presencia alguna de adición de químicos que permita de alguna forma disminuir el grado de contaminación del río o lago.
Fig. 6 Lagunas de Zempoala donde se encuentra abundantemente la Elodea
Estudiamos la actividad fotosintética de la Elodea, de la cual teníamos conocimiento que es una planta acuática que se encuentra en forma abundante y es fotosintéticamente muy activo, además de que es fácil su adquisición lo cual nos permitiría estudiar de manera más rápida y sencilla la influencia diferentes colores en su actividad fotosintética para producir oxigeno y ayudar a producir cierta descontaminación.
Fig. 7 Producción de oxigeno
Objetivos
Demostrar que a través de la fotosíntesis de la Elodea se puede descontaminar puntos clave del lagos o ríos contaminados, ayudando a purificar sus aguas.
Cómo influye la actividad fotosíntetizante de la Elodea en los elementos contaminantes que se utilizaran para la producción de un filtro de color, para verificar de esta forma en cual de ellos es produciría mas oxigeno para producir una mayor descontaminación más o menos significativa para aplicarlo de esta forma los lagos y ríos.
Como influye a la actividad fotosintetizante de la Elodea la luz en presencia de diferentes longitudes de la luz.
Hipótesis
Sí para la mejor optimización de la fotosíntesis de la elodea es necesario cultivarla en un medio determinado entonces se obtendrá el mayor rendimiento
Si los lagos, o ríos están contaminado por distintos factores tanto biológicos como antrópicos (del ser humano), entonces por sus efectos fotosintetizantes utilizaríamos la Elodea para disminuir los contaminantes tanto físicos como químicos contenidos en el lagos y ríos para que de esta forma sean sus aguas puras
Materiales
Lámpara (100 w) Planta Elodea Papel celofán (azul,
verde, rojo) Vasos 500 ml. 4 jeringas de 10 ml. Reloj Papel cartulina Plastilina Pinzas para ropa Agua purificada.
ProcedimientosPara esto se monto un trabajo experimental el cual consistió en cuatro sistemas Elodea-agua, en presencia de diferentes espectros visibles de los cuales quedaron ordenados de la siguiente forma: Elodea-agua pura (control), Elodea-agua +celofán verde, elodea-agua +celofán azul, Elodea-agua+ celofán rojo, a los cuales se le midió la cantidad de oxígeno producido en cada sistema esto para valorar el impacto provocado por los colores presentes en el sistema acuático.Para tratar de controlar las variables como temperatura, pH y salinidad, se coloco del mismo garrafón de agua y se pusieron en el mismo cuarto.
*Se llenaron los 4 vasos con 400 ml de agua purificada (garrafón)*Se coloco el papel celofán (verde, rojo, azul) en el exterior del vaso *Se les introdujo una ramita de Elodea (15 cm.)*Se le coloco a una jeringa de 10 ml un tapón el orificio pequeño para evitar el escape de gas.*Se le coloco la jeringa llena de agua de tal forma que la parte del tallo de la Elodea quedara en el interior para poder medir la producción de oxigeno*Se sujeto la jeringa con la pinza para ropa*Se le realizo un cono a la lámpara para su mejor aprovechamientoSe le coloco la lámpara a una distancia de 15 cm..
Resultados
Fig. 8 Elodea en Presencia de la
Luz blanca
PRODUCCION DE OXIGENO
0
2
4
6
8
10
12
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Tiempo (Dias)
Ox
ige
no
(c
m3
)
ELODEA - LUZ BLANCA
Se utilizo la luz blanca como patrón.
Fig. 9 Elodea con celofán rojo
PRODUCCION DE OXIGENO
0
2
4
6
8
10
12
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Tiempo (Dias)
Oxi
gen
o (
cm3)
ELODEA -ROJO
ELODEA-CELOFAN ROJO
Fig. 10 Elodea con celofán
verde
ELODEA-CELOFAN VERDE
PRODUCCION DE OXIGENO
0
2
4
6
8
10
12
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Tiempo (Dias)
Oxi
geno
(cm
3)
ELODEA -VERDE
Fig. 11 Elodea con celofán
azul
ELODEA-CELOFAN AZUL
PRODUCCION DE OXIGENO
0
2
4
6
8
10
12
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Tiempo (Dias)
Ox
ige
no
(c
m3
)
ELODEA -AZUL
Comparación de los diferentes fotosistemas en presencia de diferentes espectros visibles
ELODEA EN DIFERENTES ESPECTROS VISIBLES
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Tiempo (Dias)
Oxi
gen
o (
cm3)
ELODEA-LUZ BLANCAELODEA-ROJ OELODEA-AZULELODEA-VERDE
el espectro de acción de la fotosíntesis es la eficiencia relativa en la generación de una respuesta biológica en función de la longitud de onda, de los diferentes colores, como por ejemplo la liberación de oxígeno. Mediante el estudio de los espectros de acción se descubrió, la existencia de dos fotosistemas en organismos que liberan O2 fotosintéticamente.
Fig. 7 Espectro de acción de la fotosíntesis
Cuando la clorofila absorbe energía luminosa pueden ocurrir Cuando la clorofila absorbe energía luminosa pueden ocurrir tres cosas: tres cosas: l)l) que la energía sea atrapada y convertida en que la energía sea atrapada y convertida en energía química como en la fotosíntesis, energía química como en la fotosíntesis, 2)2) que se disipe como que se disipe como calor, calor, 3)3) que sea emitida inmediatamente como una longitud de que sea emitida inmediatamente como una longitud de onda mayor con perdida de energía como fluorescencia.onda mayor con perdida de energía como fluorescencia.
Color Rango de longitud de onda (nm)
Longitud de onda representativa
Frecuencia (Ciclos/S)o hertzios
Energía(KJ/mol)
Ultravioleta <400 254 11.8 x 1014 471
Violeta 400-425 410 7.31 x 1014 292
Azul 425-490 460 6.52 x 1014 260
Verde 490-560 520 5.77 x 1014 230
Amarillo 560-585 570 5.26 x 1014 210
Anaranjado 585-640 620 4.84 x 1014 193
Rojo 640-740 680 4.41 x 1014 176
Infrarrojo >740 1400 2.14 x 1014 85
La base biofísica de la captación energética por parte de las plantas, consiste en que la luz es capaz de interactuar con la materia. Para nuestro interés específico, aquellas especies moleculares, que son capaces de absorber radiaciones de cierta longitud de onda y reflejar otras, son denominadas pigmentos. En fotosíntesis en plantas superiores, los pigmentos más importantes en la captación de la energía son las clorofilas, del tipo a y b.
700 - 800 (rojo lejano):700 - 800 (rojo lejano): Incremento altura, Incremento altura, alargamiento entrenudos, fitocromo (rojo lejano 730 alargamiento entrenudos, fitocromo (rojo lejano 730 nm se inactiva), absorción bacterioclorofilas.nm se inactiva), absorción bacterioclorofilas.
610 - 700 nm (rojo):610 - 700 nm (rojo): Máxima actividad fotosintética, Máxima actividad fotosintética, máxima absorción clorofilas (cloro. A 663 nm, cloro. B máxima absorción clorofilas (cloro. A 663 nm, cloro. B 644 nm), fitocromo (rojo 660 nm se activa).644 nm), fitocromo (rojo 660 nm se activa).
510 - 610 nm (verde - amarillo):510 - 610 nm (verde - amarillo): Mínima fotosíntesis, Mínima fotosíntesis, mínimo fotomorfogénesis (desarrollo estructural), mínimo fotomorfogénesis (desarrollo estructural), absorción ficobilinas en algas rojas y cianofíceas.absorción ficobilinas en algas rojas y cianofíceas.
400 - 500 nm (azul):400 - 500 nm (azul): Máxima fotosíntesis, máxima Máxima fotosíntesis, máxima absorción clorofilas (cloro. A 420 nm, cloro. B 430 absorción clorofilas (cloro. A 420 nm, cloro. B 430 nm), absorción carotenoides (flavoproteinas y nm), absorción carotenoides (flavoproteinas y fitocromo), respuestas morfogenéticas (criptocromo), fitocromo), respuestas morfogenéticas (criptocromo), fototropismo.fototropismo.
280- 400 nm (UV cercano):280- 400 nm (UV cercano): Engrosamiento hojas, Engrosamiento hojas, crecimiento compacto y enano (roseta), quemaduras crecimiento compacto y enano (roseta), quemaduras solares.solares.
menor de 280 nm (UV corto):menor de 280 nm (UV corto): Radiaciones Radiaciones mutagénicas letales.mutagénicas letales.
La clorofila, el pigmento verde de todas las células fotosintéticas, absorbe todas las longitudes de onda de la luz visible excepto el verde, el cual es reflejado y percibido por nuestros ojos, por esta razón observamos una menor producción de la elodea este color.El pigmento rojo es el mas optimo para la mayor producción de oxigeno ya que es donde alcanza su máxima actividad fotosintética.El pigmento azul es aceptable la producción de oxigeno, sin embargo el rojo deja claro ver una gran diferencia.
• La radiación solar penetra en las aguas hasta cierta profundidad, dependiendo de los materiales que se encuentran en suspensión y el ángulo de incidencia de los rayos luminosos. La luz es una fuerza esencial para la reacción de fotosíntesis que realizan las plantas acuáticas. Parte de la luz que penetra en el agua, es absorbida selectivamente. Esto significa que determinadas longitudes de onda penetran más profundamente que otras. Una parte de la luz es desviada o es reflejada, por lo que las condiciones ópticas de las aguas son de importancia primordial para la productividad biológica y el mantenimiento de la vida animada. .
• Las transparencia en las aguas dulces varía mucho desde las cristalinas aguas de arroyos y lagos de montaña hasta aquellas de los anchos ríos que desembocan en los mares.
Conclusión
• Si utilizamos a las algas para absorber, aunque sea un mínima cantidad de esta sustancia y así ayudar en la limpieza del agua, Investigamos cual es el alga mas capas para este proceso, y nos encontramos con la sorpresa que una de ellas poseía mas de una característica favorable; el alga “Elodea”, su capacidad para absorber sales minerales en el proceso nutricional la convierte en una verdadera “ablandadora de aguas”, ésta alga es una de las mejores dentro del proceso de fotosíntesis y por ende, produce una abundante cantidad de oxigeno cuando recibe una buena cantidad de luz, con todas estas características la Elodea se convierte en la mejor para este proceso.
• De acuerdo con los datos y antecedentes requeridos se comenzó con el proceso de experimentación y encontramos que antes de utilizar la elodea es necesario investigar las ondas de longitud de la luz que llegan en el río o lago para así poder optimizar su alta actividad fotosintética.
• Garduño Sánchez Gustavo, Fisicoquímica con Aplicaciones a Sistemas Biológicos, Compañía Editorial Continental S.A. DE C.V., Abril de 1987. Pág.. 682-690
• Laskowski Wolfgang, Biofísica, Ediciones Omega, S.A.- Casanova, 220 Barcelona, 1976 Pág.. 265-276
• Hladik Jean, La Biofísica, Fondo Cultural Económica, México D.F 1982 Pág.. 46-55
ReferenciasLibros
• http://www.creces.cl/new/index.asp?tc=1&nc=5&tit=&art=857&pr=
• http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/fotosintesis/#fotosistemas
• http://www.racine.ra.it/curba/elodea/page3.html• http://www-saps.plantsci.cam.ac.uk/articles/
cabomba/cabomba.htm• http://www.dga.cl/secuencias/junior/2005/
Trabajos2005/006.pdf• http://www.macrophytes.info/documentacion/Cap
%EDtulos%20Manual/Cap%EDtulos%205.pdf
Internet
