Publication: Análisis microbiológico de un suelo agrícola mediterráneo tras la aplicación de lodos de depuradora urbana
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Publication Date
2013-01-25
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
Los lodos de depuradora son los residuos sólidos obtenidos del tratamiento de las aguas residuales. Para el reciclaje de estos productos, el II Plan Nacional Integrado de Residuos (PNIR 2007‐2015) exige que se lleve a cabo un tratamiento previo para concentrar la fase sólida y eliminar posibles agentes patógenos. En España, el 65% del total de estos lodos es utilizado como enmienda agrícola, aunque su uso puede entrañar posibles riesgos para el ser humano y el medio ambiente que no han sido suficientemente evaluados. Por esa razón, hemos analizado su efecto en la microbiología de un suelo agrícola mediterráneo utilizando distintas dosis (40, 80 y 160 t ha‐1) y tipos (anaerobio y aerobio) mediante técnicas dependientes de cultivo y moleculares. Desde el punto de vista sanitario, nuestros resultados muestran que las dosis bajas e intermedias producen un incremento transitorio del número de bacterias patógenas y de resistentes a ampicilina que disminuye hasta niveles similares a los del suelo control o desaparecen al cabo de dos años. Por el contrario, las dosis altas provocan que los valores de esos microorganismos sean superiores a los del suelo control hasta el final del experimento. Desde el punto de vista ambiental, se produce un fenómeno peculiar en el que a pesar de que el número de microorganismos copiotróficos y heterotróficos aumenta en los suelos enmendados con las dosis más altas de lodos, su respiración y biomasa disminuye. En cambio, los suelos enmendados con dosis bajas e intermedias presentan mayores tasas de respiración con el consiguiente incremento en la emisión de CO2, gas que produce el efecto invernadero e influye en el llamado cambio climático. Por otro lado, se produce una gran modificación de las poblaciones bacterianas que componen el suelo agrícola tras la adición de lodos que ha podido ser medida mediante técnicas moleculares. Así, los filos bacterianos más afectados corresponden a Acidobacteria y Proteobacteria, que junto a Actinobacteria son los más abundantes en el suelo control. El incremento de bacterias de la clase Gammaproteobacteria junto con la disminución de la proporción de las de la clase Gp6 del filo Acidobacteria, constituyen los principales marcadores de la alteración del suelo por la adición de lodos de depuradora a largo plazo. A corto plazo se ha encontrado un incremento de la presencia de diversas bacterias del filo Firmicutes (Bacilli) que puede ser utilizado como indicador de una contaminación reciente. En las muestras tratadas con dosis bajas e intermedias las principales modificaciones se detectan en los primeros muestreos y van desapareciendo gradualmente hasta asemejarse a la del suelo control dos años después de la aplicación, fenómeno que no sucede en las parcelas con mayores dosis (sobre todo ANAE160). Podemos concluir, por tanto, que la aplicación de lodos de depuradora en suelos agrícolas precisa todavía de ser evaluada en profundidad puesto que se producen importantes alteraciones sanitarias y ambientales que pueden influir negativamente en la salud del ser humano e influir en el cambio climático.
[ABSTRACT] Sewage sludge (or biosolids) is the solid organic matter obtained from urban wastewater treatments. In Spain, the II National Sludge Management Program (PNIR 2007‐ 2015) regulates the production and conditioning of these products for recycling. 65% of the national production of biosolids is recycled as agricultural amendments; however, their use may involve environmental and human health risks. The objective of this work is the analysis of the health and environmental effects on a crop soil of three doses (40, 80 y 160 t ha‐1) of two different types of biosolids (aerobic and anaerobic) under Mediterranean conditions. From the human health point of view, low and intermediate doses of both types of biosolids produced a transient increase in pathogen and ampicillin‐resistant bacteria counts that lowered to levels found in control soil two years after the amendment, which persisted when high doses were used. On the contrary, when high doses were used this increase was higher and persisted after two years. The environmental analysis unveiled an intriguing phenomenon where higher doses increased the number of oligotrophic and heterotrophic counts while decreased soil biomass and respiration. Thus, lower amounts of biosolids increased the amount of CO2 and therefore their impact on climatic change. Besides these physiologic effects, the composition of bacterial populations in crop soil (composed mainly by species from the phyla Acidobacteria, Actinobacteria and Proteobacteria) dramatically changed after treatment. The presence of bacteria from the Gp6 class (Acidobacteria) decreased and Gammaproteobacteria raised in plots treated with higher doses of biosolids through the whole experiment. In contrast, in plots amended with lower and intermediate doses the bacterial composition became similar to crop soil after two years, being members of the Bacillus class a marker of early soil alteration. Using these molecular methods, we have identified several specific OTUs which could serve as candidates to be included in microarrays to perform fast and simple analysis to detect the level of modification of soil bacterial composition. As a conclusion, we suggest that deeper tests in biosolid and soil after amendments should be performed in order to detect possible effects in human and environmental health.
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Farmacia, Departamento de Microbiología II, leída el 27/09/2012