Introducción

Aroclor 1254 es parte de los 209 congéneres del grupo de bifenilos policlorados (^{Nakari & Huhtala, 2008}). Este compuesto ocasiona diferentes tipos de afecciones en el ser humano como cáncer a la piel, efectos en el sistema reproductivo, sistema nervioso e incluso genera efectos teratogénicos (^{Sokol et al., 1992}).

En cuanto al metal pesado, plomo (Pb²⁺), se emplea en diversos procesos industriales (Peñafiel & Iannacone, 2020; ^{Rosas & Iannacone, 2020}). En el Perú, existen varios casos de contaminación por este metal en los habitantes que se encuentran contiguos a industrias extractivas del Pb²⁺ (^{Bautista-Medina & Iannacone, 2020}). En el río Cañete (Perú), se halló la presencia de aroclor 1254 y de Pb²⁺, por lo que pudiera existir una interacción entre ambos compuestos (^{Ministerio de la Producción, 2010}; ^{Autoridad Nacional del Agua [ANA], 2014}).

Aroclor 1254 y Pb²⁺ son considerados como disruptores endocrinos (EDC). Asimismo, el Pb²⁺ presenta un efecto adicional de estrés oxidativo en las especies acuáticas (^{Gaete et al., 2014}).

Las sustancias químicas orgánicas e inorgánicas al encontrarse en mezclas en diferentes proporciones en el agua pueden ocasionar efectos tóxicos antagónicos y sinérgicos en la biota acuática (^{Iannacone et al., 2010}; ^{Escobar-Chávez et al., 2019}).

El uso del bioindicador D. magna, genera información precisa del riesgo ecológico en el ambiente acuático (^{Iannacone et al., 2012}; ^{Zárate & Sierra, 2008}). A la fecha no se tienen trabajos sobre bioindicadores acuáticos, y entre ellos, sobre el microcrustáceo D. magna que evalúen el riesgo ecológico de la mezcla de aroclor 1254 y del Pb²⁺. Por lo que se requiere evaluar el riesgo ambiental del aroclor 1254 y del Pb²⁺, a través de la concentración sin efecto ecológico (PNEC) para pronosticar la correspondencia entre estos contaminantes y sus impactos ecológicos.

Este trabajo de investigación tiene como objetivo evaluar el efecto ecotoxicológico de la mezcla de aroclor 1254 y Pb²⁺ en el bioindicador D. magna y determinar si existe un efecto sinérgico de tres mezclas binarias de aroclor 1254 y Pb²⁺ (1:1, 3:2 y 4:1) sobre este modelo biológico.

Materiales y Métodos

Resultados

Los resultados de los parámetros fisicoquímicos como pH (7,29 ± 0,04 a 7,39 ± 0,05) y temperatura (°C) (23,25 ± 0,10 a 23,85 ± 0,41) medidos durante las 24 h y 48 h de exposición a las cinco concentraciones de aroclor 1254 sobre D. magna no mostraron diferencias significativas (pH: F = 0,77-1,97; sig = 0,13-0,58; temperatura: F = 2,76-7,75; sig = 0,05-0,17).

Los resultados de pH (6,83 ± 0,06 a 7,39 ± 0,13) medidos durante la exposición de Pb²⁺ desde las 24 h hasta las 48 h sobre D. magna, no mostró diferencias a las 24 h de exposición (K-W = 5,28; sig = 0,50), pero sí a las 48 h de exposición (F = 63,58; sig = 0,00), observándose una disminución del pH desde 3,42 mg-L^-1 de Pb⁺². Para la temperatura (23,28 ± 0,39 a 23,70 ± 0,24) desde las 24 h hasta las 48 h sobre D. magna no se vieron diferencias significativas entre las concentraciones de Pb⁺² (K-W = 1,513,44; sig = 0,75-0,95).

Los resultados de pH (6,83 ± 0,06 a 7,38 ± 0,05) medidos durante la exposición de la mezcla en proporción 1:1 (aroclor 1254: Pb²⁺) desde las 24 h hasta las 48 h sobre D. magna, no mostraron diferencias a las 24 h (F = 1,46; sig = 0,24); en cambio se observaron diferencias a las 48 h desde la concentración de aroclor 1254 + Pb²⁺ (0,04+3,42 en mg∙L^-1) (K-W = 19,89; sig = 0,00). En el caso de la temperatura (°C) (23,33 ± 0,09 a 23,78 ± 0,12) a las 24 h y 48 h se vieron diferencias con valores más bajos a las concentraciones de aroclor 1254 + Pb²⁺ (0,02 + 1,71 y 0,04+3,42 en mg∙L^-1) (F = 4,19-7,90; sig = 0,00-0,01).

Además, los resultados de pH (6,52 ± 0,02 a7,40 ± 0,05) medidos durante la exposición de la mezcla en proporción 3:2 (aroclor 1254: Pb²⁺) desde las 24 h hasta las 48 h sobre D. magna, evidenciaron diferencias entre las concentraciones (K-W = 20,54-22,25; sig = 0,00), desde la concentración de aroclor 1254 + Pb²⁺ (0,48 + 27,36 en mg∙L^-1). Para la temperatura (°C) (22,25 ± 0,12 a 23,35 ± 0,12), se observaron diferencias en la concentración de aroclor 1254 + Pb²⁺ (0,12 + 6,84 en mg∙L^-1) (K-W = 13,9414,30; sig = 0,01).

Al analizar los resultados de pH (6,69 ± 0,05 a7,39 ± 0,04) medidos durante la exposición de la mezcla en proporción 4:1 (aroclor 1254: Pb²⁺) desde las 24 h hasta las 48 h, mostró diferencias desde la concentración de aroclor 1254 + Pb²⁺ (0,12 + 6,84 en mg∙L^-1) (24 h: F = 4,11; sig = 0,01 y 48 h: K-W = 20,50; sig = 0,00). En el caso de la temperatura (°C) (22,33 ± 0,12 a 23,40 ± 0,28), se observaron diferencias en la concentración de aroclor 1254 + Pb²⁺ (0,04 + 0,85 en mg∙L^-1) (K-W = 11,88-15,23; sig = 0,00-0,03).

Adicionalmente, se determinó el efecto ecotoxicológico agudo del aroclor 1254 en D. magna a 24 y 48 h de exposición (Tabla N°1). Se verificó un incremento notable en el porcentaje de mortalidad de D. magna con respecto al control desde la concentración 0,01 mg∙L^-1 hasta 0,16 mg∙L^-1. La CL₅₀ a 48 h de exposición fue 1,87 veces más tóxica que la CL₅₀ a 24 h de exposición.

% M: % mortalidad. D.E.: Desviación Estándar. CL₅₀: Concentración Letal donde el 50 % de los individuos expuestos mueren. CL₅₀-inferior: Límite inferior de la CL₅₀. CL₅₀-superior: Límite superior de la CL₅₀. PNEC: concentración sin efecto ecológico. NOEC: Concentración de efecto no observado. LOEC: Mínima concentración de observación de efecto. K-W: Prueba de Kruskall -Wallis. Estadístico de Levene: Prueba para evaluar la homogeneidad de varianzas. S-W: Prueba de Shapiro-Wilks para evaluar la normalidad. Letras minúsculas iguales en una misma columna muestran que los porcentajes de mortalidad son estadísticamente iguales (p≥ 0,05). *Se utilizó el valor de F porque la homogeneidad de las varianzas y la normalidad (S-W) son mayores a 0,05.

Se definió el efecto ecotoxicológico agudo del Pb²⁺ en D. magna a 24 y 48 h de exposición (Tabla N° 2), se observa un aumento en el porcentaje de mortalidad de D. magna con respecto al control desde la concentración 0,4275 mg∙L^-1 hasta 13,68 mg∙L^-1. La CL₅₀ a 48 h de exposición fue de 5,95 veces más tóxica que la CL₅₀ a 24 h de exposición.

% M: % mortalidad. D.E.: Desviación Estándar. CL₅₀: Concentración letal donde el 50% de los individuos expuestos mueren. CL₅₀-inferior: Límite inferior de la CL₅₀ CL₅₀- superior: Límite superior de la CL₅₀. PNEC: concentración sin efecto ecológico. NOEC: Concentración de efecto no observado. LOEC: Mínima concentración de observación de efecto. K-W: Prueba de Kruskall -Wallis. Estadístico de Levene: Prueba para evaluar la homogeneidad de varianzas. S-W: Prueba de Shapiro-Wilks para evaluar la normalidad. Letras minúsculas iguales en una misma columna muestran que los porcentajes de mortalidad son estadísticamente iguales (p> 0,05).

Se halló el efecto ecotoxicológico agudo de la mezcla de aroclor 1254 y Pb²⁺, en base a ambos, en proporción 1:1 en D. magna a 24 y 48 h de exposición (Tabla N°3). Se verificó un incremento notable en el porcentaje de mortalidad de D. magna con respecto al control desde la concentración 0,01 + 0,850 mg∙L^-1 hasta 0,16 + 13,68 mg∙L^-1, evaluadas. La CL₅₀ de aroclor 1254 a 48 h de exposición fue 1,36 veces más tóxica que la CL₅₀ a 24 h de exposición. También, La CL₅₀ de Pb²⁺ a 48 h de exposición fue 1,39 veces más tóxica que la CL₅₀ a 24 h de exposición.

% M: % mortalidad. D.E.: Desviación Estándar. CL₅₀: Concentración Letal donde el 50% de los individuos expuestos mueren. CL₅₀-inferior: Límite inferior de la CL₅₀. CL₅₀-superior: Límite superior de la CL₅₀. PNEC: concentración sin efecto ecológico. NOEC: Concentración de efecto no observado. LOEC: Mínima concentración de observación de efecto. K-W: Prueba de Kruskall -Wallis. Estadístico de Levene: Prueba para evaluar la homogeneidad de varianzas. S-W: Prueba de Shapiro-Wilks para evaluar la normalidad. Letras minúsculas iguales en una misma columna muestran que los porcentajes de mortalidad son estadísticamente iguales (p≥ 0,05).

Se evaluó el efecto ecotoxicológico agudo de la mezcla de aroclor 1254 y Pb²⁺, en base a ambos, proporción 3:2 en D. magna a 24 y 48 h de exposición (Tabla N°4). Se verificó un incremento notable en el porcentaje de mortalidad de D. magna con respecto al control desde la concentración 0,03 + 1,71 mg∙L^-1 hasta 0,48 + 27,36 mg∙L^-1. La CL₅₀ a 48 h de exposición de aroclor 1254 fue 1,50 veces más tóxica que la CL₅₀ a 24 h de exposición. Incluso, la CL₅₀ a 48 h de Pb²⁺ fue 1,51 veces más tóxica que la CL₅₀ a 24 h de exposición.

% M: % mortalidad. D.E.: Desviación Estándar. CL50: Concentración Letal donde el 50% de los individuos expuestos mueren. CL50-inferior: Límite inferior de la CL50. CL50-superior: Límite superior de la CL50. PNEC: concentración sin efecto ecológico. NOEC: Concentración de efecto no observado. LOEC: Mínima concentración de observación de efecto. K-W: Prueba de Kruskall -Wallis. Estadístico de Levene: Prueba para evaluar la homogeneidad de varianzas. S-W: Prueba de Shapiro-Wilks para evaluar la normalidad. Letras minúsculas iguales en una misma columna muestran que los porcentajes de mortalidad son estadísticamente iguales (p≥ 0,05).

Para esta última mezcla de aroclor 1254 y Pb²⁺, en base a ambos, se evidenció un efecto ecotoxicológico en las cinco concentraciones presentando un aumento en el porcentaje de mortalidad con respecto al control desde la concentración 0,04 + 0,850 mg∙L^-1 hasta la mezcla evaluada 0,64 + 13,68 mg∙L^-1. La CL₅₀ de aroclor 1254 a 48 h de exposición fue 1,33 veces más tóxica que la CL₅₀ a 24 h de exposición. En adición, la CL₅₀ a 48 h de Pb²⁺ fue 1,38 veces más tóxica que la CL₅₀ a 24 h de exposición (tabla N°5).

% M: % mortalidad. D.E.: Desviación Estándar. CL50: Concentración Letal donde el 50 % de los individuos expuestos mueren. CL50-inferior: Límite inferior de la CL50. CL50-superior: Límite superior de la CL50. PNEC: concentración sin efecto ecológico. NOEC: Concentración de efecto no observado. LOEC: Mínima concentración de observación de efecto. K-W: Prueba de Kruskall -Wallis. Estadístico de Levene: Prueba para evaluar la homogeneidad de varianzas. S-W: Prueba de Shapiro-Wilks para evaluar la normalidad. Letras minúsculas iguales en una misma columna muestran que los porcentajes de mortalidad son estadísticamente iguales (p≥ 0,05).

La estimación a las 48 h para PNEC fue de 0,000016 mg∙L^-1 para el ensayo de efecto individual de aroclor 1254 con D. magna. Este valor fue similar al valor de las subcategorías E1 (lagunas y lagos) y E2: Ríos (0,000014 mg∙L^-1), y por ende en base al PNEC se constata que el valor de calidad ambiental en la normatividad es adecuado, y conserva y protege a la vida acuática.

El valor obtenido a las 48 h para PNEC fue de 0,0017 mg∙L^-1 para el ensayo de efecto individual del Pb²⁺ con D. magna. Este valor es ligeramente menor a los valores de las subcategorías E1 (lagunas y lagos), E2: Ríos (costa y sierra, selva) (0,0025 mg∙L^-1). Por lo tanto, genera riesgo ambiental al ser menor al valor de calidad ambiental para el Pb²⁺ y no protege al sistema acuático.

Por otro lado, la toxicidad de la mezcla aroclor 1254-Pb²⁺ incrementa al aumentar la proporción de aroclor 1254, en relación con el tipo de interacción de la mezcla de ambos compuestos, según el modelo de PS. Para ambos compuestos todos los cocientes fueron superiores a uno y en relación con el aroclor 1254 se puede mencionar que la proporción 3:2 y 4:1 generaron un mayor valor en el efecto de sinergia que la proporción 1:1 en 1,37 y 3,67 veces, respectivamente. En cuanto al Pb²⁺ las proporciones 3:2 y 4:1 produjeron un incremento en la sinergia que la proporción 1:1 en 1,92 y 15,14 veces, respectivamente (tabla N° 6).

Discusión

El uso de bioindicadores es una metodología apropiada para la evaluación de calidad de los cuerpos de agua dulce. Estos organismos de prueba se emplean para diagnosticar el riesgo ecológico al que se encuentran expuestos en el ecosistema acuático (^{Iannacone et al., 2010}).

Para aroclor 1254 se obtuvo una CL₅₀ de 0,030 y 0,016 mg∙L^-1, a las 24 y 48 h de exposición, respectivamente. En el estudio de ^{Maki & Johnson (1975)} se usó aroclor 1254 sobre D. magna y se obtuvo una CL_50-14d = 0,024 mg∙L^-1. Posiblemente, estos resultados no coinciden con los obtenidos en este trabajo por el tipo de compuesto soluble empleado que fue acetona. En el trabajo actual las diluciones con compuestos semivolátiles se realizan con el solvente orgánico diclorometano.

Los bifenilos policlorados como el EDC aroclor 1242 presentan para D. magna una CL_50-48h = 0,23 mg∙L^-1 (^{Zou & Fingerman, 1997}). El uso del EDC aroclor 1248 sobre el pez Ameirus nebulosus Lesueur, 1819, generó disrupción endocrina disminuyendo la respuesta de la hormona esteroide, el cortisol y la hormona tiroidea T₃ (^{Iwanowicz et al., 2009}).

Los valores hallados de CL₅₀ de Pb²⁺ para 48 h de exposición en D. magna se acercan al valor encontrado por ^{Zárate & Sierra (2008)}, quienes emplearon el metal Pb²⁺ a las 24 h sobre D. magna con una CL₅₀= 9,49 mg∙L^-1. ^{Altindag et al. (2008)} mostraron que Pb²⁺ a las 24 h sobre la misma especie presentó un valor de CL₅₀= 0,44 mg∙L^-1. ^{Okamoto et al. (2014)} encontró que para el Pb²⁺ sobre D. magna presenta un valor de EC₅₀= 0,28 mg∙L^-1. Otros ensayos manifiestan que la toxicidad del Pb²⁺ para la especie en mención es dispersa y voluble, en un rango desde 0,15 mg∙L^-1 hasta 4,92 mg∙L^-1. Los diferentes resultados identificados pueden ser consentidos por la variabilidad genética de cada individuo de D. magna y diferencias en las condiciones de cultivo (^{Baird et al., 1985}).

Nuestros resultados de pH nos indican que los valores disminuyen en base al incremento de la concentración de nitrato de plomo (Pb (NO₃)₂) y el tiempo de exposición, consiguiendo un aumento en la toxicidad aguda. En la literatura científica los resultados muestran relaciones variables entre el pH y la concentración de Pb (NO₃)₂. ^{Paul et al. (2019)}, expresan que la exposición desde 0 mg∙L^-1 hasta 350 mg∙L^-1 del Pb (NO₃)₂ en Cyprinus carpió Linnaeus, 1758, generó un incremento de pH desde 7,4 hasta 7,7, debido al alimento no consumido y por la descarga de desechos metabólicos. En el estudio de ^{Qin et al. (2014)}, manifiestan que la toxicidad del Pb²⁺ disminuye cuando se somete a diferentes valores de pH desde 5 hasta 9, de esta manera, se determinó que la CL₅₀ de Pb²⁺ sobre D. magna, decreció con el porcentaje de disponibilidad e incremento del ión libre Pb²⁺. Igualmente, la toxicidad del Pb²⁺ para D. magna fue menor en medio alcalino que en condiciones ligeramente ácidas. Las condiciones del bioensayo como, pH, temperatura afectan la biodisponibilidad del compuesto y como consecuencia la toxicidad en el medio acuático (^{Tomailla & Iannacone, 2018}). Así, cuando el pH del agua disminuye, la toxicidad del Pb aumenta debido al incremento de los iones libres de este metal, lo cual puede ser explicado por la forma activa del plomo en el agua que es Pb²⁺. Cuando el pH del agua aumenta, el Pb⁺² existe en forma de complejos de hidróxido u otros complejos, lo que provoca una disminución del plomo biodisponible, lo que reduce la toxicidad en D. magna y altera la absorción del Pb, afectando a la ecotoxicología acuática del Pb (^{Hong et al., 2020}).

En nuestro estudio, se observó que, a condiciones ligeramente ácidas del pH, hay un mayor efecto de toxicidad, y que depende de la composición fisicoquímica del medio acuoso. La CL₅₀ hallada para D. magna fue de 1,79 mg∙L^-1, la cual se encuentra dentro del rango mencionado anteriormente y después de 48 h fue suficiente para eliminar el 85 % de la población en la concentración más alta.

En adición, la sinergia ocasionada en todas las proporciones de los dos compuestos evaluados (aroclor 1254 y Pb²⁺), se puede atribuir al efecto del estrés oxidativo del Pb²⁺ en individuos de D. magna, que causan un incremento en las enzimas antioxidantes como el superóxido dismutasa (SOD) y la catalasa (CAT) (^{Kim et al., 2016}). Incluso, el Pb²⁺ es considerado un disruptor endocrino. En el estudio de Kim et al. (2018), se evidenció una modulación oxidativa de marcadores de estrés oxidativo en D. magna por acción de Pb²⁺ y que se encuentran altamente involucrados en la protección celular. En la exposición de las larvas de pez cebra, Danio rerio Hamilton-Buchanan, 1822, a 30 μg∙L^-1 del Pb²⁺, generó una disminución notable en los niveles de hormona tiroidea (^{Miao et al., 2015}). También, se encontró que la exposición del Pb²⁺ sobre individuos del pez Mugil cephalus Linnaeus, 1758 aumentó la actividad antioxidante SOD, transformando eficientemente el oxígeno (^{Ochoa & González, 2008}).

La toxicidad de las proporciones 3:2 y 4:1 fueron las más altas debido al aumento de aroclor 1254 y del Pb², y que estas generaron un mayor valor en el efecto de sinergia que la proporción 1:1 en 1,37 y 3,67 veces, respectivamente. Se halló efecto sinérgico en los tres tipos de mezclas. Este efecto de sinergismo probablemente ocurre porque ambas sustancias generan un efecto de disrupción endocrina en D. magna. En la actualidad, no hay datos ecotoxicológicos de mezclas binarias entre un compuesto orgánico (aroclor 1254) y un metal (Pb²⁺) sobre modelos biológicos. Asimismo, en el estudio de mezclas de disruptores endocrinos como, diazinón y atrazina, sobre Ceriodaphnia dubia Richard, 1894, también lograron resultados de sinergismo (^{Banks et al., 2005}). Incluso, en otro estudio de mezclas binarias se menciona que existe un efecto aditivo entre deltametrina y cobre sobre D. magna (< 24h) (^{Barata et al., 2006}).

En la comparación de los valores PNEC para las 48 h de exposición con los ECA categoría 4- E1 (lagunas y lagos) y E2 ríos (costa y sierra, selva), el valor para el parámetro bifenilos policlorados brindaría protección para la conservación del medio acuático, debido a que encontramos valores similares a éste en base al PNEC; sin embargo, el valor del parámetro Pb⁺² no ofrecería una adecuada conservación para la biota, al presentarse sobre el PNEC encontrado con D. magna. Finalmente, se debe realizar más evaluaciones en bioensayos de toxicidad agudos, subagudos y crónicos del aroclor 1254 y del Pb²⁺ para determinar su comportamiento individual y de mezcla, sobre diferentes modelos biológicos, y que nos permitan asegurar la posible conservación del medio dulceacuícola.

Conclusiones

Los resultados de CL_50-48h evidencian que el nivel de ecotoxicidad de los tóxicos analizados con D. magna, en orden de disminución fue: aroclor 1254 > Pb²⁺. Las CL_50-48h determinadas para Pb²⁺ a través del método probit se acercaron a las CL_{50 24h} y CL_{50 48h}, hallados en la bibliografía. Además, en todas las proporciones existe una sinergia entre aroclor 1254 y el Pb²⁺, y que la proporción 3:2 y 4:1 generaron mayores valores de la proporción - sinergia (PS) que la proporción 1:1. Con respecto a los PNEC hallados y su relación con la categoría 4-E1 (lagunas y lagos) y E2 (ríos), se comprueba que el valor del parámetro bifenilos policlorados es apropiado; sin embargo, la concentración máxima del parámetro Pb²⁺ es inadecuada y este debería disminuir numéricamente para favorecer la conservación de la biota acuática.