Estudio de la evolución de los macronutrientes de un sistema biológico con aporte de CO2

Abstract

[Resumen] El presente estudio tiene como objetivo evaluar la evolución de los nutrientes de N, P y K de un sistema biológico modificando el fotoperiodo y el pH del medio. El sistema en estudio es un acuario plantado de agua dulce (80 L). El trabajo experimental se centra en la realización de una serie de ensayos aportando al sistema una cantidad fija de un nutriente inorgánico (K2HPO4) de acuerdo a una estrategia previamente establecida. En dichos ensayos se ha modificado el fotoperiodo y el pH del medio y realizado un seguimiento a corto plazo (24 horas) y un seguimiento a largo plazo (4 días). Posteriormente, se lleva a cabo la determinación del contenido de los nutrientes de interés en este estudio, siendo éstos fosfato, nitrato y potasio. Al incrementar los contenidos iniciales de potasio y fosfato se observó una disminución de la concentración del otro nutriente, el nitrato. A medida que se consumen los nutrientes adicionados se comprobó, en la mayoría de los ensayos, un incremento final del contenido en nitrato. Esto muestra la interconexión de los ciclos biogeoquímicos. Con una intensidad lumínica baja solo se observó consumo de fosfato (aproximadamente del 50%). Al incrementar la intensidad lumínica, se mantuvo el mismo consumo de fosfato y para el potasio se estimó en un 16%. Al disminuir el pH, aplicando una intensidad lumínica alta, se observó una notable disminución del consumo de fosfato (21%) mientras que el consumo de potasio no se vio alterado. El menor consumo de fosfato al disminuir el pH del agua puede deberse a una menor actividad de la enzima rubisco, implicada en el ciclo de Calvin, actividad que disminuye al descender el pH. Esto provocaría una menor actividad fotosintética y un menor consumo de nutrientes. Finalmente, se inició el estudio de un sistema de agua salada evaluando la viabilidad de la metodología empleada para el seguimiento del acuario de agua dulce. La complejidad de la matriz de agua salada requerirá futuros estudios para la optimización de los métodos analíticos de determinación de los nutrientes de interés.

[Abstract] The aim of the present study is to evaluate the N, P, K nutrients evolution of a biological system by varying the luminous intensity and the pH of the medium. The system is an Aquarium of fresh water (80 L) contains a suit of plants. Experimental procedure focuses on conducting several trials where the system is fed with an amount of inorganic nutrient (K2HPO4) in accordance with a previously established strategy. The luminous intensity and the pH of the medium were varied and the system was checked along the first 24 h and during 4 days. The analytical determination of the studied nutrients, namely phosphate, nitrate and potassium, was accomplished. When the initial concentrations of potassium and phosphate increase a diminution of the nitrate content was observed. In most assays, as the added nutrients consumed, the final nitrate content increased. This shows the interconnection of biogeochemical cycles. With a low luminous intensity, the system only consumed phosphate (aprox. 50%). When this intensity was increased, the phosphate consumption was constant and for the potassium was estimated on 16%. Applying a high luminous intensity and with a low pH value, the phosphate consumption decreased (to 21%) whereas for potassium no changes were registered. The low phosphate consumption when the system presents a inferior pH can be due to the diminution of the rubisco enzyme activity (implied in the Calvin Cycle), this activity decreases when pH is less. This can cause a reduction of the photosynthetic activity as well as of the nutrients consumption. Finally, it was initiated the study of a seawater system. The viability of the analytical methodology previously established for fresh water analysis was evaluated. The seawater matrix requires the optimization of the analytical methods to achieve a reliable determination of the nutrients.

[Resumo] O presente estudo ten como obxecto avaliar a evolución dos nutrientes de N, P e K nun sistema biolóxico modificando o fotoperiodo e o pH do medio. O sistema en estudo é un acuario plantado de auga doce (80 L). O traballo experimental céntrase na realización dunha serie de ensaios achegando ao sistema unha cantidade fixa dun nutriente inorgánico (K2HPO4), dacordo a unha estratexia previamente establecida. En ditos ensaios modificouse o fotoperiodo e o pH do medio e realizouse un seguimento a corto prazo (24 horas) e outro a longo prazo (4 días). Posteriormente, lévase a cabo a determinación do contido dos nutrientes de interese neste estudo, sendo istos fosfato, nitrato e potasio. Ao incrementar os contidos iniciais de potasio e fosfato observouse unha diminución da concentración doutro nutriente, o nitrato. A medida que se consumen os nutrientes adicionados comprobouse, na maioría dos ensaios, un incremento final do contido en nitrato. Isto amosa a interconexión dos ciclos bioxeoquímicos. Cunha intensidade lumínica baixa observouse so consumo de fosfato (aproximadamente do 50%). Ao incrementar a intensidade lumínica, mantúvose o mesmo consumo de fosfato e para o potasio estimouse nun 16%. Ao diminuir o pH, aplicando unha intensidade lumínica alta, obtívose unha notable diminución do consumo de fosfato (21%) mentras que o consumo de potasio non se veu alterado. O menor consumo de fosfato ao diminuir o pH da auga pode deberse a unha menor actividade do enzima rubisco, implicada no ciclo de Calvin, actividade que diminúe ao descender o pH. Isto provocaría unha menor actividade fotosintética e un menor consumo de nutrientes. Finalmente, iniciouse o estudo dun sistema de auga salgada avaliando a viabilidade da metodoloxía empregada para o seguimento do acuario de auga doce. A complexidade da mostra de auga salgada require futuros estudos para a optimización dos métodos analíticos de determinación dos nutrientes de interese.