Modelo conceptual para la caracterización de los procesos involucrados con la presencia de antibióticos en aguas de la cuenca media y alta del río Bogotá

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dc.contributor.advisorBustos-López, Martha Cristina
dc.contributor.authorHuertas Rodríguez, Laura Ximena
dc.contributor.researchgroupResiliencia y Saneamiento Resaspa
dc.coverage.cityBogotá
dc.coverage.countryColombia
dc.coverage.regionCuenca media y alta del río Bogotá
dc.date.accessioned2023-11-02T19:10:35Z
dc.date.available2023-11-02T19:10:35Z
dc.date.issued2023-08-02
dc.descriptionilustraciones, diagramas, planosspa
dc.description.abstractLa resistencia antimicrobiana es un fenómeno natural, sin embargo, su tasa de aparición se está acelerando debido a la exposición continua a antibióticos en el medio ambiente por vertimientos de aguas residuales domésticas e industriales. En las aguas de la cuenca alta y media del río Bogotá se han detectado antibióticos y cepas de bacterias resistentes. Se evaluó el destino ambiental de los antibióticos: ácido oxolínico, azitromicina, ciprofloxacina, claritromicina, clindamicina, cloxacilina, doxiciclina, eritromicina, lincomicina, metronidazol, norfloxacina, sulfadiazina, sulfametoxazol, tetraciclina y trimetoprima. Las fuentes principales de contaminación son ocurrencia natural, producción y fabricación, medicina humana, hospitales, animales y acuicultura, y agricultura. Utilizando como soporte el software EPI SUITE, se identificaron como principales rutas de transporte la adsorción, biodegradación y fotólisis, teniendo como destino primario el agua superficial y suelo, donde se clasifican como compuestos persistentes o muy persistentes. Posteriormente, pueden migrar por contacto, ingestión y adsorción a las comunidades bacterianas, la flora acuática, la agroproducción o al ser humano. En general, los riesgos asociados a la presencia de antibióticos en el entorno se relacionan con la promoción de la resistencia antimicrobiana y la inhibición de la fotosíntesis en algas. Finalmente, la evaluación de riesgo ambiental indica que se debe priorizar el seguimiento a la azitromicina, claritromicina, cloxacilina, norfloxacina y trimetoprima por sus efectos asociados. Con estos resultados se elaboró un modelo conceptual que integra todos los resultados obtenidos y que permite conocer y hacer seguimiento a la gestión del recurso hídrico. (Texto tomado de la fuente)spa
dc.description.abstractAntimicrobial resistance is a natural phenomenon, but its rate of emergence is accelerating due to the continuous exposure of the environment to antibiotics from domestic and industrial wastewater discharges. Antibiotics and resistant strains of bacteria have been detected in the waters of the upper and middle basin of the Bogotá River. The environmental fate of the following antibiotics was evaluated: oxolinic acid, azithromycin, ciprofloxacin, clarithromycin, clindamycin, cloxacillin, doxycycline, erythromycin, lincomycin, metronidazole, norfloxacin, sulfadiazine, sulfamethoxazole, tetracycline and trimethoprim. The main sources of contamination are natural occurrence, production and manufacturing, human medicine, hospitals, animals and aquaculture, and agriculture. Using the EPI SUITE software, adsorption, biodegradation and photolysis were identified as the main transport pathways, with surface water and soil as the main destinations, where they are classified as persistent or very persistent compounds. They can then migrate by contact, uptake and adsorption to bacterial communities, aquatic flora, agricultural production or humans. Overall, the risks associated with the presence of antibiotics in the environment are related to the promotion of antimicrobial resistance and the inhibition of photosynthesis in algae. Finally, the environmental risk assessment indicates that monitoring of azithromycin, clarithromycin, cloxacillin, norfloxacin and trimethoprim should be prioritized due to their associated effects. With these results, a conceptual model was developed that integrates all the results obtained and allows to know and monitor the management of water resources.eng
dc.description.degreelevelMaestríaspa
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería - Recursos Hidráulicosspa
dc.description.methodsEn aras de desarrollar el modelo conceptual para el diagnóstico de los procesos involucrados por la presencia de antibióticos en la cuenca alta y media del río Bogotá – Colombia, se utilizó un estudio exploratorio basado en un diseño no experimental. La ruta metodológica se complementó con las actividades definidas en la Guía Estándar para el desarrollo de modelos conceptuales de sitio para sitios contaminados (ASTM E1689-20), incluyendo las consideraciones descritas en el artículo de Jampani et al. (2022). 1. Recopilación de la información de referencia : Inicialmente, es necesario llevar a cabo una revisión exhaustiva de la literatura científica que permita establecer el estado del arte sobre el papel de los antibióticos como contaminantes en un ecosistema. Este proceso implica recopilar información histórica de usos de suelo, concentración de antibióticos en diferentes matrices de almacenamiento y actividades económicas. También se deben considerar mapas, imágenes aéreas, datos medioambientales, registros, informes, estudios y otras fuentes de información que permitan caracterizar la cuenca. El objetivo es establecer un punto de partida para los siguientes pasos de la metodología. Por tal motivo, es fundamental conocer las características principales del área de estudio con relación a su dinámica social, ecológica, hidrológica e hidráulica, en lo que respecta a la dinámica fluvial del río Bogotá. Es importante destacar que los resultados de esta sección se presentan dentro del marco de referencia del documento, ya que representan la línea base de estudio. 2. Identificación de los contaminantes: Con base en la recopilación de información realizada en el paso anterior, se identificó el alcance de los estudios de concentración de antibióticos realizados dentro del área de estudio. Teniendo en cuenta el concepto de One Health y conociendo la interacción presente entre los diferentes compartimentos de un ecosistema, se deben discriminar los resultados en función de cada matriz de trabajo: aguas subterráneas, aguas superficiales, suelos, sedimentos, biota y/o aire. El objetivo consiste en identificar los antibióticos de interés que se han constatado en los ensayos de laboratorio documentados en la literatura científica. Los estudios seleccionados corresponden a los desarrollados en el área de estudio, sin importar si el contaminante ya se encuentra dentro de la matriz o si son previos a su contacto con el medio, como el caso de los efluentes de la PTAR Salitre en Bogotá. Esta información será utilizada en etapas posteriores para establecer los procesos de destino y transporte de cada uno, así como en la evaluación de riesgo ambiental. 3. Determinación de las concentraciones de referencia: Una etapa crucial en la investigación es la cuantificación del nivel de contaminación por antibióticos en un medio. La base de esta estimación se toma de los estudios utilizados en el paso anterior, los cuales validan la presencia de los contaminantes en cada compartimento (aguas subterráneas, aguas superficiales, suelos, sedimentos, biota y/o aire). En caso de que estas concentraciones hayan sido determinadas antes del contacto con el medio, es necesario calcular la dilución a la que el compuesto puede estar expuesto una vez que se vierte en dicho medio. El objetivo principal de esta fase es estimar las concentraciones de los compuestos seleccionados en el paso 2, con el fin de efectuar la evaluación de riesgo medio ambiental del paso 7 de esta metodología. 4. Caracterización de las fuentes: En función de la recopilación de información, se realiza la caracterización de las fuentes de contaminación para comprender sus comportamientos y evaluar sus impactos en el medio ambiente. Teniendo en cuenta que la tasa de liberación de antibióticos por algunas fuentes aún es desconocida, mientras que para otras se dispone de poca información, esta sección se limita a determinar la cuáles son las fuentes primordiales, su ubicación potencial y sus límites dentro del área de estudio. A partir de lo documentado en la literatura científica, se generan los mapas de ubicación junto con el diagrama de las fuentes de antibióticos. Estas salidas gráficas permiten analizar espacialmente el comportamiento estos compuestos en el área de estudio. Adicionalmente, estos mapas y diagrama proporcionan una herramienta visual para divulgar de manera efectiva los resultados de la investigación. 5. Identificación de las vías de migración: Se lleva a cabo la caracterización de las posibles rutas de migración de los antibióticos a través de cada una de las matrices evaluadas, con el fin de evaluar los procesos de destino y transporte de estos compuestos. Este análisis es crucial para comprender cómo se mueven los contaminantes dentro del área de estudio y cuáles son los principales mecanismos de llegada a cada receptor ambiental. La identificación de estas vías se basa en la revisión de los resultados de investigaciones disponibles en la literatura científica, complementada con el uso de la herramienta EPI SUITE desarrollada por la EPA. La herramienta EPI SUITE de la EPA es una valiosa herramienta que permite estimar el destino y transporte de los contaminantes, incluyendo los antibióticos, a través del análisis de sus propiedades fisicoquímicas. Esta base de datos cuenta con resultados de más de 40.000 químicos, lo que brinda una primera aproximación al comportamiento de estos compuestos cuando no se cuenta con información específica para la zona de estudio. 6. Identificación de los receptores ambientales: Teniendo en cuenta la definición de la ASTM, un receptor ambiental es un ser humano u otro organismo vivo que está potencialmente expuesto a antibióticos y que puede sufrir efectos negativos debido a la presencia de estos. Para llevar a cabo esta identificación, se recopila información sobre los organismos vivos dentro del área de estudio que pueden estar en contacto directo con la fuente de contaminación o sus vías de migración. Se caracterizan en función de la presencia de antibióticos y/o efectos comprobados en los estudios científicos. Es importante destacar que esta etapa no solo se enfoca en los receptores directos de la contaminación, sino también en aquellos que podrían ser afectados indirectamente a través de la cadena trófica u otros procesos ambientales. El objetivo principal de esta identificación es comprender quiénes son los potenciales receptores de los contaminantes y evaluar el grado de exposición que podrían experimentar dentro de la evaluación de riesgo ambiental. Se debe tener en cuenta que los receptores ambientales pueden variar dependiendo del tipo de antibióticos y las características del sitio de estudio, por ello se generalizan los resultados obtenidos en los todos los antibióticos para el desarrollo del modelo conceptual. 7. Caracterización del riesgo: Este paso busca establecer la magnitud del riesgo en el área de estudio y priorizar los antibióticos en función de la importancia de sus impactos. El valor del riesgo se establece por medio de la Evaluación de Riesgo Medioambiental (ERA) utilizando el coeficiente de riesgo (CR), el cual se basa en la relación entre la concentración ambiental esperada (PEC) y los valores concentración sin efecto ambiental esperado (PNEC ENV) y concentración inhibitoria mínima predictiva (PNEC MIC). Cuanto mayor sea el CR, mayor será el potencial impacto del antibiótico en el área de estudio. El objetivo principal de este paso es identificar el riesgo por la presencia de los antibióticos y establecer su magnitud en el área de estudio. y priorizar los antibióticos en función de la importancia de sus impactos. 8. Elaboración del modelo conceptual: A partir de la información recopilada y sintetizada en los pasos anteriores, se desarrolla el diagrama del modelo conceptual de sitio de acuerdo la estructura ejemplificada en la Guía Estándar para el desarrollo de modelos conceptuales de sitio para sitios contaminados.spa
dc.description.notesContiene mapas, tablas e ilustracionesspa
dc.description.researchareaSaneamiento Hídricospa
dc.format.extentxxi, 113 páginasspa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.instnameUniversidad Nacional de Colombiaspa
dc.identifier.reponameRepositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiaspa
dc.identifier.repourlhttps://repositorio.unal.edu.co/spa
dc.identifier.urihttps://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/84863
dc.language.isospaspa
dc.publisherUniversidad Nacional de Colombiaspa
dc.publisher.branchUniversidad Nacional de Colombia - Sede Bogotáspa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenieríaspa
dc.publisher.placeBogotá, Colombiaspa
dc.publisher.programBogotá - Ingeniería - Maestría en Ingeniería - Recursos Hidráulicosspa
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dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacionalspa
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/spa
dc.subject.ddc620 - Ingeniería y operaciones afines::628 - Ingeniería sanitariaspa
dc.subject.lembBalance hídrico (hidrología)spa
dc.subject.lembWater balance (hydrology)eng
dc.subject.lembImpacto ambientalspa
dc.subject.lembEnvironmental Impacteng
dc.subject.proposalModelo conceptualspa
dc.subject.proposalAntibióticosspa
dc.subject.proposalRio Bogotáspa
dc.subject.proposalDestino ambientalspa
dc.subject.proposalRutas de migraciónspa
dc.subject.proposalReceptores ambientalesspa
dc.subject.proposalRiesgo ambientalspa
dc.subject.proposalConceptual modeleng
dc.subject.proposalAntibioticseng
dc.subject.proposalBogota Rivereng
dc.subject.proposalEnvironmental fateeng
dc.subject.proposalMigration routeseng
dc.subject.proposalEnvironmental receptorseng
dc.subject.proposalEnvironmental riskeng
dc.titleModelo conceptual para la caracterización de los procesos involucrados con la presencia de antibióticos en aguas de la cuenca media y alta del río Bogotáspa
dc.title.translatedConceptual model for the characterization of processes involved with the presence of antibiotics in waters of the middle and upper basin of the Bogotá Rivereng
dc.typeTrabajo de grado - Maestríaspa
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