MICROORGANISMOS POR UN TUBO
ÍNDICE
- Introducción y antecedentes
- Nuestro proyecto
- ¿Qué son las columnas de Winogradsky?
- ¿Cómo se forman?
- Colores resultantes?
- ¿Por qué el río San Pedro?
- Puntos de toma de muestras
- Localización
- Objetivos
- Procedimiento
- Resultados provisionales
- Conclusiones
- Pasos previstos
- Conclusión
- Bibliografía
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
¿En qué consiste nuestro proyecto?
El proyecto, en el que estoy involucrada, MICROORGANISMOS POR UN TUBO, tiene como objetivo el analizar muestras de agua del Río San Pedro, de Puerto Real, Cádiz. Cada muestra está recogida en un lugar específico del Río, a diferentes distancias de un foco emisor de vertidos.
Una vez estudiadas y clasificadas las diferentes muestras observamos y recogemos la variación de concentración de microorganismos presentes en el agua.
Nuestro propósito final es hallar una expresión matemática, la cual nos indique, a que distancia la concentración de microorganismos no supone un daño perjudicial para los humanos. De esta manera ‘‘marcaríamos’’ un espacio de seguridad a ambos lados del foco emisor, estableciendo áreas seguras.
El Rio San Pedro se encuentra cerca de la Universidad de Cádiz, UCA. Esto nos indica que la gran mayoría de las aguas “contaminadas” que salen de estos desagües proviene de la universidad. Por tanto, hemos decidido investigar y analizar muestras de estas aguas que no han tenido ningún tipo de investigación previa. Evidentemente estas aguas están pretratadas, pero nos sirven para planificar nuestra investigación. El alcance creo que es importante porque se podría aplicar a cualquier vertido teniendo en cuenta una serie de variables que estudio y explico a lo largo de mi proyecto.
NUESTRO PROYECTO
Para comenzar vamos a hacer una breve descripción de las Columnas de Winogradsky:
Estas columna son un método de análisis creado un microbiólogo ruso llamado Serguei Winogradsky. Compuesto de un vidrio cilíndrico saturado de agua con nutrientes, y con arena o fango depositado en el fondo. Incubando este recipiente bajo la luz solar (en caso de impedimento de luz natural, luz artificial), se genera con el paso del tiempo una amplia variedad de Microorganismos que surgen colocados en capas superpuestas en función de la intensidad de los gases y de las sustancias que ellos mismos fabrican, provocando así, microambientes oxidantes y reductores en el interior del cilindro.
En las zonas más profundas se crean facciones de microorganismos anaerobios “no necesitan oxígeno para sobrevivir y crean ambientes reductores” y en la superficie crecen microorganismos aeróbicos, agentes oxidantes.
COMO HEMOS HECHO EL PROYECTO
LOCALIZACIÓN
El primer lugar, fuimos al ya nombrado río San Pedro para recoger muestras de agua. Estas muestras fueron recolectadas del mismo desagüe, y a diferentes distancias de este
MICROORGANISMOS POR UN TUBO
La primera muestra la tomamos directamente del agua providente del desagüe:
La segunda la tomamos a 10 metros:
La tercera muestra la tomamos a 10 metros a la izquierda del desagüe
La cuarta muestra la tomamos a 15 metros del desagüe
La quinta la tomamos a 15 metros izquierda del desagüe
La sexta muestra la tomamos a 20 metros del desagüe
Objetivos y procedimientos
La estructura que hemos utilizado para nuestro estudio es el siguiente:
Dos cilindros anchos de cristal por cada muestra de agua, a continuación, estos botes se rellenan con tierra rica en materia orgánica hasta 1/3 de su capacidad. Se añaden restos orgánicos de diferente origen, por ejemplo, conchas, hojas…etc. Se añaden a la mezcla a uno de los botes, un suplemento de hierro (Fe) y al otro una mezcla de dos elementos, cadmio (Cd) y cobre (Cu).
La arena es presionada para poder eliminar el aire entre sus huecos.
Una vez que los botes ya estén completos se cierran para prohibir la entrada de aire. Se deja en una ventana donde reciba la luz solar para favorecer la reproducción de los microorganismos
¿Por qué hemos introducido Hierro?
Las células usan hierro para producir moléculas de ATP (almacenamiento de energía). El hierro es imprescindible para ambientes con niveles de oxígeno bajos.
¿Por qué hemos introducido cadmio y cobre?
Intentar ver la disminución de los microorganismos gracias al efecto tóxico encontrado en estos metales.
Resultados Provisionales
A primera vista, los tubos a los que se ha provisto de hierro presentan más abundancia de actividad microorgánica y más espacios de aire en la arena, que las muestras a las que se les ha suministrado Cobre y Cadmio.
Para poder comparar los tubos, vamos a realizar una escala de 0 al 10, tomando el 10 como mayor número de microorganismos u espacios de aire que hemos hallado
| Distancia de la muestra | Color | Cantidad de microorganismos | Espacios de aire | Muestra fotográfica |
| Desagüe
(Hierro) |
1ª capa: naranja opaco
2ª capa: Naranja translúcido |
10 | 10 |  |
| Desagüe
(Cd y Cu) |
1ª capa: azul transparente
2ª capa : naranja inexistente |
8’5 | 9’5 |  |
| 10 metros
(Fe) |
1ª capa: naranja opaco
2ª capa: naranja |
9 | 9’5 |  |
| 10 metros
(Cd y Cu) |
1ª capa: azul translúcido
2ª capa: inexistente |
6 | 8’5 |  |
| 10 metros izquierda
(Fe) |
1ª capa: naranja opaco
2ª capa: naranja translúcido |
9’5 | 9 |  |
| 10 metros izquierda
(Cd y Cu) |
1ª capa azul translúcido
2ª capa: inexistente |
7’5 | 8 |  |
| 15 metros
(Fe) |
1ª capa: cúmulo naranja opaco
2ª capa: naranja translúcido |
8 | 8’5 |  |
|
| 15 metros:
(Cd y Cu) |
1ª capa: azul transparente
2ª capa: inexistente |
5 | 6 |  |
|
| 15 metros izquierda
(Fe) |
1ª capa: naranja translúcido
2ª capa: inexistente |
7 | 7’5 |  |
|
| 15 metros izquierda
(Cd y Cu) |
1ª capa azul translúcido
2ª capa: inexistente |
6 | 7 |  |
|
| 20 metros
(Fe) |
1ª capa: naranja translúcido
2ª capa inexistente |
6 | 6’6 |  |
|
| 20 metros
(Cd y Cu) |
1ª capa:
Fina capa color azul transparente 2ª capa: inexistente |
4 | 4 |  |
|
Cultivo en Agar Agar
Para poder observar los microorganismos resultantes, vertimos unas gotas de agua sobre un cultivo de Agar Agar, las conservamos en frío. Finalmente las reconocimos bajo el microscopio
Conclusiones y pasos previstos
Al analizar estos datos hemos obtenido una idea general de cómo evoluciona la cantidad de microorganismos, pero es evidente que debemos de tener en cuenta varios factores importantes.
- El río San Pedro es realmente una entrada de agua de mar, por lo que a esa distancia de la costa su agua es salada
- Está toma de muestras se llevó a cabo con una velocidad de corriente de 0,6 m/s, que sería un factor de máxima trascendencia para nuestro estudio.
- Nuestro estudio se ha reducido a un único río.
Es por ello que no podemos dar un resultado a estas alturas de la investigación, pero sí podemos establecer unos parámetros de estudio fiables.
Si representamos gráficamente los resultados obtenidos en cuanto a cantidad de microorganismos en la escala anteriormente descrita nos encontramos con:
En estos momentos nos encontramos con los problemas que nos plantea la pandemia de COVID pero tenemos previstos los siguientes pasos:
-toma de muestras de agua a otras distancias
-valoración en la subida y bajada de mareas
-estudio en otras épocas del año.
-extensión a otras entradas de mar o a ríos.
En definitiva queremos recolectar datos suficientes para hacer un modelo de desarrollo de expresiones matemáticas que nos den la distancia de seguridad ante la presencia de microrganismos sean del tipo que sean. No dudamos que este desagüe no expulse al mar ningún elemento de alta peligrosidad pero el modelo de fácil acceso para nosotros nos puede ayudar a deducir esas posibles expresiones matemáticas. Para ello contaré el próximo curso con la ayud de algún compañero de bachillerato que pueda hacer el calculo matemático.
Bibliografía
http://www.um.es/acc/la-columna-de-winogradsky/
http://www.microinmuno.qb.fcen.uba.ar/SeminarioBiodiversidad.htm
http://rodin.uca.es/xmlui/bitstream/handle/10498/10325/Lopez_Perez_2008.p
https://es.scribd.com/doc/59281261/Columna-de-Winogradsky
MICROORGANISMS IN A TUBE
index
- Introduction and background
- Our project
- What are Winogradsky columns?
- How do they form?
- Resulting colours?
- Why the San Pedro River?
- Sampling points
- Location
- Objectives
- Procedure
- Provisional results
- Conclusions
- Expected steps
- Conclusion
- Bibliography
INTRODUCTION AND BACKGROUND
What is our project?
The project, in which I am involved, MICROORGANISMS IN A TUBE, aims to analyze water samples from the San Pedro River, Puerto Real, Cadiz. Each sample is collected at a specific location in the River, at different distances from a spill source.
Once the different samples are studied and classified, we observe and collect the concentration variation of microorganisms present in the water.
Our ultimate purpose is to find a mathematical expression, which tells us how far the concentration of microorganisms does not pose harm to humans. In this way »we would mark» a security space on both sides of the source, establishing safe areas.
Rio San Pedro is located near the University of Cadiz, UCA. This tells us that the vast majority of «contaminated» waters coming out of these drains come from the university. Therefore, we have decided to investigate and analyse samples of these waters that have not had any prior research. Evidently these waters are pre-treated, but they serve us to plan our research. The scope I think is important because it could be applied to any spill taking into account a number of variables that I study and explain throughout my project.
OUR PROJECT
To get started let’s do a brief description of the Winogradsky Columns:
These columns are an analysis method created by a Russian microbiologist named Sergei Winogradsky. Composed of a cylindrical glass saturated with water with nutrients, and with sand or mud deposited in the bottom. Incubating this vessel under sunlight (in case of impediment of natural light, artificial light), a wide variety of microorganisms are generated over time that arise placed in overlapping layers depending on the intensity of the gases and the substances they themselves manufacture, thus causing oxidizing microenvironments and reducers inside the cylinder.
In deeper areas, factions of anaerobic microorganisms are created «do not need oxygen to survive and create reducing environments» and microorganisms, oxidizing agents, grow on the surface.
HOW WE HAVE CARRIED OUT THE PROJECT
Location
The first place, we went to the aforementioned San Pedro River to collect water samples. These samples were collected from the same drain, and at different distances from this
MICROORGANISMS IN A TUBE
The first sample is taken directly from the water supplied by the drain:
The second is 10 meters away:
The third sample shows we take it 10 meters to the left of the drain
The fourth sample is taken 15 meters from the drain
The fifth is taken 15 meters from the drain left
The sixth sample is taken 20 meters from the drain
Objectives and procedures
The structure we have used for our study is as follows:
Two wide glass cylinders per water sample, then these containers are filled with soil rich in organic matter up to 1/3 of their capacity. Organic remains of different origin are added, for example, shells, leaves… Etc. A mixture of two elements, cadmium (Cd) and copper (Cu), are added to the mixture to one of the pots, an iron supplement (Fe)
The sand is pressed to remove air between its gaps.
Once the containers are complete, they are closed to avoid air from entering. It is left in a window where it receives sunlight to promote the reproduction of microorganisms
Why have we introduced Iron?
Cells use iron to produce ATP (energy storage) molecules. Iron is essential for environments with low oxygen levels.
Why have we introduced cadmium and copper?
Try to see the decrease of microorganisms thanks to the toxic effect found in these metals.
Provisional Results
At first glance, the tubes provided with iron have more abundance of microorganic activity and more air gaps in the sand than the samples provided to copper and cadmium.
In order to compare the tubes, we will make a scale of 0 to 10, taking the 10 as the largest number of microorganisms or air spaces that we have found
| Sample distance | colour | Number of microorganisms | Air spaces | Photographic exhibition |
| drain
(Iron) |
1st layer: opaque orange
2nd layer: Translucent orange |
10 | 10 | |
| drain
(Cd and Cu) |
1st layer: transparent blue
2nd layer: non-existent orange |
8’5 | 9’5 | |
| 10 meters
(Fe) |
1st layer: opaque orange
2nd layer: orange |
9 | 9’5 |
| 10 meters
(Cd and Cu) |
1st layer: translucent blue
2nd layer: non-existent |
6 | 8’5 | |
| 10 meters left
(Fe) |
1st layer: opaque orange
2nd layer: translucent orange |
9’5 | 9 | |
| 10 meters left
(Cd and Cu) |
1st translucent blue layer
2nd layer: non-existent |
7’5 | 8 |
| 15 meters
(Fe) |
1st layer: opaque orange cluster
2nd layer: translucent orange |
8 | 8’5 | ||
| 15 meters:
(Cd and Cu) |
1st layer: transparent blue
2nd layer: non-existent |
5 | 6 | ||
| 15 meters left
(Fe) |
1st layer: translucent orange
2nd layer: non-existent |
7 | 7’5 | ||
| 15 meters left
(Cd and Cu) |
1st translucent blue layer
2nd layer: non-existent |
6 | 7 | ||
| 20 meters
(Fe) |
1st layer: translucent orange
2nd non-existent layer |
6 | 6’6 | ||
| 20 meters
(Cd and Cu) |
1st layer:
Thin layer of transparent blue 2nd layer: non-existent |
4 | 4 | ||
Cultivation in Agar Agar
In order to observe the resulting microorganisms, we pour a few drops of water onto an Agar Agar crop, keep them cold. We finally observe them under the microscope
Expected conclusions and steps
In analysing this data, we have obtained a general idea of how the number of microorganisms evolves, but it is clear that we must take into account several important factors.
- The San Pedro River is really an entrance of seawater, so at that distance from the coast its water is salty
- This sampling was carried out with a current rate of 0.6 m/s, which would be a factor of maximum significance for our study.
- Our study has been reduced to a single river.
That is why we cannot provide a result at this point in the research, but we can establish reliable study parameters.
If we graphically represent the results obtained in terms of the number of microorganisms on the scale described above, we find:
At the moment we are faced with the problems posed by the COVID pandemic, but we plan the following steps:
-taking water samples at other distances
-valuation at high and low tides
-study at other times of the year.
-extension to other sea entrances or rivers.
In short, we want to collect enough data to make a model of developing mathematical expressions that give us the distance of security in the presence of microorganisms of any kind. We do not doubt that this drain does not expel into the sea any highly dangerous element, but the easily accessible model can help us deduce those possible mathematical expressions. To do this, I’ll count on the next academic year and with the help of some Sixth Form peer who can do the math calculations.
Bibliography
http://www.um.es/acc/la-columna-de-winogradsky/
http://www.microinmuno.qb.fcen.uba.ar/SeminarioBiodiversidad.htm
http://rodin.uca.es/xmlui/bitstream/handle/10498/10325/Lopez_Perez_2008.p