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Evaluación de la contaminación bacteriana y calidad sanitaria del embalse San
Roque (Córdoba, Argentina)
Bacterial pollution and sanitary quality assessment of San Roque reservoir
(Córdoba, Argentina)
Ariana Rossen1,2, Daniel Calvo2, Sonia Korol1
1
Cátedra de Higiene y Sanidad. Facultad de Farmacia y Bioquímica. UBA. Junín 956 4º
piso (1113). Tel (54 11) 4964-8258. Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina
2
Intituto Nacional del Agua (INA). AU. Ezeiza-Cañuelas Km 1,6 (1804) Tel. (54 11) 480-
4500. Pcia. Buenos Aires, Argentina
3
Unidad de I.D.D. Gestión Ambiental. Facultad de Ingenierían. UNLP Calle 47 N° 200. Tel
(0221) 427-2963 - La Plata, Pcia. Buenos Aires, Argentina
Autor para correspondencia:
Ariana Rossen. Tel (54 11)-4964-8258 mail to: [email protected]
Palabras claves: calidad del agua, indicadores de contaminacion fecal, embalse
Título abreviado: Evaluación de contaminación bacteriana
1
ABSTRACT
A great number of lakes and reservoir presents a clear deterioration of water quality as a
consequence of fecal effluent discharges, with a scarce or no treatment whatsoever,
coming from highly urbanized basins. The effluents represent one of the main sources of
organic pollution and water diseases proliferation which affect human health. In agreement
with the above mentioned statement, the microbial quality assurance of recreational
waters represents important measures to avoid spreading disease. Different microbial
group have been considered as fecal pollution indicators. However, there is no
international agreement regarding either which fecal indicators should be analyzed or the
number of such organisms that allow establishing adequate guidelines to preserve human
health. In our country, diagnostic studies should be implemented in order to evaluate
which microbial groups are more suitable for setting recreational water guidelines and
tacking into account the regional characteristics. The aims of this work are to study the
microbial pollution and to determine the sanitary conditions of San Roque reservoir waters
(Córdoba, Argentina) by implementing different fecal pollution indicators measurements.
Four monitoring stations were set in San Roque reservoir. Water samples were taken from
surface layer water. The study period comprises from May 2006 to March 2009. The
number of thermotoleant coliforms, Escherichia coli, fecal streptococcus and enterococos
were determined by using the Most Probable Number technique. All fecal indicators
present high values at the river mouth, which is consistent with the fact that the population
are settle nearby. The percentages of Escherichia coli and enterococos in the samples
higher than the EPA´s upper limit were similar and complimentary.
RESUMEN
Numerosos lagos y embales presentan un evidente deterioro de la calidad del agua
producto de las descargas de efluentes cloacales, con escaso o nulo tratamiento,
2
provenientes de la urbanización de sus cuencas. Estos efluentes constituyen una de las
fuentes principales de contaminación orgánica y proliferación de enfermedades de origen
hídrico que afectan la salud humana. Por lo expuesto, el aseguramiento de la calidad
microbiológica de aguas destinadas a uso recreacional representa una medida importante
para la prevención de dichas enfermedades. Diversos grupos bacterianos han sido
considerados como indicadores de contaminación fecal. En la actualidad, a nivel
internacional, no hay consenso respecto de los valores límites de detección de los
organismos indicadores ni del número de los mismos que permite establecer niveles guía
adecuados para asegurar la salud del hombre. En nuestro país, deberían implementarse
más estudios de diagnóstico para evaluar que grupos bacterianos, en función de las
características ambientales, son más adecuados para establecer la calidad de las aguas
destinadas a uso recreacional. El presente trabajo tiene por objetivo evaluar la
contaminación microbiológica y determinar el estado sanitario de las aguas del embalse
San Roque (Córdoba, Argentina) mediante la determianción de diversos indicadores
bacterianos de contaminación fecal y determinar aquellos sitios con mayor riesgo
potencial de exposicion por contacto.
Se establecieron cuatro estaciones de muestreo en el embalse, con determinaciones a
nivel superficial. El periodo de estudio comprendió desde Mayo de 2006 a Marzo de 2009.
Se determinó el número de bacterias coliformes termotolerantes, Escherichia coli,
estreptococos fecales y enterococos mediante la técnica del Numero Más Probable.
Todos los indicadores bacterianos presentaron valores elevados en las desembocaduras
de los ríos, considerando la cercanía a los centros urbanos. Las determinaciones de
Escherichia coli y enterococos se hallaron por encima de los límites recomendados por la
Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) en porcentajes similares y
complementarios.
3
INTRODUCCIÓN
El incremento del deterioro de la calidad del agua en los embalses y lagos, se debe
fundamentalmente a las descargas de líquidos de origen cloacal con un inadecuado o
nulo tratamiento (Kinzelman et al., 2003). Esto constituye un importante riesgo de
transmisión de enfermedades de origen hídrico como cólera, hepatitis, giardiasis,
poliomielitis y gastroenteritis entre otras, las cuales pueden comprometer seriamente la
salud del hombre (Shibata et al., 2004; Prüss, 1998; WHO, 2003). Debido a los
inconvenientes técnicos que representa la detección de cada uno de los organismos
patógenos responsables de la transmisión de dichas enfermedades, es que se utilizan
como indicadores de contaminación bacterias de origen entérico cuya determinación es
mas sencilla y menos costosa (Noble et al., 2003; SRHN, 2005).
En general, no hay consenso respecto de los organismos indicadores que deben ser
analizados ni del número de los mismos que permite establecer niveles guía adecuados
para aguas recreacionales (Shibata et al., 2004). Asimismo, las técnicas empleadas para
su detección varían en cuanto a su eficiencia y capacidad de recuperación de las
bacterias (Kinzelman et al., 2006).
Los estándares internacionales de calidad de agua para uso recreacional difieren en
cuanto a los organismos indicadores y a los valores guía propuestos. En este sentido, la
Organización Panamericana de la Salud (OPS) recomienda un valor de coliformes
termotolerantes menor a 1000 NMP.100 mL-1 (OPS, 2003). En el Reino Unido (Barrell et
al., 2000) se recomienda como nivel guía de calidad microbiológica para aguas costeras
y playas, coliformes totales (500 UFC.100 mL-1), coliformes termotolerantes (100
UFC.100 mL-1) y enterococos (100 UFC.100 mL-1). Por otro lado, los límites que
recomienda la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos para agua dulce
con fines recreacionales (no menos de cinco muestras tomadas durante un período de
treinta días), la media geométrica del número bacteriano no deberá exceder los
4
siguientes valores límite, siendo Escherichia coli: 126 UFC.100 mL-1 y Enterococos: 33
UFC.mL-1. Sin embargo, si se contempla la toma de una muestra aislada, los limites son
para Escherichia coli es 235 UFC.100 mL-1 y enterococos es 61 UFC.100 mL-1
considerando una exposición por contacto primario (natación). En el caso de contacto
secundario (actividades acuáticas sin inmersión) los limites son para Escherichia coli de
298 UFC.100 mL-1 y para enterococos de 89 UFC.100 mL-1. Estos valores están basados
en estudios epidemiológicos realizados en distintas playas de los Estados Unidos
asumiendo una tasa de gastroenteritis asociada al baño igual a 8/1000 casos (EPA,
2000). Por su parte, la Unión Europea estableció criterios para aguas de uso recreacional
(con contacto primario) de acuerdo a su calidad (excelente, buena, suficiente). Los límites
recomendados para agua de excelente calidad son: enterococos 200 UFC.100 mL-1 y
Escherichia coli 500 UFC.100 mL-1 (CEU, 2003).
En nuestro país, la Secretaria de Recursos Hídricos de la Nación ha establecido límites
para Escherichia coli y para enterococos como microorganismos indicadores de
contaminación fecal en aguas recreacionales basado en los niveles guía recomendados
por la EPA (SRHN, 2005).
El embalse San Roque (Córdoba, Argentina) permitió el desarrollo de importantes sitios
urbanos en la cuenca y en su perilago. En la actualidad se destacan las ciudades de
Carlos Paz y de Cosquín como los principales centros turísticos de la región, los cuales
ven triplicada su población en época estival. El embalse, además de constituir un
importante ámbito para el desarrollo de múltiples actividades recreacionales, es la
principal fuente de abastecimiento de agua potable de la ciudad de Córdoba. En la
actualidad éste cuerpo de agua constituye un claro ejemplo de contaminación por
descargas cloacales (Granero et al., 2004; Ruibal Conti et al., 2006).
El presente trabajo tiene por objetivo evaluar la contaminación microbiológica y determinar
el estado sanitario de las aguas del embalse San Roque (Córdoba, Argentina) mediante la
5
determianción de diversos indicadores bacterianos de contaminación fecal y determinar
aquellos sitios con mayor riesgo potencial de exposicion por contacto.
Los resultados de éste trabajo permitirían contribuir al desarrollo de planes adecuados
para el control y la gestión del recurso.
MATERIALES Y MÉTODOS
Area de estudio y monitoreo
La cuenca del embalse San Roque (31º 22´ S, 64º 27´ W), se localiza en la cuenca de
Punilla a 35 km de la ciudad capital de la provincia de Córdoba. La superficie de la cuenca
es de 1750 km2, de los cuales 140 km2 corresponden al perilago. El embalse recibe el
aporte de cuatro tributarios: el río San Antonio, el río Cosquín, y los arroyos Las Mojarras
y Los Chorrillos.
El clima que predomina en la región es templado con una marcada estacionalidad de las
precipitaciones, las cuales se concentran en el periodo primavera-verano (Octubre-Marzo).
La media anual promedio de los últimos 10 años es de 850 mm (Bustamante et al., 2000).
Se establecieron cuatro (4) estaciones de muestreo: Desembocadura del Río San Antonio
(DSA), Desembocadura del río Cosquín (DCQ), Centro del Embalse (CE) y Dique (D)
(Figura 1). Las muestras de agua fueron a nivel superficial (0.5 m). Los monitoreos se
realizaron durante el periodo de Mayo 2006 a Marzo 2009
DCQ
PD
CE
DSA
Figura 1. Cuenca del Embalse San Roque. Sitios de muestreo: Centro del Embalse (CE), Pared del Dique
(PD), Desembocadura del Río San Antonio (DSA) y Desembocadura del Río Cosquín (DCQ)
6
Análisis bacteriológico
Las muestras de agua fueron tomadas en envases estériles de 500 mL, conservadas a 4
ºC y remitidas al laboratorio para su posterior procesamiento.
El análisis bacteriológico consistió en la determinación del número de bacterias
heterótrofas, coliformes termotolerantes, Escherichia coli, estreptococos fecales y
enterococos de acuerdo al Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater (APHA, 1998). Para la determinación de las bacterias heterótrofas se empleó
la técnica de recuento en placa utilizando TSA (agar Tripteína soja). Los restantes
microorganismos se determinaron mediante la técnica del Número Más Probable. Para la
determinación de los coliformes termotolerantes y Escherichia coli se utilizaron caldo
MacConkey y MUG-lactosa, respectivamente. Los estreptococos fecales fueron
cuantificados utilizando caldo Azida dextrosa. Alicuotas de los tubos positivos fueron
sembrados en placa con agar Bilis esculina. Aquellas colonias crecidas con halo negro
fueron sembradas en caldo TSB con 6,5 % de cloruro de sodio para determinar el grupo
enterococos (45 ºC, 48 h). Todos los medios de cultivo fueron provistos por Biokar
Diagnostics (Beauvais, France).
RESULTADOS y DISCUSIÓN
En la Tabla 1 se muestran las medias geométricas, medianas, máximos y mínimos
obtenidos de bacterias heterótrofas, coliformes termotolerantes, estreptococos fecales,
Escherichia.coli, enterococos y clostridios sulfito reductores para cada sitio de monitoreo.
7
Tabla 1. Indicadores de calidad de agua
Bacterias
heterotrofas
(UFC. mL-1)
Coliformes
termotolerantes
(NMP.100 mL-1)
Escherichia coli
(NMP.100 mL-1)
Estreptococos
fecales
(NMP.100 mL-1)
Enterococos
(NMP.100 mL-1)
3.36x10
-3
405.0
324.0
604.0
56.5
2.63x10-3
2.23x10-4
8.30x10-2
18
460.0
4600
23
18
460.0
2400
23
10
460.0
4600
93
18
23.3
1100
9.1
10
1.70x10-3
-2
9.50x10
124.5
93.0
89.9
43.0
234.6
240.1
26.8
29
1.24x10
-2
8.50x10
8
-4
2400
23
8
1500
9.1
7
1500
23
8
240
<3
7
Media geométrica
1.08x10-3
6.6
6.5
117.6
2.7
Mediana
1.43x10-3
9.1
9.1
93.0
3.7
-4
460
150
2400
21
2.00x10
20
-2
<3
20
<3
12
9,1
20
<3
12
Media geométrica
9.74x10-2
15.1
9.5
294.2
5.7
Mediana
Máxima
7.00x10
1.90x10-4
-2
15.0
460
3.6
150
240.0
4600
15.7
93
mínima
n
1.40x10
20
-2
<3
20
<3
10
9.1
20
<3
10
Sitio de Monitoreo
Media geométrica
Desembocadura del Mediana
río San AntonioMáxima
DSA
mínima
n
Media geométrica
Mediana
Desembocadura del
río Cosquín- DCQ Máxima
mínima
n
Centro del EmbalseMáxima
CE
mínima
n
Dique-D
1.31x10
La determinación del número de bacterias heterótrofas contribuye con la caracterización
del cuerpo de agua y su fluctuación en el tiempo permite identificar cambios en la carga
de materia orgánica presente en el agua (González, 2006). Los resultados obtenidos para
bacterias heterótrofas muestran valores que oscilan entre 1.4x102 y 2.2x104 bacterias.mL-1.
En los sitios de monitoreo DSA y DCQ los niveles hallados son mayores que en el resto
del embalse lo que se correlaciona con una mayor descarga de materia orgánica. No se
observaron marcadas diferencias entre las medias y las medianas en el recuento de
bacterias heterótrofas.
Todos los indicadores de contaminación fecal analizados presentaron la misma tendencia,
hallándose los valores más elevados en los sitios en las desembocaduras de los ríos,
mientras que los valores más bajos se registraron en el centro del embalse debido
probablemente a la mayor turbulencia y mezcla que se registra en esa zona. Cabe
8
destacar que las medias geométricas de las determinaciones para coliformes
termotolerantes en los sitios de monitoreo DSA y DCQ (405.0 NMP.mL-1 y 124.5
NMP.mL-1 respectivamente) fueron varios ordenes de magnitud mayores que las
obtenidas en el sitio D (15.1 NMP.mL-1) como en CE (6.6 NMP.mL-1). Mientras que las
diferencias halladas en las medias geométricas de estreptococos fecales entre los sitios
DSA (604.0 NMP.mL-1) y CE (117.8 NMP.mL-1) fueron de 5 ordenes de magnitud.
Del número total de coliformes totales se determinaron valores superiores al 63%
correspondientes a Escherichia coli en coincidencia con lo establecido por la EPA (2000).
Las variaciones en los porcentajes puede deberse a las condiciones ambientales locales
en cada sitio de monitoreo, así como la distancia respecto de la fuente de contaminación
(Rasmussen & Ziegler, 2003)
Con relación a los porcentajes que representan los enterococos respecto de los
estreptococos fecales se obtuvo que en los sitios de las desembocaduras de los ríos los
porcentajes oscilaron alrededor del 10%, mientras que tanto en CE como en D disminuyó
hasta 1.7%.
Con el objetivo de analizar los cambios estacionales en la calidad bacteriológica del agua
del embalse San Roque, se agruparon los datos en: Primavera-Verano y Otoño-Invierno.
En la Figura 2, se presentan las medias geométricas de los coliformes termotolerantes (a)
y Escherichia coli (b).
9
b)
Primavera-Verano
900
Primavera-Verano
450
Otoño-Invierno
Otoño-Invierno
800
400
Media geométrica de
700
600
500
400
300
200
-1
Escherichia coli (NMP.100 mL )
Media geométrica de
coliformes termotolerantes (NMP.100 mL -1)
a)
350
300
250
200
150
100
50
100
0
0
DSA
DCQ
CE
D
Sitio de monitoreo
DSA
DCQ
CE
D
Sitio de monitoreo
Figura 2. Media geométrica de (a) coliformes termotolerantes y (b) Escherichia coli correspondientes a
Primavera-Verano y Otoño-Invierno
Los valores obtenidos de coliformes termotolerantes y de Escherichia coli fueron mayores
en las muestras tomadas durante los meses correspondientes a Primavera-Verano
respecto de los de Otoño-Invierno. En DSA predominan los valores elevados de
Escherichia coli en Otoño-invierno respecto de los restantes sitios de monitoreo. Esto
puede explicarse debido a que a lo largo del río San Antonio, que atraviesa la ciudad de
Carlos Paz (600.000 habitantes permanentes), drenan las descargas de líquidos de
origen cloacal de la ciudad, detectando altas concentraciones de contaminación fecal
durante todo el año. Cabe destacar además que otros factores como la mayor afluencia
turística en la época estival y las precipitaciones, las cuales se concentran en los meses
de primavera y verano, son los responsables de los valores elevados hallados tanto en
DSA como en DCQ. Diversos autores han destacado que las precipitaciones, al
incrementar los caudales de los ríos y lavado superficial, incrementan los valores
detectados de los indicadores de contaminación fecal en los cuerpos de agua receptores
(Chiroles Rubalcaba et al., 2007).
10
En la Figura 3 se muestran las medias geométricas de los estreptococos fecales (a) y los
enterococos (b).
a)
b)
Primavera-Verano
800
100
Primavera-Verano
Otoño-Invierno
90
700
80
Media geométrica de
-1
600
enterococos (NMP.100 mL )
Media geométrica de
estreptococos fecales (NMP.100 mL -1)
Otoño-Invierno
500
400
300
200
100
70
60
50
40
30
20
10
0
0
DSA
DCQ
CE
D
DSA
DCQ
CE
Sitio de monitoreo
D
Sitio de monitoreo
Figura 3. Media geométrica de (a) estreptococos fecales y (b) enterococos correspondientes a PrimaveraVerano y Otoño-Invierno
Tanto los estreptococos fecales como los enterococos presentaron el mismo perfil de
concentración. Con valores más altos en la DSA y DCQ comparado con el resto del
embalse. A la vez que las determinaciones en Primavera-Verano fueron mayores que las
de Otoño-Invierno tal como se observó para los otros indicadores de contaminación fecal.
El análisis espacio-temporal de cada indicador de contaminación fecal permite discriminar
entre las diferentes tasas de supervivencia de cada uno y su dispersión en el ambiente
(Nuzzi & Buhrans, 1997).
En la Tabla 2 se presenta el porcentaje de muestras que superan los límites
recomendados para la calidad de aguas de uso recreacional para coliformes
termotolerantes (< 200 CF.100 mL-1), Escherichia coli (< 235 EC.100 mL-1) y enterococos
(< 61 EF.100 mL-1) según lo establecido por la EPA (2002).
11
Tabla 2. Porcentaje de muestras de coliformes termotolerantes, Escherichia coli y enterococos que superen
los niveles guía de calida bacteriológica recomendado por EPA (2002)
Coliformes termotolerantes
Escherichia coli
Enterococos
Porcentaje de muestras
> 200 NMP.100mL-1 (%) (n )
Porcentaje de muestras
> 235 NMP.100mL-1 (%) (n )
Porcentaje de muestras
> 61 NMP.100mL-1(%) (n )
Desembocadura del río
San Antonio- DSA
72.2 (18 )
63.6 (11 )
54.5 (11 )
Desembocadura del río CosquínDCQ
42.8 (8)
28.5 (7)
42.8 (7)
5.0 (20)
0 (11)
0 (11)
15.0 (20)
18.1 (11)
9.0 (11)
Stio de Monitreo
Centro del Embalse-CE
Dique-D
Cabe destacar que en DSA una alta proporción de muestras superaron el límite
recomendado por las organizaciones internacionales. Para coliformes termotolerantes, las
determinaciones por encima del valor límite de 200 NMP.100mL-1 correspondieron al
72.2 % de las muestras tomadas en DSA y 42.8 % en DCQ. En los sitios D y CE los
porcentajes de muestras que superaron el valor límite fue de 15.0 % y 5.0 %
respectivamente. El porcentaje de muestras que superan los límites recomendados por la
EPA para Escherichia coli (235.100 mL-1) fue de 63.6 % en DSA, 28.5 % en DCQ y 18 %
en D. No se obtuvieron muestras con valores mayores a los límites de Escherichia coli en
CE. Por otro lado, los enterococos presentaron porcentajes variables en los diferentes
sitios de monitoreo, siendo mayores los hallados en DSA (54.5 %) y DCQ (42.8 %) y el
menor en D (9.0%).
En éste trabajo se halló que la determinación de coliformes termotolerantes presentó un
porcentaje mayor de muestras que superaron los límites recomendados para el
aseguramiento de la calidad de agua (< 200 CF.100 mL-1). Éste grupo ha sido
ampliamente utilizado y permite comparar entre diferentes ambientes y cuerpos de agua.
En cuanto a la determinación de Escherichia coli y enterococos, se observó que la
12
información aportada por cada uno de ellos fue complementaria respecto de la
contaminación de origen cloacal y su dispersión en el ambiente, a partir de las muestras
que superaron los límites recomendados por EPA y los valores obtenidos en cada sitio de
monitoreo. Ambas determinaciones permitirían contar con un escenario real de
contaminación y riego para la salud del hombre. En la actualidad existe una tendencia a
utilizar a Escherichia coli y a los enterococos como los indicadores más adecuados para
la determinación de la calidad del agua, ya que su concentración en el ambiente se
correlaciona mejor con la incidencia de enfermedades de origen hídrico (Folabella et al.,
2006).
CONCLUSIONES
Todos los organismos indicadores de contaminación fecal considerados en éste trabajo
presentaron valores mas elevados en el sitio de monitoreo DSA siendo éste trabajo el de
mayor riesgo de exposición a aguas contaminadas. Por otro lado, las determinaciones
más bajas fueron registradas en el centro del embalse (CE), donde la turbulencia
favorecería la mezcla o la dispersión de los contaminantes.
Cabe destacar que los resultados del presente trabajo constituyen un aporte al
conocimiento de la calidad del agua y el estado sanitario de las aguas del embalse San
Roque considerando que hasta la fecha no se disponía de estudios que aborden la
comparación de distintos indicadores de contaminación fecal y el riesgo para la salud de
la población expuesta a aguas contaminadas.
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