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Microbiología
del agua
María Cecilia Arango Jaramillo
María Cecilia Arango Jaramillo





Virus
Bacterias
Algas
Protozoos
Hongos
microscópicos
Habitan en:
 Aguas
naturales
 Aguas dulces
 Estuarios
 Aguas saladas
 Aguas termales
María Cecilia Arango Jaramillo
Los microorganismos del agua son:
INDÍGENAS
Característicos de la
masa de agua natural
TRANSITORIOS
Entran al agua en forma
intermitente,
procedentes de:
•El aire
•El suelo
•Procesos industriales
•Procesos domésticos
María Cecilia Arango Jaramillo
PAPEL DE LOS
MICROORGANISMOS EN EL
AGUA
María Cecilia Arango Jaramillo
Reciclaje de nutrientes por
microorganismos
María Cecilia Arango Jaramillo
Papel de los microrganismos en el
reciclaje nutrientes


Son la base de las cadenas tróficas
acuáticas
Reciclan la materia haciéndola
disponible para otros organismos
– Mineralización
– Producción de proteína microbiana

Mayor productividad por metro
cuadrado en el agua que en el suelo.
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Bacterias que causan
cambios organolépticos
en el agua
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Bacterias que obstruyen
conducciones de agua
Principalmente:
ferrobacterias y
sulfobacterias
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Ferrobacterias
Filamentosas
Oxidan carbonato ferroso  Hidróxido férrico
4FeCO3 + O2 + 6H2O  4FeOH + 4CO2 + 40 cal
Soluble
insoluble
precipita
en la
membrana
celular
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En medio ácido +María
ferrocianato
de K  azul de prusia
Hábitat de las ferrobacterias:

Grandes depósitos
geológicos de Fe

Canalizaciones y
conducciones
donde
frecuentemente
produce
obstrucciones

El FeOH
precipitado forma
costras en el
interior de tuberías
de hierro en aguas
ricas en este
elemento
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Ferrobacterias:
– Leptothrix
– Crenothrix
– Gallionella
Sphaerotilus:
 No es ferrobacteria
obligada. Oxida
también
Mn++Mn+++
 Tampoco es
María Cecilia Arango Jaramilloautótrofa obligada
Sulfobacterias
Origen: hidrotermal y volcánico
 Características de aguas poluídas
ricas en H2S
 Intervienen en procesos de
descomposición orgánica:

– Oxidando el H2S
– Liberando E para biosíntesis
Thiothrix, Beggiatoa (anaerobia
H2S
facultativa, principal causante de obstrucciones)
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+ 1/2 O2 ________________
> S + H2O +
41 cal
Bacterias que
producen color
en el agua
Bacterias que al oxidar Fe++
y Mn++ producen
indirectamente alteraciones
de color en el agua
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La producción de color en
el agua es importante en
abastecimientos
provenientes de pozos
El hierro contenido en sus
aguas promueve la actividad
oxidante
de
las
bacterias
María Cecilia
Arango
Jaramillo
Crenothrix, Leptothrix, Gallionella

Obtienen energía
oxidando Fe++ (soluble)

Fe+++ (insoluble)

Coloración pardo
bermellón en el agua
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Bacterias que
producen olor y
sabor en el agua
Origen del olor y del sabor:
bacterias y otros microorganismos
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Productos de
descomposición
de bacterias
anaerobias:
– Mercaptanos
– Gas sulfhídrico
– Subproductos
aminados
– Ácidos grasos,
etc
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Olor
intenso
en el
agua
El sabor


Desechos
Microorganismos
(bacterias)
Sabor en
el agua
Se acentúa
con la
cloración,
especialmente
si es
producido por
compuestos
fenólicos
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Actinomycetos:
Promueven la descomposición de:
– Plantas acuáticas
– Algas (Anabaena, Oscillatoria,
Aphanizomenon, diatomeas)
Utilizan su nitrógeno a expensas del
cual aumentan sus poblaciones

Olor y sabor en el agua
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
Streptomyces
produce olor a
tierra en:




el agua
el suelo
en cultivo

Producen olor y
sabor en el agua:

Crenothrix
(ferrobacteria)

El cloro libre
intensifica este
olor
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Beggiatoa
(Sulfobacteria)
Origen de la flora
microbiana en el agua
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Origen de la flora microbiana

La flora del agua
atmosférica es
proporcionada por
el aire y es lavada
con la lluvia en las
partículas

La flora de las
aguas subterráneas
es afectada por
procesos de
filtración
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
La flora de las
aguas
superficiales
llega al agua
periódicamente



del aire
del arrastre
superficial de tierra
de vertimientos
domésticos e
industriales
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Distribución de los
microorganismos en el
medio acuático
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
Los
microorganismos
pueden estar a
cualquier
profundidad

Hasta en las fosas
oceánicas
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
Las capas superiores y los sedimentos
del fondo albergan las mayores
poblaciones de microorganismos,
particularmente en aguas profundas
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Microorganismos
planctónicos



Floración: crecimiento
excesivo, explosivo
Dan color aparente al
agua: rojo, pardo,
verde, ambar,
amarillo
Microorganismos
bentónicos

Algunos forman
biopelículas
Oscillatoria erytrea
Mar Rojo
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Microorganismos planctonicos y bentónicos
( fotosíntéticos y heterótrofos )
Bentos:
Fotótrofas y
hetrótrofas
ZONA
LITORAL
ZONA
LIMNÉTICA
ZONA PROFUNDA
Planton: Fotótrofas y hetrótrofas
Epiliton: heterótrofas bentónicas
sobre partículas
Nivel de compensación
Oxidantes del Azufre
Bentos: hetrótrofas,
muchas anaeróbicas
Sedimentación
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Aguas bien
aireadas,
metabolismo
oxidativo. Gran
variedad cualitativa
pero no cuantitativa
de especies
Sistema fluvial
Predominio de bacilos
gram-negativos
anaerobios
facultativos.
Dominio de las
algas verdeazuladas,
flagelados y
bacterias
micro
aerófilas.
Producción de CH4,
FeS. Etapas
terminales: ausencia
de eucariotas
excepto protozoos
anaerobios (Bodo
spp.), y
ocasionalmente
metazoos como
Tubifex spp. Muy
pocas especies.
Reducción de N03-.
Cesa la nitrificación, producción de H2 y
Reducción de Mn y de
productos de la fermentación. Reducción de
Fe(lll) puede liberar P
S04 2- Afloramiento de bacterias fototróficas
soluble. Poblaciones
que crecen con H2S.Producción de FeS a
de diatomeas y
partir de Fe (lll) reducido.
clorofíceas.
Potencial dePredominio
oxidoreducción
completo de anaerobios y
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desaparición
de microaerófilos y la mayoría
de anaerobios facultativos
Hay una diversidad de pruebas para intentar
supervisar la calidad del agua
No se utiliza la
enumeración de bacterias
de cada comunidad,
porque:
 Es difícil por los métodos
sofisticados que requiere
 La comunidad bacteriana
varían mucho y rápido ante
cambios ambientales.
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
Es más sencillo
identificar y
enumerar
pequeños
invertebrados
bénticos o
algas perifíticas.
Aguas residuales
La polución tiene lugar cuando
compuestos o microorganismos
indeseables penetran en el
ambiente acuático y cambian sus
propiedades
y con ellas se pierde el equilibrio
produciéndose una variación en
la distribución y composición de
la comunidad.
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
Los microorganismos
pueden contribuir a la
contaminación de
diversas maneras:
– Produciendo
enfermedades
– Creando una biomasa
estéticamente
desagradable
– Generando metabolitos
tóxicos.
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Enfermedades producidas
por microorganismos
acuáticos
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En áreas de polución doméstica
predominan:
Bacterias:
Coliformes
Estreptococos fecales
Especies de Bacillus,
Proteus, Clostridium,
Thiothrix,
Thiobacillus,etc.

Patógenos causantes
de infecciones del
tracto intestinal
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
Los microorganismos en el
agua pueden afectar la
salud de personas,
animales, plantas y otros
organismos
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Organismos patógenos
transportados por el agua
Bacterias
Virus
Protozoos
Escherichia
Salmonella
Shigella
Vibrio
Leptospira
Mycobacterium
Enterovirus
Hepatitis A
Adenovirus
Coxsackie A y B
Reovirus
Parvovirus
Entamoeba
Acanthamoeba
Giardia
Schistosoma
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Si hay fecales en el agua de
consumo, hay posibilidad de:
Fiebre tifoidea:
 Salmonella tiphi,
otras salmonelas
 Transmisión por
alimento y
eventualmente por
el agua
Cólera
 Vibrio cholerae
 Endémica en Asia:
niños
 Epidémica en
América: adultos y
niños
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Disentería amebiana:
 Entamoeba hystolitica
 agua y alimentos
Disentería bacilar o shiguelosis:
 Shiguella spp
 Mayor susceptibilidad en
niños de 1 - 4 años
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Parasitosis:
 Tenias
 Áscaris
 Tricocéfalos
Hepatitis A o hepatitis viral infecciosa
 Persona a persona
 Alimentos
 Agua
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 Moluscos contaminados
Otras enfermedades:



Poliomielitis
Gastroenteritis viral y
por Escherichia coli
Dermatomicosis
En aguas recreacionales con más de
2500 coliformes/100ml, pueden aparecer
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infecciones de ojos, nariz, oídos y garganta
Propagación de virus humanos
en el agua
Excretas humanas
Impregnación
de suelos
Mares
Aguas
residuales
Ríos y lagos
Abono con lodos
de depuradoras
Agua
subterránea
Mariscos Recreación Agua potable
HOMBRE
Verduras
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Agua de
riego
Aerosoles
Contaminación por microorganismos patógenos

Los
microorganismos
patógenos se
encuentran en
todas las aguas
residuales
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La utilización indiscriminada de los
mismos cursos fluviales para:

baños

agua de bebida

y eliminación de residuos

Pone la población en peligro

A no ser que los cauces de agua se
examinen y traten
minuciosamente.
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Para evitar las enfermedades
existen:



Procedimientos para examinar el
agua y determinar su calidad
microbiológica.
Métodos de purificación del agua
para proporcionar agua potable y
segura
Métodos de tratamiento de aguas
residuales antes de su eliminación o
reutilización
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Procedimientos para examinar el
agua y determinar su calidad
microbiológica.
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El aislamiento de un microorganismo
patógeno constituiría la prueba irrefutable
de peligro potencial
Pero pueden estar en número tan exiguo que
su aislamiento sea difícil y no adecuado
como sistema de "alarma".
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
Los procedimientos actuales de análisis del
agua se basan en que:
la mayoría de los microorganismos
patógenos alcanzan cauces como resultado
de la contaminación fecal
Detectarla a bajos niveles es la mejor
garantía para preservar la
potabilidad de las reservas de
agua.
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
La contaminación
fecal puede ser
demostrada
mediante la
detección en el agua
de bacterias que
están presentes en
números muy
elevados en el
contenido intestinal
del hombre y de
otros animales.

"Prueba de la
Determinación de
Coliformes”:

Única prueba
microbiológica
estatutaria vigente
en muchos países
del mundo
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
Un examen
bacteriológico
estricto no garantiza
completamente que
la muestra de agua
se encuentre
necesariamente libre
de otro tipo de
patógenos que
tengan
características de
supervivencia
distintas.
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
Un incremento
general en la
incidencia de un
patógeno
exigiría
rápidamente el
uso de otros
análisis más
complicados.
Para qué se hacen los análisis de agua:

Evaluar la calidad de las aguas de
abastecimiento doméstico a nivel urbano
y rural

Evaluar la calidad de las aguas costeras
y aguas dulces destinadas a recreación

Detectar la influencia de los pozos
sépticos, ubicados en la cercanía de la
línea de costa y de ríos y quebradas
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
Analizar los aportes de
los pluviales a la carga
bacteriana del cuerpo
receptor

Cuantificar la
influencia de
descargas puntuales
importantes, como
plantas de tratamiento
de líquidos cloacales e
industriales.
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Microorganismos indicadores de la calidad
del agua
En el análisis rutinario de aguas no se aislan
patógenos porque:



Podrían no aparecer en muestras de
laboratorio pues:
– Tienen acceso en forma esporádica
– No sobreviven en el agua por mucho
tiempo
Necesitan mucho tiempo para detectarse
Si están en número muy pequeño no se
pueden detectar
por métodos de laboratorio
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Se usan microorganismos
indicadores:

Su presencia en el
agua prueba que
está polucionada
con material fecal
de personas o
animales de
sangre caliente


Se encuentran
sólo en aguas
polucionadas
Y cuando están
presentes en el
agua indican que
hay patógenos
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Método de determinación del número de
gérmenes
Número de gérmenes:
Número de unidades formadoras de
colonias totales o de una especie
determinada en un gr o en 1 ml de
material investigado bajo condiciones
de cultivo definidas
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
Métodos de determinación del número
de gérmenes:
 Métodos del número más
probable (NMP).
 Método de filtro de membrana
 Método de la placa vertida
 Método de título
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Método del número más probable

Paralelamente
varias series
decimales de
dilución (mínimo
tres) en medio de
cultivo líquido.

Número de tubos
con crecimiento
NMP, tablas de
McRady, 100 ml
de muestra
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Colimetría
Prueba Presuntiva
Inoculación en caldo lactosado
No producción de gas
Producción de gas +
-
Fin de la prueba
Prueba Confirmativa
Resiembra a partir de los tubos positivos caldo lactosado
Siembra de muestras + en EMB
Colonias pequeñas, con centro oscuro
y brillo metálico +
O Siembra en tubos con CLVBB
Producción de gas +
Terminación de la prueba
Colonias más típicas de siembra por estría EMB
Coloración de Gram: Bacilos Gram - no
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esporulados
Método de filtro de membrana




Filtro estéril sobre unidad de filtración de
0.45
Se filtra cierto volumen de agua: bacterias
quedan retenidas
El filtro se coloca sobre soporte absorbente
saturado con el medio adecuado. Incubar en
cajas de petri especiales que permiten
acomodar el soporte y el medio adecuado
Desarrollo de colonias sobre el filtro
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Ventajas:
 Examinar grandes volúmenes de
agua
 Más rápidas que técnicas de tubo
 Estyimación cuantitativa de tipos
de bacterias (coliformes, etc.)
Limitación
 Aguas con muchos sólidos disueltos o
suspendidos
NMP = #coliformes x 100/ vol filtrado
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Contaminación debida a materia
orgánica demandante de
oxígeno:

La materia
orgánica
biodegradable de
origen doméstico,
agrícola o
industrial puede
marcar cambios
en un cuerpo de
agua
Principalmente
como
consecuencia de la
alteración en el
equilibrio de O2 de
agua.
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
El O2 tiene una solubilidad
en el agua relativamente
baja (9,8 ppm (mg/l) a
20°C), y la actividad
microbiana puede consumir
con rapidez el O2 disuelto.
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DBO: Cantidad de oxígeno requerido por
las bacterias, para descomponer la
materia orgánica bajo condiciones
aeróbicas.
Condiciones aeróbicas + 200C +
número suficiente de bacterias
La materia orgánica es descompuesta en
CO2 y agua.
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Tiempo que tarda la
materia orgánica
en
descomponerse:
10 días

En la práctica
cinco días, período
en el cual se
descompone entre
el 70 - 80% de la
materia orgánica.

En este caso a la
prueba se le
nombra DBO5
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La prueba de DBO permite :
Conocer la contaminación de un cuerpo de agua
con aguas residuales domésticas o industriales,
en términos del oxígeno que requieran para oxidar
la materia orgánica que llevan en solución,
bajo condiciones aeróbicas.
Estas pruebas son de rutina en:
 Las plantas de purificación de agua
 En el cobro de las tasas retributivas.
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Para hacer este bioensayo se requiere :

Proteger las muestras
para evitar la aireación

Según los métodos
APHA-AWA, diluir con
agua destilada las
muestras con mucha
materia orgánica, para
garantizar la
oxigenación, debido a
la poca solubilidad del
O2 (9 mg/l a 200C ).

Aguas naturales muy
limpias no necesitan
dilución.

No deben existir
tóxicos en el agua

Las condiciones
ambientales y el nivel
de nutrientes para las
bacterias deben ser
apropiados
María of
Cecilia
Jaramillo
Standard Methods for Examination
Water Arango
and Wasted
Water
Método de medición del DBO




Si hay necesidad, se 
diluye la muestra
Ajustar la
temperatura a 200C
Airear la muestra, por 
agitación, hasta
alcanzar nivel de

saturación
Llenar con la muestra
dos o más botellas

Winkler
A una de las botellas se le
mide oxígeno, las demás se
dejan en incubación por 5
días a 200C.
Al final de este tiempo, se
mide el oxígeno presente
Se resta el valor obtenido en
la muestra analizada el
primer día
La diferencia en la en la
cantidad de oxígeno equivale
al valor de DBO presente en
la muestra.
María Cecilia Arango Jaramillo
Standard Methods for Examination of Water and Wasted
Water
Métodos de purificación del agua
para proporcionar agua potable y
segura
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Tratamiento
de coagulación - sedimentación

Se espera que con este tratamiento se remuevan entre el
– 40 - 50% de de la DQO
– 80 - 90 % de sólidos suspendidos, incluyendo los
microorganismos
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Costos de la coagulación
- sedimentación :


Aunque el área de
establecimiento es más
pequeña que la de los
tratamientos biológicos, los
equipos son costosos.
Los costos de operación
tales como coagulantes,
control permanente de pH y
energía son relativamente
altos.
Adaptable a:

Tratamiento de aguas
de abastecimiento

Tratamiento de aguas
residuales de la
mayoría de las
industrias desde la
metal - mecánica a las
de pulpa y papel.
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Tratamiento convencional
Agua
cruda
Cribado
Clarificador
Cloración
Sedimentación
Canales de
sedimentación
Almacenamiento
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Cámara de
mezcla del
floculante
Cámara de
floculación
Distribución