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ÍNDICE
Página
RESUMEN ...........................................................................................................................
i
ÍNDICE GENERAL ...............................................................................................................
ii
ÍNDICE DE CUADROS Y TABLAS ......................................................................................
iv
ÍNDICE DE FIGURAS ...........................................................................................................
v
I.
Introducción.....................................................................................................................
1
1.1
Antecedentes .........................................................................................................
1
1.2
Planteamiento del problema .................................................................................
3
1.3
Justificación ..........................................................................................................
3
1.4
Objetivo .................................................................................................................
4
1.5
Delimitaciones .......................................................................................................
5
II. Fundamentación ............................................................................................................
6
2.1
Consumo de agua por cultivos ..............................................................................
6
2.1.1 Requerimiento de agua por cultivos en el Valle del Yaqui............................
7
Oferta de agua .......................................................................................................
8
2.2.1 Aguas superficiales ......................................................................................
9
2.2.2 Aguas residuales ..........................................................................................
10
2.2.3 Aguas residuales tratadas ............................................................................
11
El agua como medio de contaminación microbiológica .........................................
12
2.3.1 Bacterias .......................................................................................................
13
2.3.2 Protozoos y helmintos ..................................................................................
14
2.3.3 Virus .............................................................................................................
15
2.4
Aspectos sanitarios y reglamentarios de la irrigación de cultivos .........................
16
2.5
Microorganismos indicadores ...............................................................................
18
2.5.1 Coliformes totales y fecales .........................................................................
19
2.5.2 Estreptococos fecales ..................................................................................
21
2.5.3 Clostridium perfringens ................................................................................
21
2.5.4 Cuenta heterotrófica en placa ......................................................................
22
2.5.5 Bacteriófagos ...............................................................................................
22
Movilidad y supervivencia microbianos .................................................................
23
2.6.1 Movilidad y supervivencia de virus en suelo ................................................
24
2.2
2.3
2.6
iii
Página
III. Método ........................................................................................................................
25
3.1
Ubicación del experimento ....................................................................................
25
3.2
Arreglo de parcelas ................................................................................................
25
3.3
Irrigación de cultivos .............................................................................................
26
3.4
Obtención de muestras .........................................................................................
27
3.4.1 Agua .............................................................................................................
27
3.4.2 Suelo ............................................................................................................
27
3.4.3 Hortaliza .......................................................................................................
28
Determinación de colifagos....................................................................................
29
3.5.1 Agua .............................................................................................................
29
3.5.2 Suelo ............................................................................................................
29
3.5.3 Hortalizas .....................................................................................................
30
3.6
Determinación de coliformes totales .....................................................................
31
3.7
Eficiencia de extracción ........................................................................................
32
3.8
Criterios estadísticos para la decisión en los análisis de regresión ......................
32
IV. Resultados y discusión ..................................................................................................
34
3.5
4.1
Incidencia de colifagos en agua.............................................................................
34
4.2
Relación coliformes totales-colifagos, en agua......................................................
36
4.3
Aporte de bacteriófagos por irrigación ...................................................................
40
4.4
Eficiencia de recuperación de bacteriófagos en suelo...........................................
41
4.5
Incidencia de colifagos en suelo ...........................................................................
41
4.6
Relación coliformes totales-colifagos, en suelo .....................................................
44
4.7
Incidencia de colifagos en hortalizas .....................................................................
46
V. Conclusiones ...................................................................................................................
49
Bibliografía ...........................................................................................................................
51
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA
Página
1
Arreglo de las parcelas irrigadas con agua superficial y residual ....................
26
2
Técnica de placas para cuantificación de colifagos .........................................
30
3
Método de determinación de coliformes totales por colilert .............................
31
4
Comportamiento de colifagos en agua superficial y residual ...........................
36
5
Contenido de colifagos y coliformes totales en agua superficial.......................
38
6
Contenido de colifagos y coliformes totales en agua residual .........................
38
7
Incidencia de colifagos y coliformes totales en muestras de suelo irrigadas
con agua superficial .........................................................................................
8
Incidencia de colifagos y coliformes totales en muestras de suelo irrigadas
con agua residual .............................................................................................
9
45
46
Incidencia de colifagos-coliformes totales en hortalizas irrigadas con agua
superficial y residual .........................................................................................
48
ÍNDICE DE CUADROS Y TABLAS
TABLA
1
Página
Láminas de riego (cm) para los ciclos 95-96 y 98-99 del Distrito de Riego
Río Yaqui .........................................................................................................
2
8
Posible reutilización de las aguas residuales de acuerdo a sus parámetros
de calidad .........................................................................................................
18
3
Fechas de riego para parcelas experimentales ...............................................
27
4
Fechas de muestreo de hortaliza .....................................................................
28
5
Criterios de decisión para los análisis estadísticos ..........................................
33
CUADRO
1
Incidencia
de
colifagos/l
en
las
muestras
de
agua
superficial
y
residual..............................................................................................................
35
2
Incidencia de coliformes totales/l en muestras de agua superficial y residual..
37
3
Comportamiento de colifagos en función de los coliformes totales en
muestras de agua superficial y residual ...........................................................
4
Recuperación de colifagos en muestra de suelo por diferentes soluciones
extractoras .......................................................................................................
5
39
41
Incidencia de colifagos en muestras de suelo irrigados con agua superficial y
residual .............................................................................................................
42
6
Caracterización fisicoquímica del suelo............................................................
44
7
Incidencia de coliformes totales en suelo ........................................................
45
RESUMEN
La actividad agrícola es considerada como aquella que demanda una mayor cantidad de
agua comparada con la de la generación de electricidad, uso industrial y doméstico. Por lo
anterior, es necesario recurrir a alternativas que nos conduzcan a un mejor
aprovechamiento de este recurso, ya que por las sequías existentes en nuestra región en
los últimos años, la cantidad disponible es cada vez menor. La posible utilización de
aguas residuales tratadas o bien sin tratar, podrían ser una solución; sin embargo, el
problema a enfrentar sería ahora la inocuidad que deben representar los alimentos
generados a partir de estos procedimientos.
Actualmente la calidad microbiológica del agua de uso en riego se encuentra determinada
por la presencia de coliformes fecales, así como la presencia de huevos de helminto. Sin
embargo, se han presentado casos de enfermedades que son provocadas por
organismos patógenos en los que el agua es considerada como su principal vector.
El presente estudio se realizó con la finalidad de establecer el impacto microbiológico que
tiene la irrigación de hortalizas con agua residual, empleando como modelo el
bacteriófago MS-2 ya que presenta características de resistencia a los procesos de
desinfección y una gran similitud en cuanto a comportamiento a los enterovirus. Para
lograr este objetivo, se determinó la incidencia de colifagos en aguas superficiales
provenientes del canal de riego del block 910 del Valle del Yaqui, así como aguas
residuales provenientes de la Colonia Marte R. Gómez (Tobarito). Por otro lado, se
determinaron las cantidades presentes de colifago en suelo y hortalizas, estableciendo
además la relación existente entre estos organismos y los coliformes totales.
Se observó que a pesar de que se tiene presencia de colifagos en el agua residual, éstos
no tienden a acumularse en el suelo, por lo que finalmente no permanecen en las
hortalizas; pudiendo de esta manera, decir que la irrigación de este tipo de hortalizas con
aguas residuales no impacta su calidad microbiológica final, en base a la presencia de
bacteriófagos. Por otro lado, se observó que no existe relación entre colifagos y coliformes
totales.
I. INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes
México es un país en el que con su legislación, busca la calidad de las aguas destinadas
a diversos usos; desde las aguas potables hasta las residuales, pasando por las aguas
utilizadas para riego, procesamiento de alimentos, etc. Con esta legislación, entre otros
objetivos, se busca la disminución de la incidencia de enfermedades causadas por
microorganismos patógenos que de alguna u otra forma utilizan el agua como vector para
poderse diseminar. La fiebre tifoidea, cólera, hepatitis A, son ejemplos de estas
enfermedades que si bien no se ha logrado erradicar por completo, sí se ha logrado
disminuir en gran medida su expansión.
Es necesario hacer notar que, a pesar de los esfuerzos que se tienen en nuestro país por
lograr los objetivos anteriormente planteados; nuestras prácticas de disposición de
desechos
han
incrementado
microorganismos emergentes.
los
registros
de
enfermedades
ocasionadas
por
INTRODUCCIÓN
2
Lo anterior, exige que se lleven a cabo análisis que permitan conocer la incidencia
microbiológica, que de alguna u otra forma pueden causar enfermedades. Para esto, se
recurre a la utilización de organismos indicadores que habitualmente se encuentran
relacionados al tracto intestinal y cuya presencia en el agua indica que ésta ha recibido
una contaminación de origen intestinal.
Dentro de los organismos indicadores más comúnmente utilizados están los coliformes,
siendo aquellas “bacterias aeróbicas y facultativamente aeróbicas, en forma de bacilo,
Gram negativas, que no forman esporas y que fermentan la lactosa con formación de gas
en el plazo de 48 horas a 35°C” (Madigan y cols. 1998). Sin embargo, se tienen otros
organismos que también son utilizados como indicadores de contaminación como los
estreptococos fecales, el Clostridium perfringens y los bacteriófagos (virus bacterianos).
Dado que los bacteriófagos pueden encontrarse constantemente en aguas contaminadas,
pueden ser utilizados como un indicador apropiado de contaminación fecal o viral. La
certeza en la utilización de los bacteriófagos como organismos indicadores radica en que
su estructura, morfología, tamaño y comportamiento en ambientes acuáticos es similar al
de los virus entéricos.
En el Instituto Tecnológico de Sonora se ha desarrollado la habilidad para investigar las
relaciones de producción y la seguridad sanitaria de los productos cosechados, a través
de análisis de la calidad del agua, entre otros. En los últimos años se ha estado
trabajando en estrecha colaboración con el Departamento de Suelos, Agua y Ciencias
Ambientales de la Universidad de Arizona, en proyectos que se han desarrollado tanto en
nuestro país como en los Estados. El grupo de trabajo del Dr. Gerba, de la Universidad de
Arizona, llevó a cabo un proyecto relacionado con la detección de organismos patógenos
en hortalizas de consumo fresco irrigadas con aguas residuales. Este proyecto fue
apoyado por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA, por sus siglas en
inglés) y la presente investigación fue parte del mismo (establecimiento de parcelas de
hortalizas como zanahoria, lechuga y chile) realizándose en los laboratorios de la
Dirección de Investigación y Estudios de Posgrado (DIEP) del Instituto Tecnológico de
Sonora.
INTRODUCCIÓN
3
1.2 Planteamiento del problema
La promoción del tratamiento y reuso de las aguas residuales ha recibido un importante
impulso en nuestro país desde 1991. Por otro lado, se han establecido normas que
regulan la calidad del agua para las diferentes actividades y/o su disposición final. Sin
embargo, el alcance de estas normas es muy limitado, especialmente en lo referente a la
calidad biológica, donde los parámetros que consideran son sólo indicadores de
contaminación fecal cuya utilidad ha sido cada vez más cuestionada.
No se ha establecido dentro de nuestra legislación, un mecanismo de control de
microorganismos distintos a los coliformes y helmintos en alimentos, problema que sitúa a
nuestro país en desventaja al tratar de colocar este tipo de productos en el mercado
internacional, ya que en algunos otros países sí se está llevando a cabo este control.
Dentro de las metodologías existentes para la detección de la presencia de virus entéricos
en agua, suelo y fruto, la utilización del colifago MS-2 como indicador, se encuentra en
ventaja, ya que es un método rápido y sencillo, con lo cual se puede tener un resultado en
poco tiempo con respecto a la calidad del agua de riego y así determinar si es apta para
su utilización.
De lo anterior y a través de un monitoreo de la incidencia en agua, suelo y fruto de
bacteriófagos que tienen como hospedero a E. coli, se busca dar respuesta a lo siguiente:
¿De qué manera impacta la calidad del agua de riego superficial y residual a hortalizas?
1.3 Justificación
El interés por el control de la contaminación en las fuentes de agua tanto superficiales
como subterráneas por parte de la sociedad es cada día mayor. Sólo hasta muy
recientemente las fuentes no puntuales de contaminación han empezado a recibir
atención. La agricultura es una de las muchas fuentes no puntuales y debido a su
naturaleza, está siendo sometida a escrutinio con respecto a sus prácticas de producción,
INTRODUCCIÓN
4
manejo de desechos, calidad del agua que se usa en los riegos y la calidad de los
productos obtenidos. En México no es común que se realicen análisis del agua de riego y
menos aún que se evalúe su calidad microbiológica. Sin embargo, cada vez es más
importante la seguridad alimentaria tanto para los consumidores de nuestro país como de
aquellos países (particularmente Estados Unidos) a donde nuestros productos son
exportados; y la cantidad y variedad de hortalizas y frutas que México exporta tiende a
incrementarse.
Es común que en las diferentes regiones de nuestro país coexistan diferentes tipos de
actividades, de las cuales algunas son reguladas en cuanto a sus descargas de
contaminantes al ambiente, pero otras, la ganadería como ejemplo, por ser fuente no
puntual ha recibido poca atención. Es evidente que al haber eventos de lluvia, dichos
contaminantes pueden ser arrastrados por las corrientes de agua hacia los canales de
irrigación. Por otra parte, como los canales de riego son abiertos, también son altamente
susceptibles a ser contaminados por animales silvestres que son portadores de
microorganismos patógenos.
Es importante generar información que nos ayude a definir normatividad adecuada y
prácticas de manejo de cultivo que nos permitan producir hortalizas que cumplan con las
expectativas de los consumidores del mercado internacional para los cuales es cada día
más importante la seguridad alimentaria.
La sanidad microbiológica postcosecha de los productos hortícolas está altamente
relacionada con la calidad del agua de irrigación (ya sea residual o la proveniente de los
canales de riego), la cual a su vez es impactada por las diferentes actividades
productivas.
1.4 Objetivo
Evaluar el impacto que tiene la calidad del agua de riego residual y superficial, en
hortalizas, monitoreando la incidencia de bacteriófagos en agua, suelo y fruto.
INTRODUCCIÓN
5
1.5 Delimitaciones
Con referencia a lo anteriormente planteado, la presente investigación se llevó a cabo en
los laboratorios de la DIEP en el Instituto Tecnológico de Sonora. El tiempo requerido para
la misma fue de diciembre de 2000 a mayo de 2001.
En los análisis realizados, sólo se empleó al bacteriófago MS2 como indicador, es decir,
no se llegó a la identificación específica de los virus presentes en las muestras
analizadas.
II. FUNDAMENTACIÓN
2.1 Consumo de agua por cultivos
Según Palacios (1995), el agua es uno de los compuestos más importantes de todos los
organismos vivos, incluyendo las plantas, ya que representan el 80% o más del peso de la
planta y alrededor del 50% en leñosa. Además de que una parte fundamental, constituye
el medio de transporte de los nutrientes que provienen del suelo y
en el proceso
fotosintético el agua se combina con el dióxido de carbono para constituir la planta. Entre
las acciones propuestas, relativas al uso del agua con fines agrícolas, destacan las que
propician un aumento en la productividad de los recursos para la producción de alimentos,
con especial atención a las que se refieren al uso del agua del suelo, tanto en sistemas de
riego como de temporal.
El agua disponible para el riego de los cultivos puede ser cruda, residual y residual
doméstica tratada. El agua en estado líquido, como precipitación, es la fuente más
importante de agua dulce. La efectividad del agua en forma de vapor está en dar
FUNDAMENTACIÓN
7
humedad al aire, pues un fuerte contenido reduce la evaporación de los suelos y la
evapotranspiración de las plantas. En forma de nieve, al derretirse contribuye a recargar
las reservas de agua existentes en el suelo. La mayor aplicación del agua de riego está
en los lugares áridos y semiáridos, en los que la lluvia es escasa, como en el noroeste de
México (Aguilera y Martínez, 1996).
En el Programa Hidráulico Nacional 2001 – 2006 de SEMARNAT (2002), se informa que
actualmente en México la superficie con infraestructura de riego es de 6.3 millones de
hectáreas, lo que coloca al país en el séptimo lugar mundial. El 54% de esa superficie
corresponde a 82 Distritos de Riego, y el 46% restante a obras de riego en pequeño
operadas, conservadas y mantenidas por los propios productores, a las cuales se les
denomina Unidades de Riego (Urderales).
La agricultura de riego utiliza el 78% del agua extraída en el país. Los métodos aplicados
son tradicionales en más del 80% de la superficie y la eficiencia promedio en el uso del
agua se estima en 46%; con el empleo de tecnologías e infraestructura avanzadas, éste
porcentaje podría alcanzar el 60%.
2.1.1 Requerimiento de agua por cultivos en el Valle del Yaqui
La agricultura consume aproximadamente del 90 al 94 % de la demanda de agua de la
entidad, el resto lo consume la industria y los asentamientos humanos. Del total de agua
que se consume en forma global, alrededor del 18 al 20 % es descargada como agua
residual (agrícola, urbana, industrial y otras). En el Valle del Yaqui anualmente se generan
cerca de 500 millones de m3, de los que entre 45 a 50 millones corresponden a aguas
residuales urbanas (CNA, 1993).
En la tabla 1, se muestran las láminas de riego mensuales en el Distrito de Riego 041, Río
Yaqui y en la tabla 2 los requerimientos de agua para el plan 1997 – 1998 y 1998 – 1999
del mismo distrito.
FUNDAMENTACIÓN
Tabla 1.
8
Láminas de riego (cm) para los ciclos 95-96 y 98-99 del Distrito de Riego
Río Yaqui.
CICLO OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR
95-96 15.0 15.1 13.8 12.2 12.7 12.5 12.2
98-99 17.5 15.6 9.5
9.3
13.1 17.2 18.1
PROM 16.2 15.3 11.6 10.7 12.9 14.8 15.1
Fuente: Distrito de Riego Río Yaqui (1998).
MAY JUN
14.4 13.5
13.8 20.0
14.1 15.7
JUL
13.5
14.3
13.9
AGO SEP
13.2 12.4
12.0 13.7
12.6 13.0
2.2 Oferta de agua
La población, la actividad económica y las mayores tasas de crecimiento se concentran
en el centro, norte y noroeste del país, donde la disponibilidad de agua per cápita alcanza
valores muy cercanos a los 2 000 m3/hab/año, valor internacionalmente considerado como
peligrosamente bajo. Esta situación comienza a generar problemas de suministro, sobre
todo en periodos de sequía (SEMARNAT, 2002, ver www.semarnat.gob.mx).
•
Aguas superficiales. El escurrimiento natural promedio anual en el país es de 397
mil millones de m3, y la infraestructura hidráulica actual proporciona una capacidad de
almacenamiento del orden de 150 mil millones de m3. Se estima que en el país se
aprovechan 44 mil millones de m3.
•
Aguas subterráneas. La recarga de los acuíferos se estima del orden de 75 mil
millones de m3/año, de los cuales se aprovechan 28 mil millones de m3/año.
En el balance nacional de agua, la extracción es menor que el volumen renovable. Sin
embargo, este balance global no revela la crítica situación que prevalece en las regiones
áridas, como el caso de Sonora, donde el balance es negativo y se está minando el
almacenamiento subterráneo para poder satisfacer las demandas; mientras que en las
porciones más lluviosas del país, de menor desarrollo, fluyen importantes cantidades de
agua sin aprovechamiento.
FUNDAMENTACIÓN
9
El problema de la sobreexplotación de los acuíferos del país es cada vez más grave, en
1975 eran 32 los acuíferos sobreexplotados, número que se elevó a 36 en 1981, a 80 en
1985 y a 96 en el 2000.
Las fuentes de agua disponibles para la agricultura en el Valle de Yaqui son
principalmente el Río Yaqui, y las corrientes intermitentes del arroyo Cocoraque y algunas
otras pequeñas cuencas de agua superficial como Chicura, Arbolitos, Bachoco, Citabaro y
Capomos.
La precipitación media anual es de 300 mm, con el 72% en los meses de julio, agosto y
septiembre. La aportación media anual del Río Yaqui es de 2,782 millones de m3, que son
almacenadas en las tres presas, Lázaro Cárdenas, Plutarco Elías Calles y Álvaro
Obregón. Durante los últimos veinte años el Valle del Yaqui se ha visto limitado por la
poca disponibilidad de agua (SAGARPA, INIFAP y CIRNO, 2001).
De acuerdo con registros de la Comisión Nacional del Agua, en la presa Lázaro Cárdenas
están almacenados 199.7 millones de metros cúbicos, mientras que en la Plutarco Elías
Calles hay disponibles 857.6 millones de metros cúbicos. En la Álvaro Obregón, que es la
principal aportadora del agua para el riego en el Valle del Yaqui, lo almacenado son 824.6
millones de metros cúbicos. En las dos primeras presas, conocidas como La Angostura y
El Novillo, el almacenamiento está al 28.4% de su capacidad total, en tanto que en la
Oviáchic el nivel llega apenas al 25.6%.
2.2.1 Aguas superficiales
El río Yaqui se surte de una cuenca hidrológica de 71,452 kilómetros cuadrados, 4,000
kilómetros cuadrados se ubican en los estados de Arizona y Nuevo México en Estados
Unidos de Norteamérica y de la superficie restante, una cuarta parte, se encuentra en el
estado de Chihuahua y tres cuartas partes en el estado de Sonora.
La corriente principal del río Yaqui posee una longitud de alrededor de 850 kilómetros,
cuyos afluentes principales son los ríos Bavispe, Papigóchic, Aros, Moctezuma, Chico,
FUNDAMENTACIÓN
10
Sahuaripa y Tecoripa, entre otros. De acuerdo a SAGARPA, INIFAP y CIRNO (2001), el
escurrimiento medio anual del río Yaqui en 60 años de observación se estima en 2,944
millones de metros cúbicos, volumen que se considera como disponible, año con año,
para el desarrollo de la agricultura en el Valle del Yaqui.
Además del volumen de agua de los escurrimientos del río Yaqui, también se cuenta con
un volumen anual de 450 millones de metros cúbicos que se pueden extraer de los pozos
profundos que se ubican a lo largo y ancho del Valle del Yaqui.
2.2.2 Aguas residuales
La cantidad de aguas residuales domésticas, en una población es generalmente del 65 al
70% del agua potable suministrada, el resto, es utilizada para riego de jardines, lavado de
automóviles, etc.
De a cuerdo a la CNA (1993), en nuestro país se están aprovechando aproximadamente
51 m3/seg de aguas residuales para irrigar más de 156,000 hectáreas, la gran parte de
este volumen sin recibir ningún tratamiento y sin marco normativo que regule su uso,
aprovechamiento y manejo, y que debido al continuo crecimiento de los servicios de
agua potable y alcantarillado en las ciudades, se tendrá una disponibilidad adicional de
este tipo de agua para ser utilizada en el riego.
Por otro lado es importante tomar en cuenta que la Organización Mundial de la Salud ha
presentado un modelo de riesgos que pueden tenerse al hacer uso de aguas residuales
no tratadas para la agricultura. Es de imaginarse que los riesgos posibles son las
infecciones y enfermedades originadas por varias clases de patógenos.
Loehr, 1978 y Wasseman, 1981 (citados por Alvarez, 1988); proponen que las prácticas
de manejo de las aguas residuales para evitar los problemas de salud al ser utilizadas
como agua de riego, son las siguientes:
FUNDAMENTACIÓN
•
11
Aplicar como mínimo tratamiento primario con desinfección antes de su uso en el
riego.
•
Evitar el consumo de cultivos crudos.
•
Suspender el riego entre dos y cuatro semanas antes de la cosecha.
•
Evitar el pastoreo del ganado al menos dos semanas después del último riego.
•
Emplear, de preferencia, sistemas de riego superficial.
•
Evitar el contacto de los productos cosechados con el agua o el suelo.
2.2.3 Aguas residuales tratadas
Uno de los aspectos más atrayentes del riego con agua residual regenerada, en
comparación con otros tipos de reutilización tanto para usos potables como no potables,
es el nivel de calidad menos exigente que normalmente se aplica al agua de riego y, por
consiguiente, la posibilidad de efectuar un tratamiento más sencillo y barato que el
requerido para otros usos Asano y Mandancy, 1982 (citados por Prettygrove y Asano,
1990).
Las mayores posibilidades de aumentar los recursos hidráulicos mediante la utilización de
agua residual regenerada, es decir, de conseguir agua adicional para el Valle del Yaqui,
proviene principalmente de las plantas tratadoras de agua.
Ciudad Obregón cuenta con dos plantas tratadoras de aguas, que mantienen el
saneamiento de sus aguas residuales domésticas mediante sistemas biológicos
lagunares. La planta norte que se localiza sobre la prolongación de la calle Kino al norte y
el cauce del canal de drenaje agrícola y sanitario Bordo Prieto, al poniente de la zona
norte. Esta planta trata las aguas residuales domésticas de la zona norte de la ciudad, con
un gasto de proyecto de 850 lps, en la primer etapa y del doble para la última etapa de
desarrollo. Por otro lado se tiene a la planta sur, ubicada en la esquina sur poniente de las
calles 400 y Kino, al sur de la ciudad. Da tratamiento a las aguas residuales de la zona sur
de la ciudad. De acuerdo al proyecto esta planta (sur), tiene una capacidad inicial de 735
lps y de 1470 lps en la última etapa (para el año 2012). Sin embargo, debido a las
FUNDAMENTACIÓN
12
constantes campañas de uso eficiente derivados de la escasez de agua, estas dos
plantas, tratan en conjunto aproximadamente 1,000 lps en la actualidad.
2.3 El agua como medio de contaminación microbiológica
De acuerdo a Amador y cols. (1993), dadas las características fisicoquímicas que
presenta el agua, puede encontrarse formando parte de una gran variedad de materiales
en la naturaleza. Lo anterior, aunado a que participa activamente en los procesos
biológicos; la ha llevado a darle al agua una larga lista de usos en la satisfacción de las
necesidades en las comunidades humanas.
Los usos a los que es sometida el agua van desde los de necesidad básica como bebida,
para cocinar, higiene personal, lavado de alimentos, retiro de desechos domésticos e
industriales; hasta los usos industriales como la generación de vapor y de electricidad,
como solvente, enfriamiento, extinción de incendios, etc.
Las aplicaciones anteriores del agua, claramente van a cambiar sus propiedades
originales convirtiéndola en un agua residual, con el consecuente riesgo a la salud por el
hecho de que se pone en contacto directo con sustancias tóxicas y microorganismos
patógenos, incorporándose estos al agua disueltos o en suspensión. El contacto ocurre
espontáneamente en la naturaleza o como consecuencia del uso que se hace del agua, lo
cual es prácticamente inevitable.
Por otro lado, la necesidad del consumo del agua es de tal magnitud que su disponibilidad
constituye una prioridad, el control de su calidad sanitaria se justifica plenamente porque
puede contener una gran variedad de agentes patógenos. Se tienen conocimientos
acerca de casos aislados y epidemias que se presentan, usando el agua como vehículo
del agente patógeno. La incidencia de los casos mencionados es mínima cuando el
control sanitario de su calidad se ejerce sistemáticamente en una comunidad.
Desde el punto de vista microbiológico, la importancia sanitaria se refiere a la presencia
FUNDAMENTACIÓN
13
de aquellos microorganismos patógenos que pueden utilizar el agua como vehículo de
diseminación; principalmente bacterias intestinales, siendo utilizada como medio de
eliminación de excretas y otros desechos; puede también contener microorganismos
patógenos de asiento no intestinal, tales microorganismos son destruidos por los
mecanismos y medios que suelen utilizarse cuando se tratan las aguas por el proceso
ordinario de potabilización.
La contaminación fecal del agua potable puede incorporar una variedad de diversos
organismos patógenos intestinales-bacterianos, virales y parasitarios cuya presencia está
relacionada con enfermedades y portadores de tipo microbiano que puedan existir en ese
momento en la comunidad.
2.3.1 Bacterias
Las bacterias patógenas intestinales se hallan diseminadas a lo largo y ancho del planeta.
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) (1987), ha sido detectada la presencia
en agua potable contaminada de: Salmonella, Shigella, Escherichia coli enterotoxigena,
Vibrio cholerae, Yersinia enterocolitica y Campylobacter fetus. Estos organismos pueden
ser causantes de enfermedades cuyo índice de gravedad va desde una ligera
gastroenteritis hasta casos graves y, a veces fatales, de disentería, cólera o tifoidea.
Otros organismos cuya presencia en el ambiente es natural y a los que no se considera
patógenos, también pueden producir, en ocasiones, enfermedades de tipo oportunista. La
presencia de esos organismos en el agua potable puede causar infecciones, sobre todo
en aquellas personas cuyos mecanismos de defensa naturales, locales o generales, se
hallan disminuidos. Esto es más probable que suceda en casos de gente muy avanzada,
de muy corta edad y de pacientes hospitalizados.
Amador y cols. (1993), mencionan que los modos de transmisión de bacterias patógenas
incluyen la ingestión de agua y alimentos contaminados, el contacto con personas o
animales infectados y la exposición a aerosoles. La importancia de la vía acuática para
propagar infecciones bacterianas intestinales varía mucho, tanto con el tipo de
FUNDAMENTACIÓN
14
enfermedad como con las circunstancias locales. Así por ejemplo, la Shigella puede ser
acarreado por el agua, pero no siempre constituye la principal vía de propagación de la
shigellosis, sino más bien por el contacto entre las personas que habitan en condiciones
de hacinamiento; por el contrario, el cólera suele ser transmitido por el agua, y la
salmonelosis, en cambio, transmitida por los alimentos.
Entre los diversos microorganismos patógenos transmitidos por el agua, existe una amplia
gama de niveles de dosis mínima suficiente para causar infección en el ser humano. En el
caso de la Salmonella typhi, la sola ingestión de unos pocos organismos puede causar
enfermedad; cuando se trata de Shigella flexneri, se requieren varios cientos de células,
en tanto que serán necesarios muchos millones de células serotípicas de Salmonella para
que se produzca una gastroenteritis. Así también, en el caso de organismos toxígenos
como la E. coli enteropatógena y el V. Cholerae, pueden ser necesarias cantidades tan
elevadas como 108 microorganismos para causar enfermedad (OMS, 1987).
2.3.2 Protozoos y helmintos
La OMS (1987) menciona que existen tres protozoos patógenos para el hombre de origen
intestinal, que pueden ser transmitidos por el agua; Entamoeba histolytica, esp. Giardia y
Balantidium coli. Estos organismos son los agentes etiológicos de la amebiasis (disentería
amebiana), giardiasis y balantidiasis, respectivamente, y todos han sido asociados a
brotes epidémicos causados por el agua. Varias amebas, que suelen ser transmitidas por
el agua resultan ser agentes de enfermedades frecuentemente fatales. Sin embargo, la
infección transmitida por el agua con estos organismos casi siempre es asociada al
contacto recreativo más que al hecho de haberse bebido el agua.
La E. histolytica está distribuida por todo el mundo. La OMS (1987) sostiene que el
hombre es el reservorio de la infección. En el caso de Giardia están también distribuidas
en todo el mundo y son flagelados que existen en las formas de trofozoos y quistes.
Además del hombre, las Giardia se han encontrado en numerosas especies de
mamíferos. El organismo que afecta al hombre ha sido denominado Giardia lamblia,
Lamblia intestinalis o Giardia intestinalis.
FUNDAMENTACIÓN
15
La Naegleria patógena es el agente etiológico más frecuentemente reconocido como
transmisor de la meningoencefalitis amebiana primaria. Las amebas del género Naegleria
existen en la forma de trofozoos, flagelados y quistes.
El potencial de transmisión por el agua puede ser algo mayor en los trópicos, donde el
índice de portadores excede con frecuencia el 50%, en comparación con las regiones más
templadas, donde la prevalencia entre la población general es, por lo común, menor del
10% (OMS, 1987).
Dos grupos de helmintos están más directamente relacionados con los abastecimientos
de agua: los que se transmiten en su totalidad por la ingestión de copépodos infectados
haciendo de huéspedes intermedios y los que cuyas cercarias son directamente
infecciosas para el hombre.
Algunos protozoos son útiles para la depuración de las aguas residuales al consumir
bacterias y partículas orgánicas. Sin embargo, los huevos de Ascaris, Taenia
y
Ancylostoma son uno de los mayores peligros de las aguas residuales por las graves
repercusiones que pueden producir en el ser humano. La cloración es poco efectiva con
los quistes de protozoos y huevos de helminto, siendo eliminados por sedimentaciones
prolongadas.
2.3.3 Virus
Amador y cols. (1993) mencionan que los virus que más preocupan en cuanto a la
transmisión de enfermedades infecciosas hídricas son principalmente los que se
multiplican en el intestino y son expelidos en gran número en las heces de los individuos
infectados. Se ha informado que se han encontrado hasta 108 unidades víricas por gramo
de heces. Si bien, la reproducción no ocurre fuera de huéspedes vivos, los virus entéricos
tienen una gran habilidad para sobrevivir en el ambiente acuático y pueden permanecer
en estado viable por días o meses. Los virus entran al ambiente acuático principalmente
por las descargas de aguas residuales.
FUNDAMENTACIÓN
16
La vía principal de exposición de los virus entéricos es por contacto directo con personas
infectadas o por contacto con objetos contaminados por heces. Sin embargo, debido a la
capacidad de los virus para sobrevivir y debido a que sólo se requiere de una dosis baja
para infectarse, tanto la exposición como las consiguientes infecciones pueden ocurrir por
medios menos evidentes, incluso por la ingestión de agua potable contaminada (OMS,
1987).
Los casos de brotes explosivos de hepatitis vírica y de gastroenteritis, resultantes de la
contaminación de abastecimientos de agua con aguas residuales, han sido bien
documentados desde el punto de vista epidemiológico. La OMS (1987) sostiene que en
algunas áreas en vías de desarrollo, las fuentes de agua pueden estar muy contaminadas
y los métodos de tratamiento pueden ser menos confiables y sofisticados. Teniendo en
cuenta estos factores y el gran número de personas bajo riesgo, es preciso considerar el
agua potable como un vehículo potencial de primer orden en la transmisión ambiental de
virus entéricos. Como ocurre con otras infecciones microbianas, los virus entéricos
también pueden ser transmitidos por los alimentos y aerosoles contaminados, además del
modo usual de contagio que es el contacto directo.
En el caso de las aguas residuales, los virus se encuentran en menor proporción que las
bacterias y demás microorganismos, ya que su supervivencia depende de otros
organismos a los que infectan y utilizan para su reproducción, manifestando gran
peligrosidad desde el punto de vista sanitario. El tratamiento por lodos activados elimina,
al menos el 90% de enterovirus, aunque sólo una desinfección complementaria logra su
completa inactivación.
2.4 Aspectos sanitarios y reglamentarios de la irrigación de cultivos
De acuerdo a Linsley y Franzini (1984), no toda el agua disponible es útil para el riego
agrícola, ya que puede contener:
•
Sustancias químicas tóxicas a las plantas o las personas que se alimentan con esas
plantas.
FUNDAMENTACIÓN
•
17
Sustancias químicas que al reaccionar con las del suelo producen efectos nocivos
para la planta.
•
Bacterias dañinas para el personal o para los animales que son consumidos por los
humanos al ser regadas con esas aguas. Entre peor sea la calidad del agua menores
o nulos serán los rendimientos de los cultivos.
La calidad del agua para riego está en función de su composición química, la tolerancia
de los cultivos a las sales, las propiedades físicas y químicas de los suelos, las prácticas
de manejo de suelos, agua y cultivo, las condiciones climatológicas, el método de riego
por emplear y las condiciones de drenaje interno y superficial del suelo (Aguilera y
Martínez, 1996).
Una alternativa en la irrigación es la utilización de aguas residuales con o sin tratamiento,
para lo cual la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA por sus
siglas en inglés) establece los estándares de calidad que debe cumplir un agua residual
que ha sido tratada y se pretenda su utilización en el riego de cultivos (tabla 2).
La OMS (1989) establece que la presencia de coliformes en el agua residual que ha sido
tratada, es una indicación de la posible existencia de microorganismos patógenos y de
vectores productores de enfermedades y que para el riego sin restricción, el agua no debe
tener más de 100 CF/100 ml. En California y Arizona, el agua residual tratada para el
riego de cultivos que se consumen frescos no puede tener una media geométrica superior
a 2.2 CF/100 ml y ninguna muestra debe de pasar de 125 CF/100 ml.
En
México,
la
NOM-001-ECOL-1996
emitida
por
SEMARNAT,
2002
(ver
www.semarnat.gob.mx), establece los lineamientos de la calidad de agua para la
irrigación de cultivos.
Esta norma, establece criterios de calidad sanitaria haciendo
referencia a organismos indicadores como los coliformes fecales (1000 y 2000 NMP/100
ml) y huevos del helminto (1/lt de agua muestreado).
FUNDAMENTACIÓN
Tabla 2.
18
Posible reutilización de las aguas residuales tratadas de acuerdo a sus
parámetros de calidad.
REUTILIZACIÓN
TRATAMIENTO
Riego de parques, campos
de golf y cementerios
Secundario
Filtración
Desinfección
Riego de parques y jardines
con accesos público
prohibido
Secundario
Desinfección
Riego de cultivos
comestibles no procesados
comercialmente
Filtración
Secundario
Desinfección
Riego de cultivos que se
consumen procesados
Secundario
Desinfección
Riego de pastos para
animales productores de
leche y cultivos industriales
Secundario
Desinfección
CALIDAD
pH entre 6 y 9
DBO < 10 mg/lt
0 CF/100 ml
Cl2 = 1 mg/lt
pH entre 6 y 9
DBO < 30 mg/lt
SS < 30 mg/lt
0 CF/100 ml
Cl2 = 1 mg/lt
pH entre 6 y 9
DBO < 10 mg/lt
0 CF/100 ml
Cl2 = 1 mg/lt
pH entre 6 y 9
DBO < 30 mg/lt
SS < 30 mg/lt
200 CF/100 ml
Cl2 = 1 mg/lt
pH entre 6 y 9
DB= < 30 mg/lt
SS < 30 mg/lt
0 CF/100 ml
Cl2 = 1 mg/lt
DISTANCIA DE
SEGURIDAD
15 m a fuentes o pozos de
agua potable
90 m a fuentes de agua
potable, 30 m a zonas
permitidas al público
15 m a fuentes o pozos de
agua potable
90 m a fuentes de agua
potable, 30 m a zonas
permitidas al público
90 m a fuentes de agua
potable, 30 m a zonas
permitidas al público
Fuente: EPA (1992).
2.5 Microorganismos indicadores
El análisis microbiológico de muestras de agua tiende a determinar la calidad sanitaria de
éstas y su aptitud para distintos usos. En general, los métodos utilizados están diseñados
de modo de detectar el grado de contaminación del agua con desechos de origen humano
y/o animal.
La importancia de estar constantemente buscando una posible contaminación en el agua,
crea la necesidad de establecer una metodología rápida, sencilla y que no demande una
gran cantidad de tiempo; para finalmente tener un resultado confiable con respecto a la
presencia de organismos patógenos relacionados con el tracto intestinal de animales de
sangre caliente. Para lo anterior, se busca un microorganismo, el cual, con el hecho de
demostrarse su presencia a través de pruebas sencillas de laboratorio, se pone de
manifiesto también la presencia de aquellos que se relacionan con una contaminación
fecal y por lo tanto, la posible presencia de enteropatógenos.
FUNDAMENTACIÓN
19
Tradicionalmente se han usado ensayos para la determinación de microorganismos
indicadores más que para la determinación de patógenos. Maier y colaboradores (2000)
menciona que los microorganismos utilizados como indicadores son aquellos cuya
relación con los patógenos ha sido estudiada y que además cumplen con los siguientes
criterios:
•
Deben ser útiles para cualquier tipo de agua.
•
Deben estar presentes en el momento en que los microorganismos entéricos
patógenos lo estén.
•
Debe tener una supervivencia comparable con la de los organismos patógenos.
•
No debe crecer en agua.
•
La prueba de detección debe ser sencilla.
•
La densidad presente del organismo indicador debe tener alguna relación directa
con el grado de contaminación fecal.
•
Debe ser un miembro de la microflora intestinal de animales de sangre caliente.
Los indicadores más frecuentes son:
•
Mesófilos aerobios totales
•
Enterobacterias
•
Coliformes totales y fecales
•
Estreptococos fecales
•
Enterococos
•
Clostridios sulfito-reductores
2.5.1 Coliformes totales y fecales
El grupo de bacterias coliformes ha sido siempre el principal indicador de calidad de los
distintos tipos de agua. El número de coliformes en una muestra se usa como criterio de
contaminación y por lo tanto, de calidad sanitaria de la misma.
Los coliformes son bastones Gram (-), aerobios o anaerobios facultativos que fermentan
la lactosa con formación de gas cuando se incuban 48 horas a 35ºC. Incluye los géneros
FUNDAMENTACIÓN
20
Escherichia, Enterobacter, Klebsiella y especies lactosa-positivas de otros géneros.
También interesa la determinación de coliformes fecales que representan la fracción de
coliformes, en general, de intestinos y materias fecales de hombre y animales de sangre
caliente (coliformes termotolerantes). Esto provee información importante sobre la fuente
y el tipo de contaminación presente, Universidad de Uruguay, 2002, www.bilbo.edu.uy.
La misma Universidad, menciona que un método muy utilizado para el recuento de
coliformes en agua ha sido siempre el NMP, pero han ido variando los medios de cultivo,
las condiciones y las técnicas de manera de obtener cada vez mayor sensibilidad y
precisión hasta hacerlo aceptable como método estándar. Los distintos métodos de NMP
para coliformes totales se basan, en primera instancia, en una selección de los
microorganismos que producen ácido y gas de lactosa a 35ºC. Por ello, el primer paso es
siempre la siembra en tubos de algún caldo lactosado, con o sin inhibidores, con tubo de
fermentación para recoger el gas que pueda producirse. A esto sigue una confirmación en
un medio líquido selectivo y/o una determinación de los coliformes
fecales cuya
diferenciación se realiza en base al hecho de que pueda producir gas de lactosa en un
medio apropiado cuando se incuba a 44,5ºC mientras que los demás coliformes no.
Por otro lado, indica que es muy utilizado el método de filtración por membrana para el
recuento de bacterias coliformes totales y fecales. Es un método altamente reproducible,
puede usarse para analizar volúmenes de muestra relativamente grandes y se obtienen
resultados en menor tiempo que con el NMP. Sin embargo, no puede aplicarse a
cualquier tipo de muestra y tiene sus limitaciones. También se encuentra entre los
métodos estándar. La determinación de coliformes fecales por filtración puede hacerse a
partir de las colonias desarrolladas en Endo o directamente incubando la membrana en
medio m-FC e incubando a 44,5ºC.
Para la detección simultánea de coliformes totales y Escherichia coli se puede utilizar la
prueba de sustrato enzimático. En este caso el grupo de coliformes totales se define
incluyendo todas las bacterias que presentan la enzima β-D-galactosidasa, que hidroliza
el sustrato cromogénico (por ejemplo, ortonitrofenil-β-D-galactopiranósido) liberando el
cromógeno. Como E. coli se incluyen todas las bacterias que dan positiva la reacción de
coliformes totales y que tienen actividad β-glucuronidasa, que rompe el sustrato
FUNDAMENTACIÓN
21
fluorogénico (por ejemplo, 4-metilumbeliferil-β-D-glucurónido), liberando el fluorógeno.
Este método permite llevar a cabo tanto recuentos como ensayos de ausencia/presencia,
Universidad de Uruguay, 2002, www.bilbo.edu.uy.
2.5.2 Estreptococos fecales
Según la OMS (1987) este grupo de organismos indicadores incluyen especies de
Estreptococos grupo D de Lancefield (Enterococcus faecalis, E. faecium, Streptococcus
equinus, S. bovis) y algunas subespecies y una especie del grupo Q (Streptococcus
avium). El grupo enterococos estaría incluido dentro de estreptococos fecales y
comprende las especies Enterococcus faecalis y E. faecium y sus subespecies (origen
humano) y también se usa como indicador de contaminación fecal en agua.
El hábitat normal de los estreptococos fecales es el intestino del hombre y los animales de
sangre caliente, por lo tanto son indicadores de contaminación fecal, sobre todo en
muestras de lagos, estuarios, ríos, etc. La identificación de las especies puede
proporcionar información sobre la fuente de contaminación debido a que algunas especies
son específicas de sus huéspedes; por ejemplo, una predominancia de S. bovis o S.
equinum indicaría una contaminación por heces no humanas.
Existen distintos métodos estándar para su estimación: a) NMP y b) filtración por
membrana.
2.5.3 Clostridium perfringens
El Clostridium perfringens es un organismo productor de esporas, anaeróbico y reductor
de los sulfitos; es Gram (+) y relacionado exclusivamente a la contaminación fecal. La
gran resistencia que presentan sus esporas, reduce su utilización como organismo
indicador (Maier y cols. 2000).
FUNDAMENTACIÓN
22
2.5.4 Cuenta heterotrófica en placa
El recuento de heterótrofos totales consiste en un método estandarizado para determinar
la densidad de bacterias heterótrofas, mesófilas aerobias y anaerobias facultativas en el
agua. Así se obtiene información útil que se estudia junto con el índice de coliformes;
también se le usa para controlar un proceso de tratamiento de agua o para verificar la
calidad del agua tratada, luego de recorrer toda la red de distribución (Maier y cols.
2000).
2.5.5 Bacteriófagos
Maier y cols. (2000) establecen que otro grupo de indicadores de contaminación fecal y
que también se considera como indicador viral, que ha comenzado a utilizarse en aguas
lo constituyen los colifagos. Los colifagos son bacteriófagos de coliformes que se
encuentran siempre que haya coliformes totales y fecales. De acuerdo a estudios de
correlación entre número de colifagos y coliformes en agua, se podría utilizar el índice de
colifagos como índice de calidad sanitaria de agua. Además, como son más resistentes a
la cloración que los coliformes, pueden ser mejores indicadores de desinfección que éstos
últimos.
Actualmente se utilizan dos grupos de colifagos en particular: los somáticos, que infectan
cultivos de E. coli a través de receptores de la pared celular y los RNA F-específicos, que
infectan a E. coli y bacterias similares a través del pili sexual.
Los colifagos F-específicos (fago específico-masculino), son los que han tenido mayor
aceptación debido a que son similares en tamaño y forma a muchos de los virus entéricos
patógenos de procedencia humana. Algunos de los más ampliamente utilizados son el
colifago f2, φ174, MS-2 y PRD-1.
El método de enumeración se basa en la formación de placas de lisis. Los colifagos
(bacteriófagos) infectan y se multiplican provocando la lisis celular de las bacterias
hospederas y posteriormente se da la liberación de partículas virales que infectarán a las
FUNDAMENTACIÓN
23
células bacterianas adyacentes. A medida que estas bacterias se vayan lisando, se
formarán zonas claras, conocidas como playas de lisis o calvas, entre el crecimiento
confluente de la bacteria utilizada. La metodología empleada está descrita en el
“Standards Methods for the examination of water and wastewater" (Madigan y cols.,
1998). Una gran ventaja que posee este método es que se obtienen resultados en 8 a 18
horas.
Por otro lado, Sobsey y cols. (2002) le atribuye a la utilización de los colifagos Fespecíficos como indicadores de contaminación fecal, las siguientes ventajas:
•
son detectables mediante métodos simples en aguas superficiales y subterráneas
contaminadas fecalmente,
•
se encuentran presentes en niveles detectables en aguas fecalmente contaminadas,
•
su reducción (remoción e inactivación) de la fuente contaminada a través de procesos
de tratamiento (coagulación, filtración y desinfección) es similar a virus entéricos
causantes de enfermedades humanas, y
•
la determinación de la reducción de los colifagos F-específicos por procesos de
tratamiento es sencilla, rápida, confiable y de bajo costo; lo que resulta en un mejor
monitoreo de la eficiencia de remoción de virus.
2.6 Movilidad y supervivencia microbianos
Las infecciones emergentes, no se encuentran limitadas a nuevas enfermedades, sino
que incluyen también el resurgimiento de enfermedades que se creían controladas,
especialmente a medida que los antibióticos van siendo menos efectivos y los sistemas
sanitarios fallan. Madigan (1997) afirma que dentro de los factores que determinan el
transporte microbiano puede citarse la adaptación y los cambios microbianos, así como la
aparición de hechos naturales anormales que alteran el equilibrio normal hospedadorpatógeno.
FUNDAMENTACIÓN
24
2.6.1 Movilidad y supervivencia de virus en suelo
De acuerdo a Gerba y cols. (1975), Parson y cols. (1975) y Burge y Marsh (1978) el grado
de supervivencia de enterovirus en el suelo se encuentra entre 8 y 175 días (citado por
Prettygrove y Asano, 1990).
Muchos virus sobreviven a las técnicas modernas de tratamiento de agua residual y en
concreto a la desinfección, Gerba y cols., 1975 (citado por Prettygrove y Asano, 1990).
Los virus pueden sobrevivir de uno a varios años en un suelo regado con agua residual.
La mayoría de los estudios realizados sobre la supervivencia o la inactivación de los virus,
tanto en el agua residual como en el suelo, han sido realizados con poliovirus y
bacteriófagos.
La inactivación de los virus, es decir, la pérdida de su capacidad de infectar la célula
huésped, depende aparentemente de la dispersión de los agregados de partículas virales,
así como de la presencia de sales, especialmente de los cloruros, de la temperatura, del
pH, de las especies químicas virucidas y de la presencia de materia en suspensión, Vilker,
1981; (citado por Prettygrove y Asano, 1990).
La movilidad de los virus en el suelo depende de las características de su cápsula
proteínica, así como de la capacidad de intercambio de cationes del suelo, de su pH, de
su conductividad, de su área superficial, de su contenido de materia orgánica y de su
textura, así como del pH, de la fuerza iónica y de la carga hidráulica del líquido que
percola.
III. MÉTODO
3.1 Ubicación del experimento
La presente investigación se desarrolló en el periodo diciembre de 2000 a mayo de 2001,
así como los meses de noviembre 2001 a junio de 2002. Fueron utilizadas las
instalaciones de los laboratorios de Ecodesarrollo de la Dirección de Investigación y
Estudios de Posgrado del Instituto Tecnológico de Sonora (DIEP - ITSON) ubicado en Cd.
Obregón, Sonora; México. Por otro lado, las muestras fueron obtenidas del campo
experimental de la misma institución, ubicado en el block 910 del Valle del Yaqui, Sonora;
México.
3.2 Arreglo de parcelas
Se manejaron dos parcelas con un área total de 938.4 m2. Cada una de las parcelas se
MÉTODO
26
subdividió a su vez en tres partes en las que se llevó a cabo la siembra de lechuga,
zanahoria y chile, de a cuerdo al arreglo mostrado en la figura 1.
17.00 m
24.00 m
CHILE
LECHUGA
ZANAHORIA
AGUA RESIDUAL
ZANAHORIA
LECHUGA
CHILE
AGUA SUPERFICIAL
9.20 m
11.20 m
67.20 m
Figura 1. Arreglo de las parcelas irrigadas con agua superficial y residual.
3.3 Irrigación de los cultivos
Inicialmente se llevaron a cabo tres irrigaciones con agua superficial, de tal manera que
se establecieran los cultivos. Posteriormente, se continuó con los riegos subsecuentes de
acuerdo a la calendarización mostrada en la tabla 3, pero con la distinción de que en una
de las parcelas se sustituyó el agua superficial por agua residual.
MÉTODO
27
Tabla 3. Fechas de riego para parcelas experimentales.
RIEGO
FECHA
DURACIÓN (min.)
1
26/ene/2001
75
CANTIDAD DE
AGUA (l)
12,015
2
12/feb/2001
60
9,612
3
22/feb/2001
36
5,767
4
9/mar/2001
60
9,612
5
23/mar/2001
60
9,612
6
6/abr/2001
30
4,806
7
16/abr/2001
60
9,612
3.4 Obtención de muestras
3.4.1 Agua
Para la toma de muestras, se considera el método propuesto por D’Souza (1995), en
donde se tiene especial cuidado en aspectos comunes como la conservación de las
muestras por frío, envases plásticos limpios, identificación de los recipientes, etc. El agua
de irrigación, tanto superficial como residual, fue muestreada en seis sesiones. Estas
muestras provinieron de dos distintas fuentes; la primera del canal de riego y la segunda
del dren que transporta el agua residual del Tobarito.
3.4.2 Suelo
Las muestras de suelo fueron tomadas dos días después de haberse llevado a cabo la
irrigación de las parcelas. Este muestreo fue completamente al azar y además estuvieron
compuestas por 8 diferentes puntos en cada parcela. La profundidad de la toma de
muestra fue de 20 cm, transportándose en bolsas plásticas hacia el laboratorio.
MÉTODO
28
3.4.3 Hortaliza
Se llevaron a cabo un total de 2 muestreos para el caso de la lechuga y de la zanahoria,
cada una de las sesiones con un total de 12 muestras. Las fechas de los muestreos
pueden observarse en la tabla 4. Para el caso del chile, sólo se realizó una sesión de 12
muestras. Estos muestreos se realizaron entre los cuatro y catorce días de haberse
llevado a cabo la irrigación.
Tabla 4. Fechas de muestreo de hortaliza.
FECHA
2/feb/2001
MUESTREO
1
HORTALIZA
Lechuga
8/mar/2001
2
Lechuga
19/mar/2001
3
Zanahoria
22/mar/2001
4
Zanahoria
17/abr/2001
5
Chile
Para el caso de las lechugas, la muestra se toma por corte en la parte inferior y su
posterior colocación en bolsa plástica, para su posterior análisis. Es importante mencionar
que el tiempo transcurrido entre la toma de muestra y su tratamiento no excedió las cuatro
horas.
Las muestras de zanahoria se colectaron desenterrándolas con pala y transportándose en
bolsas plásticas al laboratorio de análisis.
Por último, las muestras de chile se tomaron por corte del fruto y tratándose de igual
forma que la lechuga y zanahoria.
Cabe mencionar que para las anteriores tomas de muestra, se llevaron puestos guantes
de látex como protección, ya que se estaba trabajando con aguas residuales sin tratar.
MÉTODO
29
3.5 Determinación de colifagos
3.5.1 Agua
Se determinó la presencia de colifagos en agua residual y agua de riego. Para lo anterior,
se empleó el método propuesto por Maier y cols. (2000) de conteo de placas (figura 2),
empleando como microorganismo hospedero Escherichia coli 15597 y como control
positivo el bacteriófago MS-2 obtenidos del cepario del University of Arizona Department
of Soil, Water and Enviromental Science, Environmental Microbiology Laboratory
(Laboratorio de Microbiología Ambiental del Departamento de Suelos, Agua y Ciencias
Ambientales de la Universidad de Arizona). Estos análisis se realizaron en diluciones de
10-1 a 10-9 para el caso de la residual y siembra directa de 1 y 5 ml para el caso del agua
superficial.
3.5.2 Suelo
Para la determinación de colifagos en suelo se tomaron 10 g de muestra. La extracción
de virus se llevó a cabo empleando 90 ml de solución de extracto de carne al 10%,
siguiendo la modificación propuesta por Angle (1994), en la que se adicionó a la solución
extractora el 0.5% de cloroformo para la inhibición de organismos competidores que
puedan afectar el conteo de las placas. Las muestras se sometieron a agitación durante
45 minutos a 350 rpm. Se trabajó con los extractos de la misma manera que para los
análisis del agua, inoculando muestras de 1 y 5 ml.
MÉTODO
30
Fuente: Maier y cols., 2000
Figura 2. Técnica de placas para cuantificación de colifagos.
3.5.3 Hortalizas
Se manejaron frutos subterráneos (zanahorias), aéreos (chile) y superficiales (lechuga).
Primeramente se llevó a cabo la extracción empleando una solución salina de fosfatos
(0.85% NaCl en 0.02 M K2HPO4, pH 7.4 – 7.8). Para la extracción se utilizó un peso
aproximado de 500 g de muestra (en el caso de las lechugas, sólo se tomaron las hojas
exteriores) y el doble en volumen (1000 ml aproximadamente) de solución eluyente. La
mezcla anterior se sometió a una agitación por un tiempo de 10 minutos; con la
solución anterior, se procedió a tratar las muestras de igual manera que las del agua
residual, empleando diluciones 10-1 a 10-6.
MÉTODO
31
3.6 Determinación de coliformes totales
Para la determinación de coliformes totales en agua y hortaliza, se utilizó el método de
Colilert (ver figura 3) propuesto por la American Public Health Association, American
Water Works Association y Water Pollution Control Federation (1998). En el caso del agua
superficial y residual se inocularon 100 ml de muestra sin diluir y para las hortalizas se
analizaron 100 ml de la solución eluyente resultante del lavado.
Fuente: www.idexx.com/Water/Products/prod.cfm?ID=2
Figura 3. Método de determinación de coliformes totales por colilert.
MÉTODO
32
Por otro lado, el análisis de suelo se llevó a cabo tomando en cuenta el método de
fermentación múltiple en tubos propuesto por Turco (1994), empleando medio EC con 4metilumbeliferil-β-D-glucurónido. Se inocularon alícuotas de 10, 1.0 y 0.1 ml del extracto
de suelo.
3.7 Eficiencia de extracción
Se llevaron a cabo análisis de eficiencia de extracción de distintas soluciones extractoras
para el caso de las muestras de suelo.
Las soluciones extractoras (para el caso de los análisis de suelo) que se probaron fueron
extracto de carne al 10%, agua peptonada y solución salina; en los tres casos anteriores
se llevó a cabo la modificación propuesta por Angle (1994) en donde además de la
formulación de cada una de estas soluciones, se agregó cloroformo para inhibir el
crecimiento de otros organismos que pueden competir con el de los colifagos al momento
de la incubación y que interfieren en el conteo.
Para la determinación de la eficiencia de extracción, se partió de una concentración de
1.27 E + 09 del bacteriófago MS-2, con la cual se inocularon 10 g de suelo estéril. Se
adicionaron 90 ml de solución extractora procediéndose a la recuperación de la misma
forma que la que se analiza bacteriófagos en suelo. La cuantificación se determina por el
mismo método que el empleado para el caso del agua, inoculando 0.1 ml de muestra.
Finalmente los organismos recuperados se reportan por mililitro de muestra, sin embargo
se considera el total presente en los 91 ml (solución extractora y el de inoculación en
suelo) para así compararlo con la concentración inicial de bacteriófago.
3.8 Criterios estadísticos para la decisión en los análisis de regresión
Para el análisis estadístico de los resultados se empleó el programa excel de Microsoft,
determinándose regresiones lineales, análisis de correlación y de varianza.
MÉTODO
33
Para la decisión en cuanto a la correlación existente entre los datos obtenidos se tomaron
en cuenta los criterios mostrados en la tabla 5.
Tabla 5. Criterios de decisión para los análisis estadísticos.
REGRESIÓN LINEAL (R2)
0.5 a 1.0
Es satisfactorio para explicar la variación observada en las
variables dependientes.
0.5 a 0.25
≤ a 0.25
Es útil para explicar la variación observada.
Es de poca utilidad para explicar la variación observada.
ANÁLISIS DE CORRELACIÓN (R)
≥ 0.8
0.4 a 0.8
< 0.4
Existe una relación alta entre las variables.
Existe una relación moderada y tendiente a alta.
Existe una relación insignificante.
ANÁLISIS DE VARIANZA (p)
< 0.5
Para considerarse significativo
Fuente: Berenson y Levine (1996).
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 Incidencia de colifagos en agua
El cuadro 1 muestra los resultados de los conteos de colifagos en las muestras de
agua proveniente de los canales superficiales de riego, así como de las aguas
residuales del Tobarito. Puede observarse que en las muestras de agua superficial, la
incidencia de colifagos resultó por debajo de los límites de detección (100 UFP/l) para
los seis muestreos, excepto en el cuarto, encontrándose en el orden de 102 UFP/l. Lo
anterior, puede estar relacionado con diversos factores que determinan el número de
bacteriófagos en un cuerpo de agua, como por ejemplo la concentración y
disponibilidad del hospedero. Un aumento en la concentración de E. coli en los
cuerpos de agua, es resultado de la diversidad de actividades antropogénicas y no
antropogénicas relacionadas con la contaminación de las aguas, mismas que como
un evento aislado, pudieron haber contribuido a la presencia de estos organismos.
Kott y cols. (1978), encontraron que para agua de lago (que contiene baja
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
35
contaminación fecal), los mayores valores de la incidencia de colifagos se
encontraban en el orden de 103. Estos valores, pueden ser comparables con los
obtenidos para los análisis del agua superficial. Si bien es cierto, son distintas fuentes
de agua, sin embargo, ambas son consideradas de baja contaminación fecal.
Cuadro 1.
Incidencia de colifagos/l en muestras de agua superficial y
residual.
PRIMER MUESTREO
AGUA MUESTRA COLIFAGO
UFP/l
1
< 100
SUP
2
< 100
3
< 100
1
3.94E+06
RES
2
4.42E+06
3
3.94E+06
SEGUNDO MUESTREO
AGUA MUESTRA COLIFAGO
UFP/l
1
< 100
SUP
2
< 100
3
< 100
1
1.12E+07
RES
2
1.30E+07
3
1.91E+07
TERCER MUESTREO
AGUA MUESTRA COLIFAGO
UFP/l
1
< 100
SUP
2
< 100
3
< 100
1
1.36E+07
RES
2
3.57E+07
3
6.90E+06
CUARTO MUESTREO
AGUA MUESTRA COLIFAGO
UFP/l
1
8.80E+02
SUP
2
3.33E+02
3
5.55E+02
1
5.25E+06
RES
2
3.30E+06
3
2.40E+06
QUINTO MUESTREO
AGUA MUESTRA COLIFAGO
UFP/l
1
< 100
SUP
2
< 100
3
< 100
1
2.60E+06
RES
2
2.80E+06
3
2.60E+06
SEXTO MUESTREO
AGUA MUESTRA COLIFAGO
UFP/l
1
< 100
SUP
2
< 100
3
< 100
1
5.35E+06
RES
2
3.85E+06
3
1.60E+06
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
36
A diferencia del agua superficial, la incidencia de estos organismos en agua residual
es alta; encontrándose en el orden de 106 a 107 unidades formadoras de placa por
litro de muestra (ver figura 4).
El promedio de colifagos en el agua residual para los primeros cuatro muestreos
(correspondientes a los meses de invierno) es de 1.02E+07 y para los meses de
marzo y abril (muestreos 5 y 6) el valor promedio registrado en la presente
investigación
es de 3.13E+06. Estos valores pueden ser contrastados con los
resultados obtenidos por Kott y cols. (1974), en donde obtuvieron valores de 1.8E+07
para la temporada de invierno y de 7.6E+07 para la temporada de primavera en el
influente de filtros percoladores.
8
7
Log10 UFP/l
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Muestreo
Superficial
Residual
Figura 4. Comportamiento de colifagos en agua superficial y residual.
4.2 Relación coliformes totales – colifagos, en agua
El cuadro 2 muestra el contenido de coliformes totales en las muestras de agua. De lo
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
37
anterior se procedió a obtener la correlación existente entre coliformes totales y
colifagos. Un primer aspecto a observar, son las figuras 5 y 6, que muestran el
comportamiento de ambos análisis en los seis muestreos. A simple vista, puede
observarse que la relación entre coliformes totales y colifagos en las muestras de
agua superficial es muy baja, no así en lo observado en los análisis mostrados para el
agua residual.
Cuadro 2.
Incidencia de coliformes totales/l en muestras de agua
superficial y residual.
PRIMER MUESTREO
AGUA MUESTRA
C.T.
UFC/l
1
7.70E+05
910
2
2.60E+05
3
2.48E+05
1
1.99E+08
TO
2
1.66E+08
3
1.12E+08
SEGUNDO MUESTREO
AGUA MUESTRA
C.T.
UFC/l
1
1.44E+05
910
2
2.75E+04
3
1.10E+04
1
4.13E+08
TO
2
1.06E+08
3
9.80E+07
TERCER MUESTREO
AGUA MUESTRA
C.T.
UFC/l
1
910
2
3
1
TO
2
3
CUARTO MUESTREO
AGUA MUESTRA
C.T.
UFC/l
1
4.87E+04
910
2
4.57E+04
3
4.71E+04
1
6.13E+07
TO
2
6.50E+07
3
1.73E+08
QUINTO MUESTREO
AGUA MUESTRA
C.T.
UFC/l
1
8.16E+03
910
2
1.05E+03
3
>24200
1
>24200000
TO
2
>24200000
3
>24200000
SEXTO MUESTREO
AGUA MUESTRA
C.T.
UFC/l
1
4.90E+04
910
2
4.80E+04
3
3.73E+04
1
2.28E+08
TO
2
3.45E+08
3
1.75E+08
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Log10 concentración *
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Muestra
Colifagos
Coliformes Totales
Figura 5. Contenido de colifagos y coliformes totales en agua superficial.
* Las concentraciones para colifagos están en UFP/l y para coliformes totales en UFC/l
9.0
Log10 concentración *
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
Muestra
Colifagos
Coliformes Totales
Figura 6. Contenido de colifagos y coliformes totales en agua residual.
* Las concentraciones para colifagos están en UFP/l y para coliformes totales en UFC/l
38
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
39
Una vez que se analizan los datos estadísticamente por regresión lineal (cuadro 3), se
observa que existe una correlación moderada entre coliformes totales y fecales para
el agua residual, no así en el agua superficial. Por otro lado, la relación de coliformes
totales / colifagos es de 105/102 para el caso del agua superficial y de 108/106 para el
agua residual; esto es, 1000 y 100 unidades de coliformes totales por cada unidad
formadora de placa de colifago para agua superficial y residual respectivamente. Es
importante hacer mención que para hacer el análisis de regresión, se tomaron en
cuenta los valores mínimos detectables de colifagos en el caso del agua superficial.
Cuadro 3.
Comportamiento de colifagos en función de los
coliformes totales en muestras de agua superficial y
residual.
ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE
COLIFAGOS
Regresión lineal (R2)
SUPERFICIAL
RESIDUAL
0.046
0.203
Análisis de correlación (R)
0.215
0.450
Análisis de varianza (p)
0.784
0.549
En comparación a lo anterior, el Centro Internacional para el Desarrollo de la
Investigación, IDRC por sus siglas en inglés (2002); indican que existe una alta
correlación (p < 0.001) entre coliformes totales y colifagos en muestras de agua
superficial. Sin embargo, el Instituto Politécnico de Virginia y la Universidad Estatal de
Virginia (2002) reportan que para aguas de baja contaminación fecal, no existe
correlación entre coliformes totales y el contenido de colifagos.
Foundation of Water Research (2002), condujo una investigación en donde analizaron
muestras de aguas recreacionales (de baja contaminación), indicando que existía una
baja correlación entre colifagos y coliformes totales. El valor de R2 que reportan es de
0.8 y al compararlo con los valores obtenidos en esta investigación puede apreciarse
que la correlación es mucho más baja.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
40
4.3 Aporte de bacteriófagos por irrigación
Tomando en cuenta las siete irrigaciones con agua residual mostradas en la tabla 3 y
la concentración promedio de bacteriófagos en agua residual (7.88E+6 UFP/l); el
aporte de colifagos por sesión de irrigación es de 6.87E+10 UFP en un área total de
469.2 m2. Considerando 20 cm de profundidad y 1.3 g/cm3 la densidad del suelo; el
aporte anterior puede expresarse en UFP/g como sigue:
469 m2
(1m)3
1
6.87E+10 UFP
*
0.2 m *
3
(100 cm)
1
* 1.3 g/cm3
= 563.4 UFP/g
Este valor de incidencia de colifagos en suelo puede considerarse como una
concentración inicial, misma que disminuye en función del tiempo.
Enríquez y cols. (S/F) mostraron la incidencia del bacteriófago MS-2 en columnas de
suelo en función del tiempo para determinar los efectos de inactivación y percolación.
De los valores mostrados en su investigación y considerando la incidencia del colifago
como una reacción de primer orden en la que la incidencia de colifagos va en
decremento, se obtiene una constante de decaimiento (Kd) de 0.207 hrs-1.
Con el valor de la constante de decaimiento, así como la concentración inicial de
colifagos en suelo, puede determinarse la concentración esperada de estos
organismos en un tiempo de 48 horas, mismo en el que se llevaron a cabo los
muestreos y análisis de suelo después de cada sesión de irrigación.
N = N0 e – Ki t
N = (563) e –(0.20707)(48)
N = 0.0272 UFP/g
Puede apreciarse que después de un tiempo de 48 horas, la incidencia de colifagos
es de 0.02 UFP/g, por lo que de los 10 g analizados de suelo se esperaría una
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
41
incidencia de 0.2, mismos que no podrían ser detectados, ya que el límite de
detección es de 6.7
4.4 Eficiencia de recuperación de bacteriófagos en suelo
De acuerdo a las recuperaciones obtenidas (cuadro 4), la solución que muestra una
mejor eficiencia es la de extracto de carne con un 62.2% de recuperación. El Instituto
Politécnico de Virginia y la Universidad Estatal de Virginia (2002), reportaron que la
utilización de extracto de carne en la recuperación de virus incrementa su efectividad.
Cuadro 4.
Recuperación de colifagos en muestra de suelo por diferentes
soluciones extractoras.
SOLUCIÓN
EXTRACTORA
Salina
REPETICIÓN
I
II
III
UFP/ml de UFP/ml de UFP/ml de PROMEDIO
extracto
extracto
extracto
7.60E+06
7.20E+06
7.80E+06
7.53E+06
Salina/CHCl3
Extracto carne
Extracto carne/CHCl3
Peptona
Peptona/CHCl3
1.05E+06
1.56E+06
1.03E+07
4.56E+06
5.52E+06
7.30E+05
4.84E+06
8.35E+06
2.92E+06
5.24E+06
6.50E+05
4.68E+06
7.33E+06
2.76E+06
3.80E+06
8.10E+05
3.69E+06
8.67E+06
3.41E+06
4.85E+06
4.5 Incidencia de colifagos en suelo
A pesar de que se tienen valores del orden de 107 en cuanto a UFP de bacteriófagos
en las muestras de agua residual, los valores encontrados en suelo en el total de
muestras, estuvieron por debajo del límite de detección (Cuadro 5). La incidencia de
éstos, se ve disminuida por factores como la dispersión de los agregados de
partículas virales, las sales, temperatura, pH, de las especies químicas virucidas y de
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
42
la presencia de materia en suspensión (Prettygrove y Asano, 1990). Sin embargo,
Lefler y Kott (1974) realizaron un estudio en donde encontraron que el bacteriófago f2
podía sobrevivir hasta 175 días en arcilla.
Es evidente, que en el transcurso de la investigación, no se presentó acumulación de
la concentración de bacteriófagos en suelo, a pesar de que cada sesión de irrigación,
indicaba un aporte de estos organismos, sobretodo en las parcelas tratadas con agua
residual; por lo que puede atribuirse a la infiltración por un lado y por otro, a la posible
pérdida en la capacidad de infección.
Cuadro 5.
Incidencia de colifagos en muestras de suelo
irrigados con agua superficial y residual.
MUESTRA PARCELA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
AGUA
SUELO
SUP
SUP
SUP
SUP
SUP
SUP
RES
RES
RES
RES
RES
RES
Chile
Chile
Zanahoria
Zanahoria
Lechuga
Lechuga
Zanahoria
Zanahoria
Lechuga
Lechuga
Chile
Chile
COLIFAGO
UFP/gr
< 6.7
< 6.7
< 6.7
< 6.7
< 6.7
< 6.7
< 6.7
< 6.7
< 6.7
< 6.7
< 6.7
< 6.7
Enríquez y cols. (2000), mencionan que el factor determinante en la incidencia de los
bacteriófagos es la temperatura, por lo que las altas temperaturas presentes en la
región disminuyen en gran medida esta capacidad en los bacteriófagos ensayados.
Encontraron que a una temperatura de 37°C, el bacteríofago MS-2 es inestable, y de
acuerdo a la CNA (2001) las temperaturas de los meses de muestreo oscilaron entre
33 y 38°C, esto podría ser un factor que ocasionó la disminución en la incidencia de
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
43
aproximadamente 2.96 log10 del número de bacteriófagos en suelo con respecto del
agua residual.
Por otro lado, Prettygrove y Asano (1990) hacen mención de la influencia que tiene la
temperatura sobre la concentración de bacterias y específicamente de E. coli,
indicando que las bajas temperaturas favorecen la supervivencia de las mismas en el
suelo; y por el contrario, si las temperaturas son altas se desfavorece su desarrollo. El
hecho de que las altas temperaturas desfavorezcan al desarrollo de E. coli, perjudica
indirectamente el desarrollo de los colifagos que infectan a ésta.
De acuerdo a las proporciones de textura en el análisis de las muestras de suelo, éste
se clasifica como arcillo-arenoso (cuadro 6). El tamaño de la partícula determina el
área de contacto total sobre la que se encuentran adsorbidos los colifagos,
contribuyendo también a su inactivación. Gerba y cols. (1975) indicaron que en los
suelos, la fracción arcillosa es la que más contribuye a la adsorción de colifagos, dada
su alta capacidad de intercambio iónico. Sin embargo también mencionan que el pH
es un factor determinante en la adsorción, ya que este fenómeno se presenta cuando
el virus cargado negativamente alcanza su punto isoeléctrico (a valores de pH por
debajo de 5). Puede observarse, que aunque el suelo es prácticamente arcilloso,
debido a su alto porcentaje, el pH del suelo se encuentra en un valor por arriba de 7,
lo que puede influir en la desorción del bacteriófago.
Haciendo referencia a la presencia de cationes en las muestras de suelo, puede verse
que la cantidad de iones de Ca+2 y Mg+2 es baja, ya que Mela (1963), reporta que
suelos con pH de 6.85 tienen concentraciones de 420 y 72 ppm de calcio y magnesio
respectivamente. Lo anterior, influye en la posible desorción de los bacteriófagos.
Gerba y cols. (1975) encontraron que la adsorción del bacteriófago T2 en partículas
de arcilla es altamente dependiente de la concentración de cationes. Esta adsorción
es debido a la disminución o neutralización del potencial electrostático de repulsión
que existe entre una partícula de virus cargada negativamente y las partículas de
suelo; en este mismo estudio se observó que la máxima adsorción del bacteriófago
fue 10 veces mayor en los cationes divalentes que para los monovalentes.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
44
Cuadro 6. Caracterización fisicoquímica del suelo.
PARÁMETRO
VALOR
pH
7.98
Conductividad eléctrica (mmohs)
2.99
Arena (%)
36.39
Limo (%)
16.38
Arcilla (%)
47.23
Materia orgánica (%)
0.9083
Calcio (ppm)
152.86
Magnesio (ppm)
32.31
Sodio (ppm)
150.75
Por otro lado, el contenido de materia orgánica es otro factor que tiene influencia
sobre la retención de los virus, ya que compite contra ellos, dando como resultado una
elución de estos microorganismos desadsorbiéndolos de las partículas arcillosas.
4.6 Relación coliformes totales – colifagos en suelo
El cuadro 7, muestra los valores de coliformes totales en suelo y las figuras 7 y 8 los
comportamientos de ambos análisis. Por simple observación, puede apreciarse que
no existe una correlación, al menos evidente, ya que para colifagos se muestra como
un comportamiento lineal (tomando en cuenta los límites de detección).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Cuadro 7. Incidencia de coliformes totales en suelo.
COLIFORMES TOTALES (UFC/g)
MUESTRA
SUPERFICIAL
RESIDUAL
1
< 0.3
110
2
< 0.3
9.32
3
< 0.3
120
4
< 0.3
46.2
5
2.3
18
6
2.3
13
1.0
Log10 Concentración *
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
0
1
2
3
4
5
6
-0.4
-0.6
Muestra
Colifagos
Coliformes totales
Figura 7. Incidencia de colifagos y coliformes totales en muestras
de suelo irrigadas con agua superficial.
* Las concentraciones para colifagos están en UFP/g y para coliformes totales en UFC/g
7
45
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
46
Log10 Concentración *
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
Muestra
Colifagos
Coliformes totales
Figura 8. Incidencia de colifagos y coliformes totales en muestras
de suelo irrigadas con agua residual.
* Las concentraciones para colifagos están en UFP/g y para coliformes totales en UFC/g
Es importante hacer notar, que en la figura 7, la línea de comportamiento de la
concentración de colifagos está por encima de la de coliformes totales, lo anterior no
precisamente indica que se tenga una mayor cantidad de colifagos comparados con
los coliformes; ya que los límites de detección permitidos por el método empleado
para coliformes en suelo es menor, que el permitido por el método empleado para
colifagos. Sin embargo, también es importante hacer notar que el número de ambos
microorganismos se encuentran en el mismo orden de magnitud.
4.7 Incidencia de colifagos en hortalizas
La incidencia obtenida de colifagos en las 24 muestras para lechuga y zanahoria, así
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
47
como las 12 para chile irrigadas con agua superficial y residual estuvieron por debajo
del límite de detección (< 0.1 UFP/g). Este límite fue el máximo obtenido manejando
la siembra directa de 5 ml de solución del lavado de hortaliza en placas con
concentración de agar al 1.75%.
La anterior reducción en la incidencia de colifagos (6.9 log10) comparada con las
concentraciones iniciales en el agua puede atribuirse a que el método de irrigación
empleado fue por inundación, lo que en cierta forma evita que el agua altamente
contaminada esté en contacto con la hortaliza superficial (lechuga) y de fruto aéreo
(chile); no así en el caso de la zanahoria (raíz), en la que la reducción en la incidencia
puede atribuirse al efecto del suelo.
Ward and Irving (1987), Tierney y cols. (1977) y Badawy y cols. (1985), encontraron
que los virus entéricos pueden tener capacidad infecciosa por un período de tres a
cinco semanas en cultivos irrigados con agua residual; además menciona que algunos
enterovirus pueden permanecer hasta cuatro meses en hortalizas durante su manejo
comercial y doméstico. Es necesario hacer notar que a diferencia de lo anterior, la
incidencia de bacteriófagos disminuyó en un tiempo no mayor a 14 días, que es el
tiempo máximo en que se cosecharon las hortalizas con respecto a su anterior
irrigación.
Otro aspecto observado es la baja correlación existente entre los coliformes totales y
colifagos encontrados en las muestras, ya que por simple observación de la figura 9
puede apreciarse la diferencia en la incidencia de estos microorganismos.
2
1.5
1
0.5
0
-0.5 0
-1
-1.5
10
20
30
2
1.5
1
0.5
0
-0.5 0
-1
-1.5
Log10 Concentración *
Log10 Concentración *
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
10
Muestra
Coliformes totales
Colifagos
Log10 Concentración *
Incidencia en lechuga irrigada con agua
superficial
2
1.5
1
0.5
0
-0.5 0
-1
-1.5
10
20
30
Coliformes totales
Incidencia en lechuga irrigada con agua
residual
2
1.5
1
0.5
0
-0.5 0
-1
-1.5
10
Coliformes totales
Colifagos
2
1
0
0
5
10
-2
15
2
1.5
1
0.5
0
-0.5 0
-1
-1.5
Muestra
Colifagos
Coliformes totales
Incidencia en chile irrigado con agua
superficial
30
Coliformes totales
Incidencia en zanahoria irrigada con
agua residual
Log10 Concentración *
Log10 Concentración *
Incidencia en zanahoria irrigada con
agua superficial
-1
20
Muestra
Muestra
Colifagos
30
Muestra
Log10 Concentración *
Colifagos
20
48
5
10
15
Muestra
Colifagos
Coliformes totales
Incidencia en chile irrigado con agua
residual
Figura 9. Incidencia de colifagos – coliformes totales en hortalizas irrigadas
con agua superficial y residual.
* Las concentraciones para colifagos están en UFP/g y para coliformes totales en UFC/g
V. CONCLUSIONES
•
El agua superficial y agua residual tienen una diferencia de 4log10 unidades en cuanto
al número de colifagos.
•
Existe una correlación intermedia entre la cantidad de colifagos y coliformes totales
en las muestras de agua residual.
•
La relación coliformes totales/colifagos es menor en el caso de las aguas residuales
que las superficiales, por lo que en aguas de contaminación fecal, existe una mayor
incidencia de colifagos.
•
La constante de decaimiento (0.207) predice que en un periodo de 48 horas no habrá
presencia de colifagos en suelo por lo que entre una sesión de irrigación y otra no
existe acumulación a pesar del constante aporte de estos organismos por efecto del
agua residual.
CONCLUSIONES
•
50
Existe una diferencia en la concentración de bacteriófagos entre agua residual y
hortalizas de 6.9 log10, por lo que la irrigación con agua superficial no impacta la
calidad microbiológica (en cuanto a colifagos) final de hortalizas.
BIBLIOGRAFÍA
Aguilera, C. M., E. R. Martínez. 1996. Relación agua-suelo-planta-atmósfera. Universidad
Autónoma de Chapingo. México.
Alvarez, R. J. 1988. Criterios Propuestos para el uso y manejo de las aguas residuales en
agricultura. VI Congreso Nacional de Saneamiento Ambiental, El Gran Reto.
Sociedad Mexicana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, A.C. México
Amador, L. R., E. Fernández, R. Rodríguez. 1993. Manual de laboratorio de microbiología
sanitaria. Segunda edición. Instituto Politécnico Nacional. México, D.F.
American Public Health Association, American Water Works Association and Water
Pollution Control Federation, Eds. (1998). Standard methods for the examination of
water and wastewater. American Public Health Association. Washington, D.C.
BIBLIOGRAFÍA
52
Angle, J. S. 1994. Methods of Soil Analysis Part 2. Soil Science Society of America. Serie
5. U.S.A. pp 110-112
Badawy, A. S., . 1985. Development of a Method for Recovery of Rotavirus from
Vegetables. Journal of Food Protection. U.S.A. pp 261-264
Berenson, M.L., Levine, M.D. 1996. Estadística básica en administración conceptos y
aplicaciones. Editorial Prentice may. 6a Edición. México. pp 325-550
Centro Internacional para el Desarrollo de la Investigación. (2002). Coliphages as an
indicator
for
fecal
contamination
in
rural
drinking
water
sources.
http://www.idrc.ca/library/document/053714/053714b.htm
CNA. 2001. Reporte de temperaturas y precipitación para el Valle del Yaqui 2001. CNA.
México
____. 1993. Manual Técnico para uso, manejo y aprovechamiento de las aguas de riego
agrícolas. Gerencia de Reutilización del Agua. México.
Distrito de riego Río Yaqui. 1998. Su Desarrollo a través de la historia. Folleto ilustrativo.
S. de R.L. de I.P. y C.V. México
D’Souza, Ch. 1995. “Environmental microbiology”. Environmental sampling – 1995 Core
Workshop. Arizona Department of Health Services. U.S.A.
Enríquez, C., A. Alum, E. M. Suarez-Rey, C. Y. Choi, G. Oron, Ch. P. Gerba. S/F.
Survival of bacteriophages MS-2 and PRD-1 in turfgrass irrigated by subsurface
drip irrigation, American Society of Civil Engineers (ASCE) Journal of
Environmental Engineers. U.S.A. (in press)
EPA. 1992. Guidelines for Water Reuse. U.S. Environmental Protection Agency. U.S.
Agency for International Development. U.S.A.
BIBLIOGRAFÍA
53
Foundation of Water Research. 2002. Surrogate viral indicators. Final report to the
Department of Environment. See http://www.fwr.org/environw/dwi0287.htm
Gerba, Ch. P., C. Wallis, J. L. Melnick. 1975. Fate of wastewater bacteria and viruses in
soil. Journal of the irrigation and drainage division. U.S.A. pp 157-173
Instituto Politécnico de Virginia, Universidad Estatal de Virginia. (2002). Comparison of
coliphage and coliforms as indicators of fecal pollution in potable and nonpotable
water. See http://filebox.vt.edu/cals/cses/reneau/projects/comp.html
Kott, Y., H. Ben-Ari, L. Vinokur. 1978. Coliphages survival as viral indicator in various
wastewater quality effluents. Program of Water Technology. Volume 10. U.S.A. pp
337-346
_______, N. Roze, S. Sperber, N. Betzer. 1974. Bacteriophages as viral pollution
indicators. Water Research. Volume 8. U.S.A. pp 165-171
Lefler, E., Y. Kott. 1974. Virus retention and survival in sand. Virus survival in water and
wastewater systems. J. F. Malina and B. P. Sagik, eds. Center for Research in
Water Resources, Austin, Texas, pp 84-91
Linsley, R. y J.B. Franzini. 1984. Ingeniería de los recursos hidráulicos. CECSA. México
López, C. H. 2000. Factibilidad técnica del aprovechamiento de las aguas residuales
tratadas de Cd. Obregón, Son., en la agricultura. Tesis de maestría en ingeniería.
Instituto Tecnológico de Sonora. Cd. Obregón, Sonora, México.
Madigan, M. T., J. M. Martinko, J. Parker. 1998. Biología de los microorganismos. Prentice
Hall. 8va. edición. México. pp 248-929
Maier, M. R., I. L. Pepper, Ch. P. Gerba. 2000. Environmental microbiology. Academic
Press. U.S.A. pp 491-500
BIBLIOGRAFÍA
54
Mela, V. P. 1963. Tratado de edafología. 2da edición. Ediciones Agrociencia. Zaragoza,
España. pp 70-207
ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD. 1989. Directrices sanitarias sobre el uso de
aguas residuales en agricultura y acuicultura. Informe Técnico 778. Ginebra,
Suiza.
___________________________________. 1987. Guías para la calidad del agua
potable. Criterios relativos a la salud y otra información de base. Vol. 2. U.S.A.
Palacios, V. E. 1995. La distribución del agua para riego y el manejo de canales y
estructuras. I Curso internacional de regulación de canales. Montecillo, México.
Prettygrove, G. S., T. Asano. 1990. Manual práctico de riego con agua residual municipal
regenerada. Junta de sanejament de la generalitat de Catalunya. España. pp 35375
SAGARPA, INIFAP, CIRNO. 2001. Guía técnica para los cultivos del área de influencia
del campo experimental del Valle del Yaqui. Guía técnica. México. pp vii-xv
Sobsey, M. D., D. A. Battigelli, T. R. Handzel, K. J. Schwab. 2002. Male-specific
coliphages as indicators of viral contamination of drinking water. AWWA,
Foundation. U.S.A. www.awwarf.com/exsums/90684.htm
Tierney, J. T., colaboradores. 1977. Persistence of poliovirus 1 in soil and on vegetables
grown in soils previously flooded with inoculated sewage sludge or effluent. Applied
environment microbiology. U.S.A. pp 109-113
Turco, R. F. 1994. Methods of soil analysis. Part 2. Microbiological and biochemical
properties. S.H. Mickelson. Soil Science Society of America. Madison, Wisconsin.
pp 145-158
Ward, B. K. and L. G. Irving. 1987. Virus survival on vegetables spray-irrigated water.
Water Research. U.S.A. pp 57-63