ArtĂculo cientĂfico / Research paper
Indicadores bacteriolĂłgicos de contaminaciĂłn fec=
al en
los rĂos de Cuenca=
, Ecuador
Bacteriol=
ogical
indicators of fecal contamination in the rivers of Cuenca, Ecuador
1Â =
Departamento de IngenierĂa Civil, Facultad de IngenierĂa,
Universidad de Cuenca. Cuenca. DirecciĂłn Postal: 01.01.168
2Â =
Departamento de Agropecuarias, Facultad de Ciencias Agropecuar=
ias,
Universidad de Cuenca. DirecciĂłn Postal: 01.01.168
3Â =
Departamento de BioquĂmica y Farmacia, Facultad de Ciencias QuĂmicas,
Universidad de Cuenca, DirecciĂłn
Postal: 01.01.168
*Autor para correspondencia:
guillermina.pauta@ucuenca.edu.ec
Fec=
ha de
recepciĂłn: 7 de julio de 2020 - Fecha de aceptaciĂłn: 19 de agosto de 2020=
RESUMEN
Palab=
ras
clave: RĂ=
os, coliformes fecales, estreptococos f=
ecales,
enterococos.
ABSTRACT
Given the necessity to reliab=
ly
control the microbiological condition of water, it is recommended to select
indicators of fecal contamination sensitive to changes in quality. In this
research, the contamination of the rivers Tomebamba, Tarqui, Yanuncay, and
Machángara of the city of Cuenca was analyzed, using the traditional bacte=
rial
indicators Total Coliforms and Fecal Coliforms. In parallel, the bacterial
indicators Fecal Streptococci and Enterococci were used as alternative and/=
or
complementary indicators, given their evidence shown in several water quali=
ty
studies. All these organisms come from the gastrointestinal tract of man and
warm-blooded animals and are excreted through the feces. Three monitoring
campaigns were conducted in each river during representative hydrological f=
low
conditions, respectively of high, medium, and low flow. A total of 78 sampl=
es
was collected, and the Multiple Tubes technique, expressed as MPN/100 ml, w=
as
used for the quantification of the indicators. The results showed significant differences in quality
between the sections of the 4 rivers and suggest that Fecal Streptococci and
Enterococci perform satisfactory as indicators of fecal contamination. They
provide accurate and reliable information with respect to the safe uses of =
the
water resource and complement the diagnosis obtained by the traditional
indicators. The relationships between the indicators permitted to identify
possible sources of contamination. Furthermore, the comprehensive evaluatio=
n of
the microbiological water quality of the examined rivers suggests that the =
use
of traditional and alternative indicators, especially in peculiar environme=
nts,
permits to define the most appropriate corrective measures to control the
contamination.
Keywords: Rivers, fecal coliforms, fecal streptococci, enterococci.
1.<=
span
style=3D'mso-tab-count:1'>Â Â Â Â Â Â Â Â INTRODUCCION
Usu=
almente
la evaluaciĂłn de la calidad microbiolĂłgica de los rĂos se realiza utiliz=
ando
los indicadores tradicionales del grupo Coliforme: Coliformes totales,
Coliformes termotolerantes o fecales, y Escherichia Coli (E. <=
span
class=3DSpellE>Coli)<=
/span>,
y son los microorganismos estipulados en la Normativa Ecuatoriana vigente
“Texto Unificado de la Legislación Ambiental Secundaria Medio Ambiente”
(TULSMA), Libro VI, Anexo 1, a través de los cuales se definen los usos del
recurso. El fundamento para su empleo radica en que estas bacterias son
excretadas a través de las heces fecales del hombre y de los animales de s=
angre
caliente, por lo tanto su presencia en el agua se asocia a una contaminaciĂ=
łn
fecal y con ella al riesgo de que el agua vehiculice bacterias patĂłgenas; =
no
obstante y aunque no existe un indicador ideal, algunas investigaciones
demuestran ciertas limitaciones del grupo coliforme ya que no siempre se aj=
usta
a todas las condiciones naturales, ni permite identificar la fuente de
contaminaciĂłn; en este sentido estudios actuales sugieren el uso de un nue=
vo
grupo, los estreptococos fecales y enterococos como indicadores alternativos
y/o complementarios que incorporan nuevos criterios al definir la calidad de
los cuerpos receptores. La presente investigaciĂłn se enfoca en la comparac=
iĂłn
de estos dos grupos de indicadores destacando sus bondades y limitaciones, =
y en
la interpretación en términos de calidad que debe darse a cada uno de ell=
os,
para lo cual se exponen los aspectos relativos más importantes de esta tem=
ática
y los resultados de investigaciones afines.
E. =
Coli Sin embargo en varios estudios s=
e ha
demostrado que las bacterias coliformes y E
Coli no siempre cumplen este cometido; las
condiciones ambientales de temperatura, radiaciĂłn solar, concentraciĂłn de
nutrientes y materia orgánica, permite en entornos de los trópicos su
desarrollo y proliferaciĂłn y son detectados en niveles que no reflejan la
extensiĂłn original de la contaminaciĂłn fecal, o aĂşn peor se vuelven autĂ=
łctonos
de estos ecosistemas acuáticos pudiendo ser aislados en ausencia de una fu=
ente
fecal conocida (MĂ©ndez, 2004; RIPDA CYTED, 2016; Campos, 1983), y no siempre su ocurrencia tiene una implicaciĂł=
n en
la salud pĂşblica (Macler & Merkle, 20=
00).
Evaluaciones de cuerpos de agua en paĂses como Nigeria, Hawái, Nueva Guin=
ea,
Puerto Rico, Sierra Leona y Costa de Marfil, reportan elevados niveles de E. Coli en
ausencia de una fuente fecal identificada; en contraste, otros estudios en
paĂses tropicales tambiĂ©n como Uganda, la catalogan como un indicador
satisfactorio de contaminaciĂłn fecal (Lar=
rea-Murrell
et al., 2013).
E <=
span
class=3DSpellE>Colipseudocin=
"; por lo tanto, el agua podrĂa satisfacer falsamente el requi=
sito
de “ausencia de coliformes” (Marchand,=
2002).
Los coliformes fecales y
fundamentalmente E. Coli
tradicionalmente han sido empleados como indicadores de contaminaciĂłn feca=
l;
pero hay evidencia de la poca relaciĂłn que existe entre su presencia y la =
de
los patĂłgenos (Botero, Zambrano, Oliveros=
, &
LeĂłn, 2002); por sĂ solos no revelan el origen de la contaminaciĂłn
(animal o humana) (Kacar, 2011); so=
n de
gran utilidad para aguas de bebida, pero no tienen la misma importancia en
sistemas naturales debido a la probable presencia de coliformes autĂłctonos=
en
ciertas condiciones.
Finalmente se reconoce a E. <=
span
class=3DSpellE>Coli como un indicador válido para detectar
contaminaciĂłn reciente y dada su aplicaciĂłn histĂłrica resulta de valor p=
ara
estudiar fluctuaciones entre largos perĂodos, sobre todo cuando no se disp=
one
de registros del pasado de otros indicadores (Cambruzzi,
2016). Dependiendo del objetivo del estudio es Ăştil para identificar
problemas ambientales de salud pĂşblica, y en investigaciones especĂficas
demuestra una correlaciĂłn positiva entre la densidad poblacional y su cont=
enido
en los cuerpos receptores (Calvo & Mor=
a,
2012). A pesar de las restricciones E
Coli sigue siendo el bioindicador obligator=
io en
los sistemas de abastecimiento de varios paĂses. Este gĂ©nero incluye cepas
patĂłgenas y no patĂłgenas y corresponde al 80% de la microflora intestinal
normal, donde generalmente es inofensiva (=
RĂos,
Agudelo, & Gutiérrez, 2017).
Investigaciones recientes propon=
en
el uso de los estreptococos y del género enterococos como indicadores de
contaminaciĂłn fecal, cuya aplicaciĂłn debe analizarse para cada caso en
particular; los argumentos que sustentan su uso se exponen a continuaciĂłn.=
Los
estreptococos ofrecen la posibilidad de identificar el origen de la
contaminaciĂłn fecal: humana o animal, puesto que hay especies especĂficas=
; este
tema es de mucha importancia en los últimos años sobre todo cuando hay
presencia de animales de producciĂłn: vaca, cerdo, oveja, caballo, gallina y
pato; en todos ellos se encuentran coliformes y estreptococos siendo estos
últimos más abundantes. (Arcos et al., 2005).
Los
estreptococos fecales comprenden microorganismos del género enterococos y
algunas especies de estreptococos como: estreptococos =
bovis
y estreptococos equinus; estas especies son más abundantes en heces de animales =
(RIPDA CYTED, 2016; Calderon, 2014) y son utilizadas como indicadoras=
de
contaminación producida por animales de granja; mueren rápidamente en el =
medio
exterior, por lo que su detecciĂłn indica contaminaciĂłn reciente de origen
animal (Larrea-Murrell et al., 2013=
; DĂaz, Rodriguez, & Raisa, 2010); to=
dos
pertenecen al grupo D de Lancefield (MĂ©ndez, 2004). Los enterococos son un
subgrupo de los estreptococos fecales que crecen en caldos de cultivo
conteniendo 6.5% de cloruro de sodio, a pH 9.6;
hidrolizan la esculina en presencia de 40% de bilis o 4% de sales biliares =
(Méndez, 2004) y sobreviven después del
calentamiento a 60°C durante 30 min (DĂa=
z et
al., 2010). Poseen una gruesa pared bacteriana y forma esférica=
tipo
coco, que le confiere gran resistencia a fuerzas fĂsicas y a variaciones d=
e la
presiĂłn osmĂłtica del medio externo, y por tanto mayor persistencia en amb=
ientes
acuáticos, al compararlos con los coliformes en general (Cambruzzi, 2016). E=
nterococos
faecalis es considerado especĂficamente=
de
fuentes humanas, mientras que en=
terococos
faecium y otras especies indican
contaminaciĂłn de otras fuentes (Larrea-Mu=
rrell et
al., 2013; DĂaz et al., 2010).
Otra
clasificaciĂłn establece que las especies de enterococos fecales que se
encuentran en aguas contaminadas pueden ser divididas en dos grupos. En el
primero se encuentran enterococcus faecalis, enterococcus
La
concentraciĂłn de enterococos intestinales en las heces humanas es generalm=
ente
de un orden de magnitud menor que E. Coli. <=
/i>(EcuRed, 2001)=
; son
más persistentes en el agua y en suelos contaminados (Barrera, Chang, Figueroa, Guzmán, Hérnandez, & Saavedra, 1998);
en su mayorĂa no son habitantes ambientales normales y pueden ser utilizad=
os
para conocer el origen de la contaminaciĂłn (Cambruzzi,
2016); son importantes en situaciones donde se sabe que hay
contaminaciĂłn fecal pero no se detectan coliformes como ocurre cuando las
descargas son intermitentes o más antiguas, de modo que mueren los colifor=
mes
fecales y E. Coli, pero permanecen los
estreptococos (RIPDA CYTED, 2016; <=
span
style=3D'mso-no-proof:yes'>Marchand, 2002; Arcos
et al., 2005; Cohen & Shuval, 1972). S<=
span
class=3DSpellE>e estima que la supervivencia de =
E. Coli en aguas marinas, aproximadamente es de 0.8 =
dĂas,
y de los enterococos de 2.4 dĂas . Por su
estabilidad en medios salinos, se recomienda como indicadores para vigilar =
la
calidad del agua en playas de uso recreativo, ya que están relacionados
directamente con gastroenteritis, enfermedades respiratorias, conjuntivitis=
y
dermatitis, entre otras (Chagas et al.,
2006; RodrĂguez, 2011; Arcos et al., 2005; Salas, 2000; DĂaz
et al., 2010; Lombardo, 2018=
;
Botero et al., 2002).=
Los
estreptococos simulan mejor las caracterĂsticas de sobrevivencia de rotavi=
rus,
el cual es uno de los agentes etiolĂłgicos de gastroenteritis de mayor
prevalencia. Otros estudios evidencian que hay mayor relaciĂłn entre
estreptococos fecales y salmonella que entre coliformes fecales y salmonell=
a;
se ha demostrado también una relación positiva entre la frecuencia de tra=
stornos
digestivos asociados con la nataciĂłn y la concentraciĂłn media de enteroco=
cos en
agua de mar (Vergaray, MĂ©ndez, Morante, H=
eredia,
& BĂ©jar, 2007; Calderon, 2014)=
.
Por su capacidad de respuesta frente a diferentes situaciones de contaminac=
iĂłn
fecal, la USEPA ha recomendado el uso de los enterococos como indicador de
calidad en aguas recreativas por contacto primario o baño (Sinton, Donnison, & Hastie, 1993). Sin emba=
rgo,
estudios en la BahĂa de la Habana Cuba, señalan que Ă©stos pueden inactiv=
arse
por acciĂłn de la luz solar y en presencia de sustancias hĂşmicas; se plant=
ea
también que estas bacterias pueden incorporarse a las corrientes procedent=
es de
los suelos, por lo que no necesariamente reflejan el grado de contaminaciĂł=
n de
dichas aguas, ni garantizan el origen fecal (EcuRed,
2001; Lombardo, 2018).
Adicionalmente estreptococos faecalis y estrept=
ococos
faecium considerados de origen humano, presenta=
n el
inconveniente de que han sido aislados de aguas contaminadas con residuos
fecales de animales inferiores, detectándose además biotipos de estreptoc=
ocos faecalis asociados a vegetales e insectos (Campos, 1983).
La OrganizaciĂłn Mundial de la S=
alud
(OMS) cataloga a los estreptococos fecales en el examen de la calidad del a=
gua
potable, como “indicadores adicionales” de la eficiencia del tratamient=
o, y
para los controles corrientes despuĂ©s del tendido de nuevas cañerĂas mae=
stras (EcuRed, 2001; Suarez,
2002). Finalmente, este mismo organismo discute la ineficacia de
coliformes fecales como indicador de polución fecal y debate los méritos =
de
indicadores alternativos, como enterococos y clostridios sulfito reductores=
(DĂaz et al., 2010); la OMS propu=
so
guĂas para calidad de aguas recreacionales utilizando estreptococos fecales
como organismo indicador (Salas, 2000);
la EPA ha dado igual recomendaciĂłn (EPA, =
2012).
Por lo visto, todos los indicado=
res
tienen sus limitaciones al momento de interpretar la calidad del agua; se
reconoce entonces que la salud pĂşblica no estarĂa protegida solamente con=
el
empleo del indicador de norma (E. <=
span
class=3DSpellE>Coli), siendo necesario la inclusiĂłn de otros
complementarios. Se ha sugerido la diferencia significativa entre la cantid=
ad
de coliformes y enterococos descargada por los humanos y animales (Larrea-Murrell et al., 2013); tam=
bién
se conoce que el nĂşmero de estreptococos fecal=
es en
animales de sangre caliente es mucho mayor que el de coliformes y que esta
relaciĂłn es inversa en el hombre (Campos,=
1983).
Estas relaciones numéricas entre indicadores se usan para identificar la
posible fuente de contaminaciĂłn; aunque hay objeciones debido a las diferencias de los rangos de muerte e=
n el
ambiente, a la supervivencia variable de especies de estreptococos fecales =
y a
los métodos para su determinación. (Suar=
ez,
2002; Lombardo, 2018; Botero et al., 2002).
Sin embargo, se ha utilizado esencialmente la relaciĂłn coliforme
fecales/estreptococos fecales para diferenciar la contaminaciĂłn en zonas
tropicales, pero su aplicaciĂłn en zonas templadas como el presente estudio=
, aĂşn
se desconoce (Rivera, de Los RĂos, &
Contreras, 2010).
En vi=
sta
de la tendencia actual en el uso de nuevos indicadores, el presente estudio
tiene por objeto evaluar la calidad de los rĂos de la ciudad a travĂ©s de =
los
indicadores tradicionales (coliformes totales y fecales) y para fines de
comparación y análisis incluir los indicadores alternativos (estreptococos y
enterococos fecales), puesto que la calidad de agua experimenta una variaci=
Ăłn
espacial y temporal, es importante analizar el comportamiento de todos los
indicadores en diferentes perĂodos hidrolĂłgicos: estiaje, invierno, y en
condiciones intermedias de caudal. En este caso, los resultados también pe=
rmitirán
identificar de forma aproximada el origen de la contaminaciĂłn,
2.
El
programa de monitoreo se llevĂł a cabo en estaciones establecidas para los
cuatro cuerpos superficiales de la ciudad, los rĂos Tomebamba, Yanuncay,
Machángara y Tarqui (Fig. 1).
Se realizaron tres campañas de
monitoreo para cada rĂo; la primera del 04 al 25 de febrero del 2019 que
corresponde a la Ă©poca de lluvia, la segunda del 24 de junio al 03 de juli=
o en
caudal medio; y la tercera campaña del 11 al 23 de septiembre en época de
verano; es decir doce campañas de muestreo con un total de setenta y ocho
muestras. Se establecieron para los rĂos Tomebamba, Tarqui, y Yanuncay, si=
ete
estaciones de muestreo, y cinco para el
Â
Ărea de estudio y estaciones de=
monitoreo
en las cuatro subcuencas evaluadas.
rĂo
Machángara. Las estaciones TO6 y TO7 ya están ubicadas en el rĂo Cuenca,=
arteria hidrográfica que se conforma a partir de la uniĂłn del rĂo
Tomebamba con el Machángara (Tabla 1). Las muestras fueron puntuales, captada=
s en
sentido contrario a la corriente y procurando la representatividad del cuer=
po
de agua que se quiere caracterizar; se recolectaron en frascos de vidrio
estériles
de 50=
0 ml
de capacidad con tapa esmerilada, debidamente etiquetados y dejando una cá=
mara
de aire para homogenizar la soluciĂłn antes de procesarla. Las muestras se
transportaron en un enfriador con geles refrigerantes a 4°C para garantiza=
r su
estabilidad y fueron procesadas en el Laboratorio de Sanitaria de la Facult=
ad
de IngenierĂa de la Universidad de Cuenca. Los mĂ©todos utilizados se desc=
riben
y están disponibles en “Estándar Métodos para el Análisis de las Aguas =
y Aguas
Residuales, ed. 21, las Secciones 10200B, 9221B, 9221C, y 9230B).
Determ=
inaciĂłn
de Coliformes TotalesFase
Presuntiva: Se usĂł caldo lauril triptosa con p=
Ăşrpura
de bromocresol el cual permite la recuperación de los microorganismos dañ=
ados
presentes en la muestra y favorece el aprovechamiento de la lactosa como fu=
ente
de carbono; se incubaron las muestras diluidas a 35.5°C±0.5°C durante 24=
±2
horas considerándose como positivos los tubos con producción de gas, turb=
idez y
un ambiente ácido (color amarillo). Los tubos que no presentan estas
caracterĂsticas se reincuban para volverlo a e=
xaminar
al final de 48±3 horas.
Fase confirmatoria: De los tubos considerados positivos, con un asa estéril de 3 =
mm de
diámetro, se transfiere el cultivo a tubos de fermentación que contienen
lactosa bilis verde brillante; se incuban los tubos a 35.5°C±0.5°C duran=
te 48±3
horas; la formaciĂłn de gas en el vial invertido en el medio de fermentaciĂ=
łn
representó un resultado positivo en la fase confirmatoria, calculándose el
valor del NMP a partir del nĂşmero de tubos positivos.
DeterminaciĂłn de Coliformes Fecales<=
u>
De =
los
tubos positivos del caldo lauril triptosa con p=
Ăşrpura
de bromocresol, se transfirió una muestra con un asa estéril de 3 mm de
diámetro al medio EC y se incubo a 44.5°C±0.2 durante 24±2 horas. Se co=
nsiderĂł
como reacciĂłn positiva la presencia de gas y turbidez. Los resultados se
expresaron en NMP/100 ml de muestra. Estos organismos se denominan también
coliformes termotolerantes.
Determ=
inaciĂłn
de Estreptococos FecalesPru=
eba
presuntiva: Se inoculĂł la muestra en tubos con caldo azida glucosa y se in=
cubaron
a 35.5°C±0.5°C durante 24-48 horas. Se consideraron positivos aquellos t=
ubos
que presentaron turbidez y sedimento. Prueba confirmatoria: De cada tubo
positivo en la prueba presuntiva, se pasa una muestra para siembra por estr=
Ăas
en placas con agar Pfizer para enterococos, incubando la placa invertida a
35.5°C durante 24-48 horas. La formación de colonias pardo-negruzcas con =
halos
marrones confirmĂł la presencia de estreptococos fecales.
DeterminaciĂłn de Enterococos Fecales
Una
muestra de cada colonia positiva para estreptococos fecales fue transferida=
a
tubos con caldo de infusión encéfalo corazón (BHI) que contiene NaCl al =
6.5%
incubándose a 44.5°C durante 3 horas; los tubos con turbidez se considera=
ron
positivos para enterococos. Finalmente se calculĂł el NMP/100 ml, para
estreptococos fecales y enterococos. Según esta técnica entonces, los
enterococos son un subgrupo de los estreptococos que poseen caracterĂsticas
especĂficas.
RelaciĂłn Coliformes Fecales/Estreptococos Fecal=
es
La
relaciĂłn coliforme fecales/estreptococos fecales, tiene por objeto estimar=
la
fuente de contaminaciĂłn; cuando esta relaciĂłn es mayor a 4, se presume qu=
e la
contaminaciĂłn es debida a desechos humanos; valores menores a 0.7 indican =
una
contaminaciĂłn por desechos animales y el intervalo entre 0.7 y 4 supone un
patrĂłn de contaminaciĂłn mixta. (Larrea-M=
urrell et
al., 2013; Marchand, 2002; Gamarra, Barrena, Baboza, RascĂłn, & Corroto=
, 2018).
El fundamento de esta relaciĂłn se basa en que los estreptococos fecales son
excretados en mayor cantidad por las heces fecales de animales (Glynn Henry & Gary Heinke, 2009).
Análisis estadĂstico
Se
utilizĂł el programa de Microsoft Excel 2017, donde se compilaron todos los
datos de los ensayos, y para la representación se usaron gráficas en colu=
mnas.
Los datos fueron analizados en el software SPSS (Stati=
stical
Product and Service=
Solutions). Para conocer la relaciĂłn entre variables=
se usĂł
la prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis con un nivel de significancia de
p˂0.05 para el análisis; y la variabilidad de los indicadores para cada r=
Ăo, se
representa a través de los diagramas de cajas.
3.        =
RESULTADOS
Y DISCUSION
En la
Figura 2 se compara la magnitud de los coliformes fecales como representati=
vo
de los indicadores tradicionales, con su “equivalente” los estreptococos
fecales como representativo de los alternativos, para cada rĂo y en los tr=
es
caudales; en cada gráfica se visualiza con lĂnea entrecortada el valor de
referencia establecido por la normativa TULSMA, fijado en 1000 NMP/100 ml p=
ara
coliformes fecales. En los rĂos Tomebamba y Yanuncay en los primeros sitio=
s de
monitoreo y en los tres perĂodos hidrolĂłgicos el indicador se encuentra d=
entro
del valor de referencia, esto debido a que se trata de zonas poco interveni=
das,
con menor influencia de la urbanizaciĂłn y la calidad es independiente del
caudal; en las zonas medias y bajas se va incrementando progresivamente la
contaminaciĂłn y los niveles detectados ya no son compatibles para la mayor
parte de los usos del agua. En el rĂo Tarqui en cambio, el incumplimiento =
del
valor de normativa y por lo tanto la limitaciĂłn de los usos se produce en =
todas
las estaciones y asĂ mismo es independiente del caudal; y en el rĂo MachĂ=
ˇngara
sĂłlo en la estaciĂłn Chiquintad, se satisface =
el
requisito. Por lo tanto, en su trayecto por el área urbana todos los rĂos
experimentan un deterioro significativo de su calidad microbiolĂłgica.
En
todos los rĂos y en la casi totalidad de los sitios de monitoreo, la magni=
tud
de los coliformes fecales es mayor que los estreptococos fecales, lo que
significa que la materia fecal contaminante en los rĂos descarga mayor can=
tidad
de coliformes, y el incremento progresivo de
|
|
|
|
(a) |
(b) |
|
|
|
|
(c) |
(d) |
Figura
3. Coliformes totales (a), Coliformes
fecales (b), Estreptococos fecales (c) y Enterococos (d) en todos los rĂos=
, en
los tres perĂodos hidrolĂłgicos.
|
|
Figura 4. Logaritmo de la relaciĂłn coliformes fecales /
estreptococos fecales en todos los rĂos, en los tres perĂodos.
ambos indicadores que siguen la
misma tendencia a medida que avanza su recorrido, indica que la contaminaci=
Ăłn
se intensifica lo que tiene relaciĂłn con los usos del suelo instaurados en=
las
subcuencas de estudio, predominantemente la urbanizaciĂłn. Sin embargo, par=
a evaluar
este incremento, mejores indicadores representarĂan los estreptococos por =
su
mayor estabilidad tanto en el medio acuático (hábitat secundario) cuanto =
en la
soluciĂłn “muestra” captada para el análisis; sus caracterĂsticas fĂ=
sicas y
fisiológicas les permiten mayor estabilidad en las cifras, y por tanto más
representatividad de la contaminaciĂłn original.
La densidad original de los coli=
formes
puede modificarse dentro de la masa de agua en estaciones especĂficas; por
ejemplo, en los tramos altos de los rĂos las condiciones de temperatura, la
escasez de nutrientes y otros factores ambientales propios de los climas
templados, pueden generar ambientes de estrés e inhibir su desarrollo, por=
lo
que la magnitud detectada puede ser menor, no reflejando la contaminaciĂłn =
real
de la zona y tampoco la relaciĂłn entre indicadores y patĂłgenos. En las Ăş=
ltimas
estaciones de monitoreo en cambio, debido al permanente ingreso de agua
residual doméstica que constituye un aporte constante de materia orgánica,
nutrientes de fĂłsforo y nitrĂłgeno, (se conoce que las heces humanas conti=
enen
entre 5 y 7% de nitrĂłgeno, y entre 3 y 5.4% de fĂłsforo, en base seca)
La
Figuras 3 y 4 muestra la variabilidad de los datos a través de diagramas de
cajas para cada indicador y para la relaciĂłn coliformes/estreptococos en t=
odos
los rĂos y para cada caudal o perĂodo hidrolĂłgico.
La mayor variabilidad para coliformes totales y
fecales se presenta en el rĂo Yanuncay, en cambio para los estreptococos
fecales y enterococos en el rĂo Tomebamba; lo que indica la influencia de =
las
condiciones propias y los usos del suelo de cada subcuenca en el comportami=
ento
de los indicadores. También se observa que los valores más bajos para tod=
os los
indicadores se presentan en el rĂo Yanuncay y en condiciones de caudal med=
io, denotando=
una
tendencia de la relaciĂłn entre el caudal y la calidad microbiolĂłgica en e=
sta
subcuenca. Para todos los indicadores la menor variabilidad se presenta en =
el
rĂo Machángara, lo que indica que la calidad es más estable y depende me=
nos del
perĂodo hidrolĂłgico; esto debido al efecto de regulaciĂłn del caudal de la
corriente a través de los embalses para el aprovechamiento energético que
realiza la Empresa ELECAUSTRO. Sin embargo, de acuerdo a =
que lo
mostrado con los diagramas de cajas y a su vez con las pruebas de significa=
ncia
de Kruskal-Wallis, en donde se relaciona la magnitud de los indicadores con
respecto al caudal o perĂodo hidrolĂłgico, no se ha encontrado evidencias =
de que
los niveles difieran estadĂsticamente al menos al 5% de significancia, pud=
iendo
establecerse Ăşnicamente como tendencias encontradas, es decir no hay relac=
iĂłn
entre la magnitud de los indicadores y el perĂodo hidrolĂłgico. Al analiza=
r los
resultados de los indicadores tradicionales se observa que la magnitud =
de
los coliformes fecales siempre será menor o a lo mucho igual a los colifor=
mes
totales, puesto que también existen coliformes de origen no fecal, en el s=
uelo,
en el agua y en ambientes caracterĂsticos; y los coliformes fecales pueden
provenir indistintamente del hombre y de los animales. Sin embargo, los dos
indicadores presentan la misma tendencia, es decir se incrementan cuando
aumenta la contaminaciĂłn, no existiendo una relaciĂłn definida entre sus
cuantĂas. Los resultados de los indicadores alternativos nos permiten el
siguiente análisis. Por la técnica utilizada en este estudio, los enteroc=
ocos
al representar un subgrupo de los estreptococos también sus números serán
menores o a lo mucho igual que Ă©stos; pero los dos son de origen fecal, hu=
mano
y/o animal, sin que tampoco sea posible establecer una relaciĂłn definida e=
ntre
sus magnitudes, aunque sigan la misma tendencia con el curso de los rĂos. =
Los
estreptococos que no son enterococos pueden corresponder a especies
caracterĂsticas como estreptococos bovis y
estreptococos equinos y otros, al parecer de origen animal; en tanto que el
subgrupo de enterococos en la mayorĂa de los estudios se reporta correspon=
den a
enterococos faecalis, enterococos faecium,
enterococos durans, al parecer más abundantes =
en las
heces de origen humano. Por lo que para un mayor aporte en la identificaciĂ=
łn de
la fuente de contaminaciĂłn se requieren las pruebas bioquĂmicas como se i=
ndicĂł
en la revisión bibliográfica.
En cuanto a la relaciĂłn colifor=
mes
fecales/estreptococos fecales (CF/EF) (Fig. 4) para predecir en forma
aproximada el origen de la contaminación, y aceptando como válida la prop=
uesta
de referencia (Glynn Henry & Gary Hein=
ke,
2009) se observa que en el rĂo Tomebamba predomina la contaminaciĂłn
mixta, lo cual es compatible con la actividad que se desarrolla en la
subcuenca. Se observa también que la contaminación de origen humano guarda
relaciĂłn con el perĂodo hidrolĂłgico. AsĂ la relaciĂ=
łn
coliformes totales/estreptococos fecales, CT/EF>4, se presenta en
cuatro estaciones en estiaje, en tres estaciones en caudal medio y solament=
e en
una en perĂodo invernal, esto significa que las descargas de aguas residua=
les
domĂ©sticas son diluidas por la escorrentĂa, y la situaciĂłn de contaminac=
iĂłn es
crĂtica en estiaje. Dos estaciones presentan una relaciĂłn menor a 0.7:
En conclusiĂłn en el rĂo Tomeba=
mba,
pese a disponer de interceptores marginales en sus dos orillas, es fuerte el
predominio de agua residual domĂ©stica; en el rĂo Yanuncay en cambio, en
invierno se produce contaminaciĂłn difusa por arrastre de materia fecal de
origen humano no procedente de alcantarillados no conectados a los sistemas=
de
interceptores marginales, y por eso la mayor parte de las estaciones en
invierno presentan una relaciĂłn CT/EF>4; la escorrentĂa debido a la
pendiente de la subcuenca hace un “lavado del suelo” arrastrando sólid=
os
suspendidos que incrementa considerablemente la turbiedad y el contenido de
bacterias también. La estación Tres Puentes arrastra materia fecal de ori=
gen
animal en caudal medio y bajo (CF/EF<0.7), y finalmente la estaciĂłn Par=
que
el ParaĂso en todos los perĂodos hidrolĂłgicos supera la relaciĂłn de ref=
erencia,
pero particularmente en invierno con un valor CF/EF=3D287.5 denotando
contaminaciĂłn fecal humana y difĂcil de controlar, más el arribo de aguas
residuales domésticas producida por el rebose de los interceptores; y aunq=
ue
esta condiciĂłn se produce en forma temporal
mie=
ntras
dure la precipitaciĂłn, ejerce un impacto negativo considerable en el
ecosistema. En esta estaciĂłn se capta el agua para la laguna recreativa que
funciona en el interior del parque, y en la cual se supera en mucho el obje=
tivo
de calidad propuesto para este uso. El rĂo Tarqui presenta el mayor nĂşmer=
o de
estaciones en donde la relación CF/EF>4. De particular interés en A. J=
. Irquis, con un valor mayor a 4 en todas las condicion=
es
hidrolĂłgicas, sobre todo en invierno cuya magnitud asciende a 262.9; esto
significa un ingreso permanente de aguas residuales domésticas en esta
estaciĂłn. La actividad ganadera es importante en esta subcuenca, no obstan=
te,
sĂłlo en tres estaciones se observa predominio de materia fecal de origen a=
nimal
y no vinculada al caudal; quizá esto se deba a la poca pendiente del rĂo
limitando el escurrimiento superficial hacia los cuerpos receptores. En el =
rĂo
Machángara, también hay un fuerte componente de aguas residuales domésti=
cas,
acompañado en menor magnitud de contaminación mixta; las estaciones Ocha León, Feria del Ganado y C=
hiquintad
presentan un predominio de materia fecal de origen animal, pero no hay una
tendencia vinculada al caudal.
Estudio similar en rĂos de alta
montaña constituye el realizado en los rĂos ManuarĂ©=
y
Casacará (Colombia); en ambos la magnitud de l=
os
coliformes es mayor al de los estreptococos, y la mayor contaminaciĂłn se
presenta en condiciones de estiaje, menos crĂtica para el rĂo Casacará que mantiene un caudal relativamente estable
conservando su capacidad de autodepuraciĂłn en seca. En este estudio la
determinaciĂłn de los estreptococos fecales permitiĂł establecer el origen
agroindustrial como una fuente de contaminaciĂłn (Barahona,
Luna, & Romero, 2017). Otras estudios llegaron a las siguientes
hallazgos: en el rĂo Almendaris (Cuba) en perĂ=
odo
invernal se incrementa la magnitud de ambos indicadores en algunas estacion=
es
evidenciando el efecto de la contaminaciĂłn difusa (Chiroles, González, Torres, ValdĂ©s, & DomĂnguez, 2007); en el
estudio del rĂo Sokoto Nigeria, identificĂł claramente contaminaciĂłn de o=
rigen
animal (RajĂ, Ibrahim, Tytler, & Ehin=
midu,
2015); en la cuenca del Arroyo del Tala (Argentina) al relacionar la
carga contaminante del agua con respecto a la capacidad de carga animal med=
ia
en una subcuenca, predominan los coliformes fecales sobre los estreptococos
fecales y enterococos, en más de un orden de magnitud (Chagas et al., 2007); y en más de dos órdenes de magn=
itud
se revela en el rĂo Sagre en LĂ©rida (España)=
, en
donde la relaciĂłn entre indicadores identifica la contaminaciĂłn humana
preponderante (RodrĂguez & RamĂłn, 19=
90).
Otros estudios con resultados similares constituyen los efectuados en el rĂo Mfoundi (CamerĂşn) (=
Djuikom,
Njine, Nola, Sikati, & Jugnia, 2006), y en el rĂo
En algunos lagos en cambio el ni=
vel
de estreptococos es mayor al de los coliformes, demostrando mayor resistenc=
ia
de aquellos y por lo tanto su mayor significado de contaminaciĂłn fecal por
eventos anteriores, aunque no se identifique la fuente de contaminaciĂłn
Para diferenciar el origen de la
contaminaciĂłn fecal, algunas investigaciones se basan directamente en la
identificaciĂłn de las especies de enterococos como lo manifiesta Chagas et al. (2006) en sus estudi=
os,
demostrando la ausencia de estreptococos faecalis, al
parecer de auténtico origen humano y concluyendo que la contaminación era=
de
procedencia animal; aunque no se pueda garantizar si procedente exclusivame=
nte
de la actividad ganadera, ya que hay especies asociadas a las aves y otros
animales, tanto domésticos como silvestres.
Por lo visto de la comparaciĂłn =
de
este estudio con otros, los resultados pueden ser muy variables, lo que
dependerá en cada caso de las caracterĂsticas propias de cada subcuenca c=
omo:
los usos del suelo, la pendiente de la corriente, el perĂodo hidrolĂłgico,=
las
condiciones climatolĂłgicas; la altura, el caudal, presencia de interceptor=
es
marginales, etc. El aporte de este trabajo es el manejo de nuevos indicador=
es
que enriquecen la informaciĂłn epidemiolĂłgica de la comunidad y profundiza=
el
análisis sobre la calidad de los rĂos, y que junto a los tradicionales or=
ientan
a la identificaciĂłn del origen de la contaminaciĂłn, importante para la to=
ma
oportuna de las medidas de prevenciĂłn.
En =
este
estudio, los microorganismos estreptococos fecales y enterococos han demost=
rado
un desempeño satisfactorio como indicadores de contaminación fecal; son
sensibles a cambios en la calidad del agua, manifestándose en cifras bajas=
en
zonas de poca contaminación e incrementándose progresivamente a medida qu=
e la
poluciĂłn aumenta. Su magnitud es menor comparada con los habituales indica=
dores
coliformes totales y fecales, lo que significa también valores más confia=
bles
ya que la mayorĂa de las especies no proliferan en medios acuáticos; es d=
ecir
revelarĂan la contaminaciĂłn original de la muestra. El perĂodo hidrolĂłg=
ico:
caudal alto, caudal medio y bajo, parece no tener influencia significativa =
en
la magnitud de todos los indicadores; en general hay una ligera tendencia a
presentar nivele=
s más
altos cuando también lo son los caudales.
Al establecer de manera aproxima=
da
el origen de la contaminaciĂłn humana o animal, mediante la relaciĂłn colif=
ormes
fecales/estreptococos fecales, se concluye que en los rĂos Tomebamba y Tar=
qui,
la mayor contaminaciĂłn es de origen humano y debida a descargas de aguas
residuales domésticas no interceptadas, situación que puede controlarse en
parte. En el rĂo Yanuncay tambiĂ©n predomina la contaminaciĂłn de origen h=
umano,
pero de naturaleza difusa y difĂcil de controlar; y en el rĂo Machángara
prevalece la contaminación por aguas residuales domésticas y en menor
proporciĂłn la mixta, pero a diferencia de los otros rĂos, la calidad depe=
nde
menos del perĂodo hidrolĂłgico o caudal, lo que representa una ventaja en =
cuanto
a los usos del recurso.
La construcciĂłn de los intercep=
tores
marginales, onerosa obra de infraestructura sanitaria todavĂa no consigue
llevar la contaminaciĂłn fecal de los rĂos al objetivo de calidad plantead=
o:
(NMP/100 ml =3D 1000); por lo que se sugiere una revisiĂłn rigurosa de las
conexiones de los sistemas de alcantarillado hacia los interceptores
marginales. No obstante, es importante también revisar el objetivo de cali=
dad
propuesto, ya que la meta puede ser muy ambiciosa y difĂcil de alcanzar, d=
ebido
a la contaminaciĂłn difusa no controlable que en algĂşn momento presentan t=
odos
los rĂos. No hay un indicador universal de calidad de agua; por lo tanto, =
se
debe seleccionar el grupo bacteriano apropiado para la situaciĂłn concreta
objeto de estudio, ya que
ningĂşn grupo por sĂ solo posee la membresĂa en la predicciĂłn de presenc=
ia o
ausencia de patĂłgenos.
Este trabajo será entregado a l=
os
Organismos que tienen a su cargo la administraciĂłn del recurso y la formul=
aciĂłn
de normativa: ETAPA EP, SENAGUA, Ministerio del Medio Ambiente, INEN, para =
que
consideren la valĂa de los estreptococos y enterococos como indicadores
complementarios al evaluar la calidad de ecosistemas como los rĂos y aguas
recreativas. Con estos resultados se pretende llamar la atenciĂłn sobre la =
problemática
ambiental de alta contaminaciĂłn fecal en las zonas bajas de estas microcue=
ncas,
y constituyen un insumo que permite la implementaciĂłn de medidas corrector=
as
y/o protectoras de los cuerpos superficiales: protecciĂłn de fuentes de agu=
a,
control de vertidos, revisiĂłn de conexiones domiciliarias, etc.
-
Para diferenciar el ori=
gen
de la contaminación, además de los coliformes totales y fecales, se recom=
ienda
la determinaciĂłn de los estreptococos fecales y enterococos; y para una in=
terpretaciĂłn
más acertada, investigaciones posteriores deben enfocarse en la identifica=
ciĂłn
de gĂ©neros y especies, mediante pruebas bioquĂmicas y/o serolĂłgicas
especĂficas.
-
Se debe tener presente =
en
los controles sistemáticos de la calidad del agua potable, la probable
presencia de virus (fagos) y parásitos como Cryptospo=
ridium
y Giardiasis, los cuales son muy resistentes a los procesos de desinfecciĂł=
n con
cloro (Campos-Pinilla, Cárdenas-Guzmán, =
&
Guerrero-Cañizares, 2008), y que no guardan ninguna relación con l=
os
indicadores estudiados.
-&nb=
sp; Debido a la frecuente
contaminaciĂłn y de muy diferentes orĂgenes que experimentan los cuerpos
receptores, la evaluaciĂłn de su calidad debe cubrir todo el espectro patog=
Ă©nico
que entrañan estos cuerpos de agua. =
Finalmen=
te es
necesario una concepciĂłn ecosistĂ©mica de los rĂos; el agua es el element=
o vital
ligado Ăntimamente a los procesos funcionales del ecosistema; observarlo e=
n su
conjunto como el objeto de explotaciĂłn y conservaciĂłn es vital, si se qui=
ere
garantizar la disponibilidad del recurso en la calidad y cantidad que la
poblaciĂłn requiere.
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