Evaluación bacteriológica de la calidad del agua en el río 1 Alberto Jorge Lima Mendoza, 2 Marisa Mazari Hiriart Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Ecología Tercer Circuito Exterior, Ciudad Universitaria, 04510 México, D.F. Teléfono (01) 55 5622 8998 Fax 5622 8995 limoncitoazul@hotmail.com, mazari@servidor.unam.mx. Resumen Se llevó a cabo un estudio considerando ocho estaciones de muestreo a lo largo del río, mismas que fueron muestreada en junio y septiembre de 2005. Se empleó el método de filtración a través de membrana (APHA, 1998); para aislar las bacterias del agua (coliformes totales, coliformes fecales y enterococos fecales reportadas como UFC/100 ml). La identificación se llevó a cabo a nivel de género y especie utilizando dos procedimientos de cultivo con Agar Sheep Blood y MacConkey al 5% usando un equipo semiautomatizado DADE MicroScan, Auto Scan 4. Parámetros físico químicos: profundidad, ph, temperatura, oxígeno disuelto, dureza total, sólidos disueltos totales, nitrógeno total, fósforo total y carbono orgánico total; mediante técnicas estándar APHA (1998), y de acuerdo con las técnicas descritas en el manual de operación HACH (2002). Los resultados bacteriológicos indicaron un total de 12 géneros y 18 especies en ambos muestreos. Se identificaron cuatro especies que podrían repercutir en la salud humana: Escherichia coli, Vibrio fluvialis, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter agglomerans. La calidad del agua del río de acuerdo con la NOM 001 ECOL 1996 y con la Ley Federal de Derechos (DOF, 2005) no es recomendable para actividades agrícolas, recreativa y sería imposible destinarlas para consumo humano. Palabras clave: Río, calidad del agua, coliformes totales, coliformes fecales, enterococos fecales. Introducción La cantidad de agua con la que contamos en la Tierra no aumenta ni disminuye, pero la población humana ha crecido drásticamente, y por lo tanto se ha incrementado la necesidad de este recurso (Mazari Hiriart, 2005). En muchas regiones del mundo es un factor limitante para la salud humana, la producción de alimentos, el desarrollo industrial, el mantenimiento de los ecosistemas naturales y su biodiversidad, e incluso para la estabilidad social y política (Carabias et al., 2006). La salud de un ecosistema acuático es esencial y depende no sólo de la cantidad del agua, sino principalmente de su calidad (Meybeck et al., 1996; Díaz et al., 2005). Las características físicas, químicas y biológicas del agua determinan su calidad; tales características pueden ser modificadas por procesos naturales. El ciclo natural del agua puede tener contacto con substancias o microorganismos que se vierten en ella así como también en la, atmósfera y corteza terrestre. Como ejemplo es posible mencionar substancias minerales y orgánicas disueltas o en suspensión, tales como arsénico, cadmio, bacterias, arcillas, materia orgánica, etc. La otra es a través de los contaminantes generados por el hombre y que se vierten directa o 1
indirectamente en el agua por ejemplo: aguas residuales, escurrimientos de rellenos sanitarios, desechos industriales, plaguicidas agrícolas, entre otros. El río es la corriente superficial más aprovechada de la cuenca Chapala y representa una zona de alta productividad para México. Su agua es almacenada mediante presas y bordos de diversas dimensiones, empleadas para el control de avenidas, generación de energía eléctrica, riego agrícola, ganadería, actividades recreativas, piscicultura, así como uso doméstico. El río a lo largo de su cauce es receptor de aguas residuales municipales de diversas poblaciones y ciudades (Hansen et al., 1995) así como de industrias textil, alimenticia, química, farmacéutica, metalúrgica, entre otras (Hansen y van Afferden, 2001a); que incorporan al agua del río materia orgánica, metales pesados, plaguicidas, hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP). En su trayecto también existen varias presas que utilizan el agua para el riego agrícola en la zona del Bajío. Dentro del cauce se pueden observar grandes cantidades de envases y materiales de difícil degradación; así como aportes de aguas residuales, de origen tanto humano como animal. Esta condición afecta la dinámica natural del río, ocasionado la desaparición y/o extinción de especies animales y vegetales, con una notable reducción en la cantidad y calidad del agua que este sistema aporta al Lago de Chapala. El objetivo de este trabajo fue evaluar las condiciones del agua de la cuenca Chapala, el caso específico del río, con base en determinaciones bacteriológicas, físicas y químicas, para obtener una perspectiva general de las condiciones en las que se encuentra actualmente. Metodología Como parte de este estudio se realizaron dos muestreos, uno en el mes de junio y otro en el mes de septiembre de 2005. Se seleccionaron ocho estaciones con base siguientes criterios: a) accesibilidad al sitio de muestreo, b) sitio influenciado por actividades industriales, agrícolas, urbanas y pecuarias, c) representatividad de los factores antropogénicos y ambientales presentes a lo largo del cauce y d) sitios localizados antes y después de alguna presa o entrada de agua de algún río (Figura 1). Se empleó el método de filtración a través de membrana (APHA, 1998), para aislar las bacterias del agua coliformes totales (CT), coliformes fecales (CF) y enterococos fecales (EF) (UFC/100 ml)). La identificación de bacterias, se llevó a cabo a nivel de género y especie en la Facultad de Medicina de la UNAM, utilizando dos procedimientos de cultivo con Agar Sheep Blood y MacConkey al 5% usando un equipo semiautomatizado DADE MicroScan, Auto Scan 4. Como una aproximación general del posible origen de la contaminación, ya sea humana o animal, se utilizó el cociente coliformes fecales / enterococos fecales (CF/EF) (Gerba, 2000). Se evaluaron los siguientes parámetros físicos y químicos del agua: profundidad, ph, temperatura, oxigeno disuelto, dureza total, sólidos disueltos totales, nitrógeno total, fósforo total y carbono orgánico total. Los análisis se llevaron acabo mediante técnicas estándar APHA (1998), y de acuerdo con las técnicas descritas en el manual de operación HACH (2002), utilizando el multiparámetros (Sension156, HACH), así como el espectrofotómetro portátil HACH (DR 2400). Resultados y discusión Los resultados de los análisis bacteriológicos en las ocho estaciones localizadas a lo largo del río muestran altos conteos de coliformes totales (CT), coliformes fecales (CF) y enterococos fecales (EF) en los dos muestreos realizados durante el 2005 (Figuras 2 y 3). 2
UFC/100 ml 1.E+09 1.E+08 1.E+07 1.E+06 1.E+05 1.E+04 1.E+03 1.E+02 1.E+01 1.E+00 Figura 2. Conteos bacteriológicos para el mes de junio de CT, CF, EF del agua del río. UFC/100 ml 1.E+08 1.E+07 1.E+06 1.E+05 1.E+04 1.E+03 1.E+02 1.E+01 1.E+00 Figura 3. Conteos bacteriológicos para el mes de septiembre de CT, CF, EF del agua del río. Del análisis bacteriológico del agua se identificaron en total 12 géneros y 18 especies de las ocho estaciones del río, a partir de las bacterias CT, CF y EF. Se lograron identificar cuatro especies que podrían repercutir de manera importante en la salud humana: Escherichia coli, Vibrio fluvialis, Klebsiella pneumoniae, y Enterobacter agglomerans. Para tener una idea del posible origen de la contaminación fecal, se utilizó el cociente propuesto por Geldreich y Kenner (Gerba, 2000) basado en coliformes fecales y enterococos fecales (CF/EF) tal y como se ilustra en la Tabla 1. En la Tabla 2 se muestran los resultados en ambos muestreos en cada una de las ocho estaciones del río a partir de la utilización del cociente. CT CF EF CT CF EF CF/EF Fuentes de contaminación probables >4.0 Fuerte evidencia de contaminación humana 2.0 4.0 Predomina contaminación humana (mezcla humana animal) ** 0.7 2.0 Predomina contaminación animal (mezcla humana animal) *** <0.7 Fuerte evidencia de contaminación animal Tabla 1. Fuentes de contaminación de acuerdo con Gerba, 2000. Tabla 2. Resultados a partir del uso del cociente en las ocho estaciones durante el 2005 en el cauce principal del río. En cuanto a los resultados físicos químicos indican altas concentraciones en las variables carbón orgánico total, nitrógeno total, fósforo total (Figuras 4, 5 y 6), en ambas temporadas. Nitrógeno Total mg/l Estación Nombre del sitio 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 Muestreo junio Junio Muestreo septiembre L1, México 15 28 L2, México 3 8 L3 Michoacán 32 5 L4, Guanajuato 00 32 L5, Guanajuato 70 3 L6, 41 27 Guanajuato L7, Michoacán 82 4 L8, Jalisco 2 25 Septiembre Figura 4. Variaciones de nitrógeno total (mg/l) en las estaciones del río. 3
COT mg/l 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 Junio Septiembre Figura 5. Variaciones de carbón orgánico total en las estaciones del río Fosfóro total mg/l 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 Junio Septiembre Figura 6. Variaciones de fósforo orgánico en las estaciones. Conclusión Las actividades humanas afectan la calidad del agua en la cuenca Chapala. Existen aportes de materia orgánica vía aguas residuales municipales escurrimientos de rellenos sanitarios y fertilizantes al río. De acuerdo con este estudio las condiciones bacteriológicas y físico químicas del agua no son adecuadas, ya que rebasan los límites establecidos para la vida acuática, uso de suelo y uso agrícola de acuerdo con la NOM 001 ECOL 1996 y con la Ley Federal de Derechos. Disposiciones aplicables en materia de aguas nacionales (DOF, 2005), por lo cual no es recomendable el uso de esta para fines agrícolas y recreativos que se desarrollan dentro de la cuenca, y sería un riesgo sanitario su uso para consumo humano, De acuerdo al cociente CF/EF el origen de la contaminación en las ocho estaciones en ambos muestreos es predominantemente humana. Esto ayuda para sugerir una estrategia de tratamiento del agua proveniente de los sistemas de alcantarillado de las poblaciones para su reúso en riego agrícola con agua de mejor calidad que la que es utilizada actualmente. Referencias American Public Health Association (APHA). 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 20 th Ed. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation. Washington DC: 1200. Carabias, J., Landa, L., Collado, J., y Martínez, P. 2006. Agua, medio ambiente y sociedad. 2005. El Colegio de México Universidad Nacional Autónoma de México, México. México D.F.: 214. Diario Oficial de la Federación (DOF). 1996b. Norma Oficial Mexicana, NOM 001 ECOL 1996. Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales. México, D.F: 8. Díaz, D. C., Esteller. A. M. V., y López, V. M. 2005. Recursos hídricos: conceptos básicos y estudios de casos en Ibero América. Ilustraciones, figuras, cuadros y gráficos. Ediciones/ CIRA UAEM, Toluca, México: 747. DOF, 2005. Ley Federal de Derechos. Disposiciones aplicables en materia de aguas nacionales. 1 diciembre, 2004: 183 190 Gerba, C. P. 2000. Indicator Microorganisms. En: Maier R. M., Pepper I. L y Gerba C. P. (Eds): Environmental Microbiology. Academia Press. San Diego California: 491 503. HACH. 2002. Water Analysis Handbook. 4a. Ed. HACH COMPANY. Loveland, Colorado: 1260. Hansen, A. M., y van Afferden M. 2001b. The Chapala Watershed Evaluation and Management. Ed. Kluwer Academic/ Plenum Publishers. Nueva York: 385. Hansen, A. M., y van Afferden, M. 2001a. Toxic substances sources, accumulation and dynamics. En: Hansen A. M., y van Afferden M. The Chapala Watershed. Ed. Kluwer 4
Academic/ Plenum Publishers. Nueva York: 95 124. Mazari Hiriart, M. 2005. El agua como recurso. En: Mazari Hiriart. M., Jiménez, C. B y López Vidal. Y. El Agua y su impacto en la Salud Pública. Programa Agua, Media Ambiente y Sociedad. El Colegio de México, Universidad Nacional Autónoma de México. 4: 7 12. Meybeck, M. y Helmer, R. 1996. Introducción a la calidad del agua. En: Water Quality Assessments A Guide to Use of Biota, Sediments and Water in Environmental Monitoring. 2a ed. UNESCO/WHO/UNEP: 21. Novotny V. y Harvey, O. 1994. Water quality prevention, identification and management of diffuse pollution. Editorial Van Nostrand Reinhold. Nueva York.: 1 15. 5
Figura 1. Localización de las estaciones de muestreo a lo largo del río. 6