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