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    Qumica ambiental

    Unidad 2: Contaminantes del medio acuoso

    Actividad 5: Problemtica del agua

    Los mantos subterrneos constituyen una de las principalesfuentes de abastecimiento de agua potable en Mxico. Por logeneral, albergan slo a ciertos organismos debido a su bajocontenido en materias nutritivas. Sin embargo, las actividadeshumanas y el crecimiento urbano son los principales factorespara la contaminacin de los acuferos. De esta forma, el aguapuede contener contaminantes qumicos o biolgicos que causandiversas enfermedades, entre los que estn algunas amibas devida libre (AVL). El objetivo de este estudio es determinar la

    calidad microbiolgica (coliformes totales, coliformes fecales yamibas de vida libre) del acufero de Zacatepec, Morelos. Paraello se realizaron muestreos mensuales durante un ao en trecepozos del acufero; se midieron en el lugar los siguientesparmetros fisicoqumicos: pH, oxgeno disuelto y temperatura.Se determinaron los coliformes totales y fecales utilizando latcnica de filtro de membrana; para las amibas se utiliz elmedio selectivo agar no nutritivo con Enterobacter aerogenes(NNE) y la identificacin se realiz tomando en cuenta suscaractersticas morfolgicas. Todos los pozos presentaroncontaminacin por coliformes totales, uno de ellos con unamedia geomtrica de 107 UFC/100 mL. En cambio, loscoliformes fecales estuvieron ausentes en cuatro de los pozos,pero en uno se present contaminacin alta con una mediageomtrica de 107 UFC/100 mL. El pozo ms contaminado conbacterias fue el nmero 3 y la contaminacin de coliformestotales y fecales ms alta se present en los meses de abril y

    julio. Se detectaron amibas de vida libre en todos los pozos; enel 2 se encontr el mayor nmero de aislamientos amibianos, entanto que en los pozos 4, 5 y 10 se presentaron los ms bajos.Se observaron los nmeros ms altos en diciembre y enero y elms bajo en abril. Se aislaron 22 especies pertenecientes a 16gneros; el ms frecuente fue Hartmannella con 38 %, el cualno ha sido reportado como patgeno, pero se ha encontradoasociado a infecciones oculares y cerebrales en humanos. De las

    amibas patgenas, se detectAcanthamoeba, pero con bajafrecuencia (6.7 %). Los parmetros fisicoqumicos tuvieron muypoca variacin temporal: el pH se mantuvo cercano a laneutralidad en un intervalo promedio de 6.7 a 7.3, latemperatura fue de 25.1 a 28.0 C y el oxgeno disuelto de 2.9a 4.8 mg/L. Los valores promedio de estos parmetros entre lospozos fueron muy semejantes. La presencia de las bacteriascoliformes indica que existe una contaminacin de origenantrpico en el acufero y junto con la presencia de las amibasde vida libre patgenas, resalta la importancia de desinfectar elagua antes de su consumo como agua potable.

    Palabras clave: coliformes, amibas de vida libre, aguasubterrnea, acufero.

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    INTRODUCCIN

    Entre las fuentes principales que suministran agua paraconsumo humano se encuentran los acuferos, los cuales sonformaciones geolgicas que almacenan agua y actan comodepsito y reserva. La mayora conforman grandes extensiones

    y generalmente se recargan por el aporte de aguas pluviales,corrientes superficiales y lagos que se infiltran en el suelo.Dentro de un acufero, el agua escurre debido a la gravedaddesde las zonas de recarga hacia las de descarga, las cualespueden ser ros, lagos o manantiales. La explotacin se efectamediante el bombeo en pozos (Price 2007).

    De todos los ambientes acuticos, la biologa del aguasubterrnea es una de las menos estudiadas; especficamentese conoce poco de los aspectos microbiolgicos de lacontaminacin que ocurre en este ambiente en comparacincon las aguas superficiales, principalmente debido a la creencia

    de que este tipo de agua es esencialmente limpia por la accinfiltrante del medio poroso por el cual pasa el agua. Debido a loanterior, la determinacin del nmero de bacterias en el aguasubterrnea no se consideraba necesaria (Gerba y Bitton 1984,Zoller 1994).

    Generalmente, la calidad del agua subterrnea es superior a ladel agua superficial con respecto al contenido bacteriolgico,turbiedad y diversos parmetros fsicos y qumicos. La calidaddel agua subterrnea puede variar de un sitio a otro debido alos cambios de las condiciones hidrolgicas y geolgicas de cadalugar; puede tener alto contenido de metales (en general de

    hierro y manganeso) por disolucin de componentes del sueloen el que se encuentran contenidos. Por otra parte, hay quetomar en cuenta que el acufero no es renovable: si se explotacon una tasa mayor a la de recarga, puede agotarse o deteriorarsu calidad (Price 2007).

    En la dcada de los setenta se observ en los Estados Unidos deAmrica que el uso de agua subterrnea no tratada provocbrotes de enfermedades transmitidas por el agua, lo queconfirm la posibilidad de su contaminacin pormicroorganismos patgenos (Bitton y Harvey 1992).

    En Mxico, el inters en las investigaciones de la microbiologadel agua subterrnea se ha incrementado por la crecientedemanda de esta fuente, ya que es indispensable que no existariesgo a la salud por su uso.

    De acuerdo con la Comisin Nacional del Agua, hasta ahora sehan identificado en el pas 459 acuiferos, de los cuales ms de20 % se encuentran en sobreexplotacin: su extraccinpromedio anual se calcula en 24 km3 a travs de 140 milaprovechamientos subterrneos. El mayor nmero se encuentraen el noroeste del pas, sin embargo los que reciben una recargasignificativa se localizan en el sureste; de hecho, a excepcin de

    esta zona, en Mxico existen problemas de disponibilidad debidoa que las recargas son menores a las extracciones.

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    Tanto la baja disponibilidad como los niveles de contaminacinque presentan las cuencas hidrolgicas y los acuferos sonalarmantes. Esto ha propiciado que se limiten los usos del aguay se impacte la salud pblica y el entorno ambiental de muchascomunidades (Pacheco et al. 2004).

    Las actividades humanas, el crecimiento urbano, la falta dedecisin de las instituciones e indolencia cultural son losprincipales factores de riesgo para que un acufero secontamine. Las principales fuentes de organismos patgenosson los efluentes de agua residual, lodos residuales detratamientos de desechos y efluentes de tanques spticos(Gerba y Bitton 1984, Keswick 1984, Eitan 1994, Wallach1994).

    De esta forma, el agua puede contener microorganismos quecausan enfermedades diarreicas. Estos padecimientos soncausados por bacterias, virus y protozoarios que se dispersan a

    travs de la ruta fecaloral y que potencialmente puede sertransmitidos por el agua de consumo utilizada para diversasactividades en el hogar, incluyendo la higiene personal o atravs del contacto primario con aguas para uso recreativocontaminadas. Las amibas de vida libre (AVL), presentes enestos casos de contaminacin, pueden causar dao al sistemanervioso central en el humano y otros animales (Craun 1984,Gerba y Bitton 1984, Bitton y Harvey 1992, Chapalle 1993,Zelikson 1994, Visvesvara et al. 2007, Bonilla y Ramrez 2008).

    Segn la Organizacin Mundial de la Salud, 80 % de lasenfermedades infecciosas y parasitarias gastrointestinales se

    asocian con una tercera parte de las defunciones causadas porel uso y consumo de agua insalubre. La Organizacin tambinreconoce que slo 41% de la poblacin mundial consume aguapurificada y desinfectada para ser considerada "segura"(Higuera et al. 2000).

    En congruencia con lo anterior, en los pases donde lasenfermedades microbianas y parasitarias muestran elevadosndices de prevalencia, la importancia primaria de la calidad delagua para uso y consumo humano est centrada en lascaractersticas microbiolgicas y se considera que lacontaminacin qumica, al no estar asociada con efectos

    inmediatos y agudos, tiene importancia secundaria (Higuera etal. 2000). Por lo tanto, el objetivo de este estudio fuedeterminar la calidad microbiolgica (coliformes totales y fecalesy amibas de vida libre patgenas) del acufero de Zacatepec,Morelos.

    El acufero Zacatepec se localiza en la porcin suroeste del estado de Morelos,donde las coordenadas para enmarcar el rea del polgono del acufero son:longitud Oeste de 9914"20' y latitud Norte de 1835"22'. Colinda al norte con elacufero de Cuernavaca, al este con el acufero de CuautlaYautepec, y al ponientecon los ros Chontalcuatln y San Jernimo, ambos en el Estado de Mxico

    (CNA2000). Los pozos de muestreo se ubicaron en los municipios de Coatln delRo, Mazatepec, Miacatln, Puente de Ixtla, Tlalquitenango, Tlaltizapan y Xochitepec

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    Este acufero se ubica en dos diferentes unidades de rocas; laprimera consiste en rocas gneas baslticas fracturadas quepresentan alta permeabilidad y distribucin irregular. Lasegunda la constituyen rocas que presentan permeabilidadmedia y una distribucin irregular.

    Las muestras de agua se tomaron antes del proceso de cloracincon el objeto de evaluar la calidad microbiolgica del acufero yno la efectividad del proceso de la cloracin de los pozos.

    Se tomaron muestras mensuales, durante un ao, de trecepozos del acufero de Zacatepec, haciendo un total de 312muestras. Para las determinaciones bacteriolgicas se tomaronlas muestras en bolsas estriles de 250 mL, que se trasladaronen hielo al laboratorio para su anlisis inmediato (con un tiempode transportacin de aproximadamente 2 a 3 horas). Para elanlisis de las amibas de vida libre potencialmente patgenas,se tomaron las muestras de agua en envases estriles de 1000mL y se transportaron al laboratorio a temperatura ambiente.En cada pozo se determin in situ la temperatura y el oxgenodisuelto (OD) con un medidor de oxgeno YSI, modelo 5 1b, y elpH con un potencimetro Conductronic modelo pH10.

    En el laboratorio se determinaron dos parmetrosbacteriolgicos: coliformes totales y fecales utilizando la tcnicade filtro de membrana; los resultados se expresaron enunidades formadoras de colonias (UFC) (APHAAWWAWEF1998).

    Para las amibas se filtraron 1000 mL de la muestra a travs demembranas de 5 mm de poro en condiciones estriles. Lasmembranas se colocaron hacia abajo en placas de medio agarno nutritivo con la bacteria Enterobacter aerogenes (NNE). Lasplacas se incubaron a 30 C y se revisaron despus de ocho das

    para detectar el crecimiento amibiano, usando un microscopioinvertido.

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    La identificacin de las amibas se realiz tomando en cuenta lascaractersticas morfolgicas tanto de la forma trfica comoqustica; se observaron preparaciones frescas al microscopio decontraste de fases a 400 y 1000 aumentos, siguiendo las clavestaxonmicas de Page (1988).

    RESULTADOS

    Con los resultados obtenidos se calcul la media geomtrica,valor mnimo y valor mximo de los coliformes totales y fecales

    En relacin a las medias geomtricas de los coliformes totales,todos los pozos presentaron contaminacin, aunque slo uno deellos con 107 UFC/100 mL, tres con 12, 14 y 16 y el resto oscilentre 1 y 5 UFC/100 mL. Las medias geomtricas de coliformesfecales fueron de 0 en 4 pozos; uno present contaminacin alta(107 UFC/100 mL), dos con 10 y 16 y el resto oscil entre 1 y 3UFC/100 mL. Los coliformes totales y fecales mostraron una

    amplia correlacin entre ellos (0.9).

    En relacin a la variacin espacial, se observ con las mediasgeomtricas (Fig. 2) que el pozo ms contaminado fue elnmero 3, seguido por los pozos 1, 2, 7 y 12. Los menoscontaminados fueron 4, 5, 8, 9 y 10.

    http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188-49992009000400005&script=sci_arttext#f2http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188-49992009000400005&script=sci_arttext#f2
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    De acuerdo a la variacin temporal, se not que lacontaminacin por coliformes totales y fecales ms alta sepresent en los meses de abril y julio (Fig. 3). Esos mesescoinciden con las pocas de periodos vacacionales, en los cuales

    probablemente se incremente la poblacin ambulante(visitantes) y con ello las descargas residuales y su infiltracin alsuelo.

    Con respecto a las amibas de vida libre, solamente en 18.9 %del total de muestras analizadas no se detectaron estosmicroorganismos. Se observ que en 10 de los pozos sepresentaron amibas en todos o casi todos los meses, ysolamente en los pozos 4 y 5 se detectaron amibas en 5 y 6meses respectivamente (Cuadro II).

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    Se aislaron 22 especies pertenecientes a 16 gneros; el gneroamibiano que ms se presento fue Hartmannella con 38 % defrecuencia (Cuadro III). De las amibas que se han reportadocomo patgenas, se detectAcanthamoeba con baja frecuencia(6.7 %) y con dos especies:A. polyphaga y A. royreba. Laamiba aislada del gnero Naegleria, por las caractersticas de suquiste, probablemente pertenezca a la especie N. gruberi, queno se ha reportado como patgena (Page 1988, Bonilla yRamrez 2008).

    En el pozo 2 se encontr el mayor nmero de aislamientos

    amibianos, en tanto que en los pozos 4, 5 y 10 se presentaronlos ms bajos (Fig. 4). Con respecto a la variacin temporal de

    http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188-49992009000400005&script=sci_arttext#c3http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188-49992009000400005&script=sci_arttext#f4http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188-49992009000400005&script=sci_arttext#c3http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188-49992009000400005&script=sci_arttext#f4
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    las AVL, se observaron los nmeros ms altos en diciembre yenero y el ms bajo en abril (Fig. 5).

    Los parmetros fisicoqumicos tuvieron muy poca variacindurante el perodo de estudio. El pH se mantuvo cercano a laneutralidad en un intervalo promedio de 6.7 a 7.3, latemperatura fue de 25.1 a 28.0 C y el oxgeno disuelto de 2.9a 4.8 mg/L (Cuadro IV). No se encontr ninguna correlacinsignificativa entre las AVL con los coliformes totales y fecales ylos parmetros fisicoqumicos. Tampoco se observ diferencia enla frecuencia o riqueza especfica de las amibas en los pozos porla presencia de las bacterias coliformes.

    http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188-49992009000400005&script=sci_arttext#f5http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188-49992009000400005&script=sci_arttext#c4http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188-49992009000400005&script=sci_arttext#f5http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188-49992009000400005&script=sci_arttext#c4
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    DISCUSIN

    En general, el agua de los pozos present contaminacinbacteriolgica: en todos los pozos se encontraron coliformestotales y en 9 de ellos se detectaron coliformes fecales. Enconsecuencia, de los trece pozos analizados, cinco presentaron

    medias geomtricas bajas (de 0.56 a 1.04 UFC/100 mL paracoliformes totales y de 0.31 a 0.79 UFC/100 mL para coliformesfecales), mientras que un pozo tuvo una media geomtrica muyalta (107 UFC/100 mL) para ambos grupos de indicadores. Elhecho de que en uno o ms meses se presentara contaminacinpor coliformes totales en los pozos sugiere que el acufero yaest siendo afectado por la contaminacin urbana.

    Una de las caractersticas principales de la zona es la falta dedrenaje y aunque gran parte del uso del agua es agrcola, otraparte significativa es para uso domstico; de ah la importanciade que no se deteriore su calidad.

    De acuerdo con los Criterios Ecolgicos de Calidad del Agua(SEDUE 1989), aquellos cuerpos de agua que pueden serutilizados para proveer agua para consumo humano, desde elpunto de vista bacteriolgico, deben presentar un mximo de1000 UFC de coliformes fecales/100 mL para considerarse comofuente de abastecimiento de agua potable o riego agrcola. Losvalores de coliformes fecales presentados en los pozos seencuentran por debajo de dicho lmite, por lo que el agua esadecuada como fuente de suministro. Si consideramos que elagua pasa por un dosificador de cloro antes de llegar al pblicousuario, cumple conlaNOM127SSA11994 (SSA 1994), en la

    cual tanto los coliformes totales como los fecales deben estarausentes.

    La presencia de coliformes y amibas de vida libre en el acufero,aunque sea en bajo nmero, indica que los microorganismospueden estar presentes en el agua subterrnea profunda y queestos sistemas acuticos pueden soportar una comunidadmicrobiolgica. Lo anterior es importante porque hasta hacerelativamente poco tiempo se consideraba que la posibilidad deque ocurrieran procesos biolgicos en el agua subterrnea erapoca y no significativa (Gerba y Bitton 1984).

    El hallazgo de amibas en el acufero contribuye al conocimientode la biologa del agua subterrnea: aunque se han realizadoalgunos estudios acerca del transporte y sobrevivencia de lasbacterias y virus en el suelo y agua subterrnea (Craun 1984,Gerba y Bitton 1984, Bitton y Harvey 1992, Chapelle 1993,Zelikson 1994, Price 2007), los estudios sobre otros gruposbiolgicos como los protozoos son escasos (Novarino etal. 1997,Ramrez et al. 2001).

    El nmero de aislamientos amibianos relativamente alto que seobtuvo en el pozo 2 puede deberse a que se encuentralocalizado dentro de una empresa avcola. Es posible que sta

    aporte una importante contaminacin tanto biolgica comoorgnica al agua subterrnea a travs de la disposicin de sus

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    efluentes de agua de desecho en el suelo, la cual es una de lasprincipales fuentes de contaminacin microbiolgica del aguasubterrnea (Gerba y Bitton 1984, Keswick 1984, Field y Barber1994, Wallach 1994).

    De las amibas detectadas, Hartmannella el gnero ms

    frecuente (38.1 %), Vannella (4.33 %) y Vahlkampfia (6.39%) se han encontrado asociadas a casos de encefalitis yqueratitis en humanos, pero no se ha comprobado su papelcomo agentes causantes de dichas enfermedades (Aitken et al.1996, Centeno et al. 1996, Dua et al. 1998, Inoue et al. 1998,Michel et al. 2000, Lorenzo et al. 2007, Scheid 2007).

    La baja frecuencia con que se encontr el gneroAcanthamoeba, y el nmero de aislamientos amibianosencontrados, contrasta con lo reportado en acuferos con mayorcontaminacin orgnica, en los que este gnero se haencontrado hasta en 67.3 % y el nmero de aislamientos ha

    sido mayor (Ramrez et al. 2001). Esto concuerda con loobservado por Bitton y Gerba (1984), en el sentido de que enacuferos de aguas limpias, el nmero de protozoarios poda serbajo o an cero, mientras que en acuferos contaminadosorgnicamente su abundancia era generalmente ms alta.

    No se observaron variaciones temporales importantes detemperatura, pH y oxgeno disuelto en el acufero, lo que sealala mayor estabilidad de las condiciones ambientales de estossistemas con respecto a los superficiales (Zoller 1994). Tampocose observ una variacin espacial importante de los parmetrosfisicoqumicos.

    Los valores de pH y oxgeno disuelto estuvieron dentro de losreportados para la presencia tanto de las amibas de vida libreno patgenas como patgenas, con un pH cercano a laneutralidad y concentraciones mnimas de oxgeno disuelto de 2mg/L. Sin embargo, la temperatura del agua no favoreci unapresencia mayor de las amibas patgenas, especialmente deNaegleria fowleri, debido a que prefieren temperaturas porencima de los 30 C (Visvesvara et al. 2007, Bonilla y Ramrez2008).

    A pesar de que la mayora de las amibas aisladas del acufero no

    han sido reportadas como patgenas, hay que tener precaucincon aqullas en que existe duda acerca de su papel comopatgenos, como es el caso de Hartmannella, Vahlkampfia yVannella, por lo que no se debe de descuidar la desinfeccin quese aplica al agua antes de ser distribuida a los usuarios. Unaconcentracin de cloro libre residual de 1.5 mg/L es suficientepara inhibir la presencia de estos gneros amibianos, la cual esla concentracin mxima que debe de tener el agua paraconsumo humano. Sin embargo, otras amibas como las delgneroAcanthamoeba, son ms resistentes al cloro y serequiere de una concentracin mnima de 2 mg/L (SSA 1994,Bonilla et al. 2004).

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    Tambin se debe tomar en cuenta que, aunque la va de entradaprincipal al organismo humano de este grupo de amibas es porlas fosas nasales durante la natacin, se han reportados algunoscasos de meningoencefalitis amibiana en los que el pacientecontrajo la enfermedad por el contacto con agua potablecontaminada, al enjuagarse enrgicamente durante el lavado de

    la cara y al estar jugando con el agua de una manguera; enambos casos, la inoculacin tambin fue por las fosas nasales(Visvesvara et al. 2007, Bonilla y Ramrez 2008).

    La presente investigacin contribuy al conocimiento de lamicrobiologa del agua subterrnea, especialmente del grupo delas amibas, que ha sido poco estudiado.

    Es probable que la presencia de asentamientos humanos,carentes de servicios sanitarios y drenajes adecuados, estinfluyendo en el deterioro que se empieza a observar en lacalidad del agua del acufero. Esto tambin se puede deber en

    parte al incumplimiento de las especificaciones en laconstruccin de los pozos (SEMARNAT 1996a) y a la deficienteproteccin de los mismos (SEMARNAT 1996b).

    A pesar del tipo de roca con alta y media permeabilidad quepresenta el acufero, se puede concluir que la capacidad delsuelo para retener los contaminantes provenientes de lasdescargas de las aguas residuales, como es el caso de lasbacterias que tienen carga negativa y pueden interactuar conlas partculas de suelo cargadas positivamente, permite que elacufero mantenga todava una buena calidad microbiolgica.

    AGRADECIMIENTOS

    Al Programa PAPCA 20062007 de la FES Iztacala, UNAM, por elapoyo econmico otorgado para la realizacin de estainvestigacin.

    A la Comisin Nacional del Agua, Gerencia de AguasSubterrneas, Subgerencia de Explotacin y MonitoreoGeohidrolgico y a la Subdireccin de Aguas Subterrneas, de laDireccin Tcnica del Organismo de la Cuenca Balsas, por elapoyo y facilidades brindadas para la realizacin de esteestudio.

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    Elabora un reporte a travs de un documento de texto en donde analices la

    problemtica

    dada en el medio acuoso.

    Recuerda que este reporte deber contener las siguientes caractersticas:

    Portada

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    Introduccin de la problemtica del agua.

    Justificacin del estudio de caso.

    Marco terico de los contaminantes, transporte y difusin as como de

    metodologas

    a usar.

    Desarrollo, el cul contendr ciertas caractersticas:

    o Identificacin de los tipos de contaminantes.

    o Transporte y difusin de dichos contaminantes.

    o Metodologas de remediacin que se pueden aplicar.

    o Normas utilizadas para la determinacin de la muestra de agua.

    Hiptesis de la solucin al tratamiento de remediacin a dicha problemtica

    del medio

    acuoso para evitar o disminuir el impacto ambiental.

    Resultados

    Anlisis de resultados

    Conclusiones

    Fuentes consultadas, estilo APA.

    4. Guarda y sube a la seccin de Tareas con la nomenclatura

    QAM_U2_A5_XXYZ y espera la

    retroalimentacin de tu Facilitador(a).