MICROBIOLOGIA DEL AGUA

Microbiologa del aguaDel total del Agua del Mundo: 3% es Agua Dulce . 97 % se encuentra en ocanos y mares.

De ese 3% de Agua Dulce: 79% est en la cresta de los glaciares. 20% se encuentra en aguas subterrneas. 1% se halla en las superficies accesibles. De ese 1% en las superficies accesibles: 52% se encuentra en lagos. 38% se halla en la humedad del suelo. 8% es agua contenida en la atmsfera. 1% es agua que est en los organismos vivientes. 1% est en ros y arroyos.

CONTAMINACIN DEL AGUALa polucin tiene lugar cuando compuestos o microorganismos indeseables penetran en el ambiente acutico y cambian sus propiedades.Se modifica entonces el equilibrio, producindose una variacin en la distribucin y composicin de la comunidad.

IMPORTANCIA DEL AGUAIndispensable para la vida:PlantasAnimalesHumanosIndispensable para el hogar:BebidaCocinarLavarHigieneIndispensable para la ganadera:BebederosRiego de pastos.Indispensable para la agricultura:RiegoAgroindustriaIndispensable para la industria:MineraCurtiembresHidroenergaUso municipal:RiegoUso medicinal:Aguas termales.Aguas minerales.Deporte y recreacin:Acuicultura:Piscicultura

El agua limpia y potable es esencial para la salud pblica.La calidad del agua puede fcilmente alterarse por la contaminacin con microorganismos patgenos que ocasionan enfermedades graves.VirusBacteriasAlgasProtozoosHongos microscpicos.Habitan en:Aguas naturales.Aguas dulcesEstuariosAguas saladasAguas termales10Los microorganismos del agua pueden ser:INDGENASTRANSITORIOSCaractersticos de la masa de agua natural.Entran al agua en forma intermitente, procedentes de:El aire.El suelo.Procesos industriales.Procesos domsticos.PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN EL AGUA

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Reciclaje de nutrientes por microorganismosSon la base de las cadenas trficas acuticas.Reciclan la materia hacindola disponible para otros organismos.Mineralizacin.Produccin de protena microbiana.Mayor productividad por metro cuadrado en el agua que en el suelo.Papel de los microorganismos en el reciclaje de nutrientes.

Bacterias que causan cambios organolpticos en el aguaBacterias que obstruyen conductos de aguaPrincipalmente: ferrobacterias y sulfobacterias.

FerrobacteriasFilamentosasOxidan carbonato ferroso Hidrxido frrico4FeCO3 + O2 + 6H2O 4FeOH + 4CO2 + 40 calSolubleInsoluble,precipita .SulfobacteriasOrigen: hidrotermal y volcnico.Caractersticas de aguas polucionadas ricas en H2S.Intervienen en procesos de descomposicin orgnica:Oxidando el H2S.Liberando E para biosntesis.Thiothrix spp, Beggiatoa spp (anaerobias facultativas, principales causantes de obstrucciones) H2S + 1/2 O2 ________________> S + H2O + 41 cal

Bacterias que producen color en el aguaBacterias que al oxidar Fe++ y Mn++ producen indirectamente alteraciones de color en el agua. La produccin de color en el agua es importante en abastecimientos provenientes de pozos. El hierro contenido en sus aguas promueve la actividad oxidante de las bacterias.Crenothrix, Leptothrix, GallionellaObtienen energa oxidando Fe++ (soluble)Fe+++ (insoluble)Coloracin pardo bermelln en el agua.Bacterias que producen olor y sabor en el aguaOrigen del olor y del sabor: bacterias y otros microorganismos. Olor intenso en el agua. Productos de descomposicin de bacterias anaerobias:MercaptanosGas sulfhdrico.Subproductos aminados.cidos grasos, etc.El saborSe acenta con la cloracin, especialmente si es producido por compuestos fenlicos.DesechosMicroorganismos (bacterias). Sabor en el agua.Actinomycetos (bacterias): promueven la descomposicin de:Plantas acuticas.Algas (Anabaena, Oscillatoria, Aphanizomenon, diatomeas).Utilizan su nitrgeno a expensas del cual aumentan sus poblaciones.Olor y sabor en el agua.Streptomyces (bacterias) produce olor a tierra en:el aguael sueloen cultivo.El cloro libre intensifica este olor.Producen olor y sabor en el agua:Crenothrix (ferrobacteria)Beggiatoa (Sulfobacteria)

Origen de la flora microbiana en el aguaOrigen de la flora microbianaLa flora del agua atmosfrica es proporcionada por el aire y es lavada con la lluvia en las partculas.La flora de las aguas subterrneas es afectada por procesos de filtracin.La flora de las aguas superficiales es aportada peridicamente desde:el aireel arrastre superficial de tierra.de vertimientos domsticos e industriales.

Distribucin de los microorganismos en el medio acutico

Los microorganismos pueden estar a cualquier profundidad.Hasta en las fosas ocenicas.

Las capas superiores y los sedimentos del fondo albergan las mayores poblaciones de microorganismos, particularmente en aguas profundas.Microorganismos planctnicos (en susupensin).

Floracin: crecimiento excesivo, explosivo.Dan color aparente al agua: rojo, pardo, verde, mbar, amarillo.Oscillatoria erytrea Mar RojoMicroorganismos bentnicos (en el fondo).

Algunos forman biopelculas.

Microorganismos planctnicos y bentnicos( fotosntticos y hetertrofos).Plancton: Fottrofas y hetertrofas

Epiliton: hetertrofas bentnicas sobre partculas.Bentos: Fottrofas y hetertrofas.Bentos: hetertrofas, muchas anaerbicas.ZONA LITORALZONA PROFUNDASedimentacinZONA LIMNTICANivel de compensacinOxidantes del AzufreSistema fluvialMara Cecilia Arango JaramilloAguas bien aireadas, metabolismo oxidativo. Gran variedad cualitativa pero no cuantitativa de especies.Dominio de las algas verde-azuladas, flagelados y bacterias micro aerfilas.Produccin de CH4, FeS. Etapas terminales: ausencia de eucariotas excepto protozoos anaerobios (Bodo spp.), y ocasionalmente metazoos como Tubifex spp. Muy pocas especies.Potencial de oxidoreduccinPredominio de bacilos gram-negativos anaerobios facultativos. Reduccin de N03-. Reduccin de Mn y de Fe(lll). Poblaciones de diatomeas y clorofceas.Cesa la nitrificacin, produccin de H2 y productos de la fermentacin. Reduccin de S04 2- Afloramiento de bacterias fototrficas que crecen con H2S.Produccin de FeS a partir de Fe (lll) reducido. Predominio completo de anaerobios y desaparicin de microaerfilos y la mayora de anaerobios facultativos35Potencial de oxidoreduccinBacilos gram-negativos, especialmente desnitrificantes tales( Pseudomonas). Diatomoeas (Nitzschia, Synedra). Chlorophyceae filamentosas (Stigeoclonium, etc.). Algas verde-azuladas (Calothrix)Bacilos gram-negativos (Pseudomonas, Alcaligenes, Achromobacter, etc.). Ficomicetos acuticos, hifomicetos, bacterias apendiculadas. Diatomeas (Pinnularia, Navicula), Chlorophyceae no mviles (Ankistrodesmus, Staurastrium, etc.).Desulfovibrio, anaerobios estrictos (Clostridium etc.). Oxidantes del S microaerfilos incoloros (Beggiatoa) inicialmente en los estratos superiores. Bacterias fototrficas (Chromatium, etc.).Algas verde-azuladas (Oscillatoria, Phormidium) bacilos gram-negativos (Pseudomonas, etc.). Bacterias microaerfilas (Spirillum), Flagelados (Chlamydomonas, Euglena, etc.).Hongos del alcantarillado (Sphaerotilus, Leptomitus, etc.).Desulfovibrio, metangenos, anaerobios estrictos.Los microorganismos pueden contribuir a la contaminacin de diversas maneras: Produciendo enfermedades.Creando una biomasa estticamente desagradable.Generando metabolitos txicos.

Enfermedades producidas por microorganismos acuticosBacterias:ColiformesEstreptococos fecalesEspecies de Bacillus, Proteus, Clostridium, Thiothrix, Thiobacillus,etc. Patgenos causantes de infecciones del tracto intestinal.En reas de polucin domstica predominan:

Los microorganismos en el agua pueden afectar la salud de personas, animales, plantas y otros organismos.Organismos patgenos transportados por el agua

Si hay fecales en el agua de consumo, hay posibilidad de:Fiebre tifoidea:Salmonella tiphi, otras salmonelas.Transmisin por alimento y eventualmente por el agua.CleraVibrio choleraeEndmica en Asia: nios.Epidmica en Amrica: adultos y nios.Disentera amebiana:Entamoeba hystolitica.agua y alimentos.Disentera bacilar o shiguelosis:Shiguella spp.Mayor susceptibilidad en nios de 1 - 4 aos.Hepatitis A o hepatitis viral infecciosa:Persona a persona.AlimentosAguaMoluscos contaminados.Parasitosis:TeniasscarisTricocfalosMara Cecilia Arango JaramilloEn aguas recreacionales con ms de2500 coliformes/100ml, pueden aparecerinfecciones de ojos, nariz, odos y garganta.Otras enfermedades:PoliomielitisGastroenteritis viral y por Escherichia coli.DermatomicosisPropagacin de virus humanos en el aguaExcretas humanasHOMBREImpregnacin de suelosAbono con lodos de depuradorasAguas residualesMaresRos y lagosAgua de riegoAgua subterrneaMariscosRecreacinAgua potableVerdurasAerosolesLos lodos son los subproductos obtenidos en las estaciones de tratamiento de las aguas residuales, tanto de aguas urbanas como industriales.48Contaminacin por microorganismos patgenosLos microorganismos patgenos se encuentran en todas las aguas residuales.La utilizacin indiscriminada de los mismos cursos fluviales para:baosagua de bebiday eliminacin de residuos.Pone la poblacin en peligro,a no ser que los cauces de agua se examinen y traten minuciosamente.Para evitar las enfermedades existen:Procedimientos para examinar el agua y determinar su calidad microbiolgica.Mtodos de purificacin del agua para proporcionar agua potable y segura.Mtodos de tratamiento de aguas residuales antes de su eliminacin o reutilizacin.Procedimientos para examinar el agua y determinar su calidad microbiolgica.El aislamiento de un microorganismo patgeno constituira la prueba irrefutable de peligro potencial.Pero pueden estar en nmero tan exiguo que su aislamiento sea difcil y no adecuado como sistema de "alarma". Los procedimientos actuales de anlisis del agua se basan en que: la mayora de los microorganismos patgenos alcanzan cauces como resultado de la contaminacin fecal.Detectarla a bajos niveles es la mejor garanta para preservar la potabilidad de las reservas de agua.La contaminacin fecal puede ser demostrada mediante la deteccin en el agua de bacterias que estn presentes en nmeros muy elevados en el contenido intestinal del hombre y de otros animales. "Prueba de la Determinacin de Coliformes: nica prueba microbiolgica estatutaria vigente en muchos pases del mundo.55La contaminacin fecal puede ser demostrada mediante tcnicas muy sensibles por la deteccin en el agua de determinadas bacterias que estn presentes en nmeros muy elevados en el contenido intestinal del hombre y de otros animales. La nica prueba microbiolgica estatutoria vigente en Gran Bretaa y en otros muchos pases del mundo es la "Prueba de la Determinacin de Coliformes". Generalmente consiste en el mtodo del MPN realizado en medio lquido. En consecuencia, cualquier cambio en los nmeros normales de los organismos coliformes sera considerado significativo y merecedor de investigaciones ulteriores. Un microorganismo coliforme se define como un bacilo gram-negativo, oxidasa negativo, no esporulado que puede crecer aerbicamente en un medio conteniendo sales biliares, y que es capaz de fermentar la lactosa en 48 horas, produciendo cido y gas a 37C. Esta definicin abarca una variedad de bacterias intestinales, incluyendo Escherichia coli, Citrobacter, Klebsiella y Enterobacter spp. Aunque probablemente E. coli este confinada al tracto intestinal, no es raro encontrar otras coliformes en aguas no contaminadas, de manera que se acostumbra a realizar una prueba especfica para E. coli si la muestra posee un recuento de coliformes sospechosamente elevado.

Un examen bacteriolgico estricto no garantiza de forma completa que la muestra de agua se encuentre necesariamente libre de otro tipo de patgenos (tabla 1), ya que stos pueden poseer caracteristicas de su pervivencia distintas. No existen lmites oficiales mximos para los virus, ni muchos laboratorios analizan rutinariamente las muestras para su aislamiento, en gran parte debido a que las tcnicas necesarias son sofisticadas, difciles y laboriosas. Se han dado casos en que aguas potables que estaban "exentas" de bacterias produjeron brotes de enfermedades virales, tales como hepatitis y gastroenteritis vricas, pero la transmisin de virus (y de otros patgenos no bacterianos) no se considera un problema grave en los pases desarrollados. En resumidas cuentas, la fiabilidad del examen bacteriolgico depende en gran medida de la existencia de otros tipos de enfermedades que se sospecha sean transmitidas a travs del agua. Un incremento general en la incidencia de las mismas exigira rpidamente el uso de otros anlisis ms complicados.

Un examen bacteriolgico estricto no garantiza completamente que la muestra de agua se encuentre necesariamente libre de otro tipo de patgenos que tengan caractersticas de supervivencia distintas.Un incremento general en la incidencia de un patgeno exigira rpidamente el uso de otros anlisis ms complicados.Microorganismos indicadores de la calidad del aguaEn el anlisis rutinario de aguas no se aislan patgenos porque:

Podran no aparecer en muestras de laboratorio pues:Tienen acceso en forma espordica.No sobreviven en el agua por mucho tiempo. Necesitan mucho tiempo para detectarse.Si estn en nmero muy pequeo no se pueden detectar por mtodos de laboratorio.Se usan microorganismos indicadores:Su presencia en el agua prueba que est polucionada con material fecal de personas o animales de sangre caliente.Se encuentran slo en aguas polucionadas.Y cuando estn presentes en el agua indican que hay patgenos.Mtodo de determinacin del nmero de grmenesNmero de grmenes: Nmero de unidades formadoras de colonias totales o de una especie determinada en un gr o en 1 ml de material investigado bajo condiciones de cultivo definidas

Mtodos de determinacin del nmero de grmenes:Mtodos del nmero ms probable (NMP).Mtodo de filtro de membrana.Mtodo de la placa vertida.Mtodo de ttulo.Mtodo del nmero ms probableParalelamente varias series decimales de dilucin (mnimo tres) en medio de cultivo lquido.Nmero de tubos con crecimiento NMP, tablas de McRady, 100 ml de muestra.

Mtodo de filtro de membranaFiltro estril sobre unidad de filtracin de 0.45.Se filtra cierto volumen de agua: bacterias quedan retenidas.El filtro se coloca sobre soporte absorbente saturado con el medio adecuado. Incubar en cajas de petri especiales que permiten acomodar el soporte y el medio adecuado.Desarrollo de colonias sobre el filtro.Ventajas:Examinar grandes volmenes de agua.Ms rpidas que tcnicas de tubo.Estimacin cuantitativa de tipos de bacterias (coliformes, etc.).Limitacin Aguas con muchos slidos disueltos o suspendidos.

NMP = #coliformes x 100/ vol filtrado

Contaminacin debida a materia orgnica demandante de oxgeno:La materia orgnica biodegradable de origen domstico, agrcola o industrial puede marcar cambios en un cuerpo de agua. Principalmente como consecuencia de la alteracin en el equilibrio de O2 de agua.64Contaminacin debida a materiales carbonceos demandantes de oxgeno

El material carbonceo biodegradable de origen domstico, agrcola o industrial puede marcar cambios en el valor recreativo de un curso fluvial, principalmente como consecuencia de la alteracin en el equilibrio de O2 del ambiente inmediato. El O2 tiene una solubilidad en el agua relativamente baja (9,8 ppm (mg/l) a 20C), y la actividad microbiana puede deplecionar con rapidez el O2 disuelto. El ciudadano medio est al corriente de la secuencia de hechos que tienen lugar en estas condiciones, desde la desaparicin inicial de los peces a concentra- ciones de O2 de aproximadamente 4 ppm, hasta las etapas terminales, donde el ro se convierte en una cinaga negra pestilente, carente de cualquier forma de vida superior. Es posible predecir el contenido de compuestos carbonceos biodegradables que un determinado curso fluvial es capaz de asimilar, siempre que se conozcan las velocidades de flujo, los factores de dilucin, temperatura, etc, as como la "actividad" del material que se introduce. Para determinar si es permisible o no verter un efluente en un punto determinado se emplean profusamente modelos matemticos con respecto al posible efecto del depsito de residuos en los estuarios y ros.

A fin de calcular la "actividad" o contenido carbonceo de un efluente particular con relacin a su demanda de oxgeno, se aplican una variedad de procedimientos, incluyendo la prueba del dicromato de la Demanda Qumica de Oxgeno (COD Chemical Oxygen Demand) utilizada en EE.UU., y la relativamente equivalente de los valores de Permanganato (Permanganate Values), en uso en Gran Bretaa. Ambas pruebas determinan la totalidad del material carbonceo, incluyendo compuestos escasamente y no biodegradables. Tales estimaciones pueden ser vlidas, particularmente en el anlisis de los efluentes industriales, pero dado que los efectos ms importantes en un curso fluvial son con frecuencia una consecuencia de la actividad biolgica, es ms apropiado realizar una estimacin del material carbonceo en relacin a su efecto biolgico. La prueba de la Demanda Biolgica de Oxgeno en 5 das (BOD o BOD5 - (Biological Oxygen Demand) es de uso generalizado. Se procede llenando completamente unos receptculos patrones con las muestras de agua e incubndolas en la oscuridad a 20C durante cinco das. El O2 disuelto se determina al comienzo y al final del perodo de incubacin, y el cambio en la concentracin del mismo entre ambas mediciones (por la transformacin aerobia de los compuestos carbonceos por la microflora indgena) es la BOD de esa muestra en particular. Dado que las aguas aireadas de forma ptima tienen una concentracin de O2 disuelto de slo 9,8 ppm a 20C, se han de realizar diluciones apropiadas de la muestra. En las aguas con elevadas concentraciones de NH4 + se puede registrar una determinada cantidad de demanda litotrfica de O2, debido a las bacterias nitrificantes, pero esto se puede evitarse utilizando un inhibidor apropiado de la nitrificacin. En la prctica, la BOD est indicada en particular para examinar los efluentes domsticos, de composicin relativamente constante. Al analizar los residuos industriales no es extrao observar irregularidades en el ritmo de ingreso del O2 disuelto, de forma que la demanda de O2 no se realiza en 5 das, y los efectos biolgicos pudieran ser subestimados. Las mediciones de la demanda qumica del oxgeno son, por lo tanto, en especial importantes en estos efluvios.

El O2 tiene una solubilidad en el agua relativamente baja (9,8 ppm (mg/l) a 20C), y la actividad microbiana puede consumir con rapidez el O2 disuelto.

DBO (Demanda Biolgica de Oxgeno): Cantidad de oxgeno requerido por las bacterias, para descomponer la materia orgnica bajo condiciones aerbicas.Condiciones aerbicas + 200C + nmero suficiente de bacterias.La materia orgnica es descompuesta en CO2 y agua.Tiempo que tarda la materia orgnica en descomponerse: 10 das.En la prctica cinco das, perodo en el cual se descompone entre el 70 - 80% de la materia orgnica. En este caso a la prueba se le nombra DBO5La prueba de DBO permite:Conocer la contaminacin de un cuerpo de agua con aguas residuales domsticas o industriales, en trminos del oxgeno que requieran para oxidar la materia orgnica que llevan en solucin, bajo condiciones aerbicas.

Estas pruebas son de rutina en:Las plantas de purificacin de agua

Para hacer este bioensayo se requiere:Proteger las muestras para evitar la aireacin.

Segn los mtodos APHA-AWWA, diluir con agua destilada las muestras con mucha materia orgnica, para garantizar la oxigenacin, debido a la poca solubilidad del O2 (9 mg/l a 200C ). Aguas naturales muy limpias no necesitan dilucin.

No deben existir txicos en el agua.

Las condiciones ambientales y el nivel de nutrientes para las bacterias deben ser apropiados.Standard Methods for the Examination of Water and WastewaterStandard Methods for the Examination of Water and WastewaterSince 1905,Standard Methods for the Examination of Water and Wastewaterhas represented "the best current practice of American water analysts." This comprehensive reference covers all aspects of water and wastewater analysis techniques.Standard Methodsis a joint publication of the American Public Health Association(APHA), the American Water Works Association(AWWA), and the Water Environment Federation(WEF).

69Mara Cecilia Arango JaramilloMtodo de medicin del DBOSi hay necesidad, se diluye la muestra.Ajustar la temperatura a 200C.Airear la muestra, por agitacin, hasta alcanzar nivel de saturacin.Llenar con la muestra dos o ms botellas Winkler.A una de las botellas se le mide oxgeno, las dems se dejan en incubacin por 5 das a 200C.Al final de este tiempo, se mide el oxgeno presente.Se resta el valor obtenido en la muestra analizada el primer da.La diferencia en la en la cantidad de oxgeno equivale al valor de DBO presente en la muestra.Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater

Mtodos de purificacin del agua para proporcionar agua potable y seguraTratamiento de coagulacin - sedimentacin

Se espera que con este tratamiento se remuevan entre el:40 - 50% de la DQO (Demanda Qumica de Oxgeno).80 - 90 % de slidos suspendidos, incluyendo los microorganismos.72This facility is adapted to most types of business such as steel, machine, and metal goods manufacturing industries, plating business, dyeing business and paper and pulp manufacturing industry.Costos de la coagulacin - sedimentacin : Aunque el rea de establecimiento es ms pequea que la de los tratamientos biolgicos, los equipos son costosos. Los costos de operacin tales como coagulantes, control permanente de pH y energa son relativamente altos.Adaptable a:Tratamiento de aguas de abastecimiento.Tratamiento de aguas residuales de la mayora de las industrias desde la metal - mecnica a las de pulpa y papel.

Tratamiento convencionalAgua crudaCribadoSedimentacinCmara de mezcla del floculanteCmara de floculacinCanales de sedimentacinClarificadorCloracinAlmacenamientoDistribucinSe debe disponer de metodologas adecuadas para conseguir agua de calidad, as como de protocolos para valorar la efectividad de los tratamientos qumicos y biolgicos empleados para la potabilizacin del agua.Para qu se hacen los anlisis de agua:Para evaluar la calidad de las aguas de abastecimiento domstico a nivel urbano y rural.

Para evaluar la calidad de las aguas costeras y aguas dulces destinadas a recreacin.

Para detectar la influencia de los pozos spticos o desages cloacales ubicados en la cercana de la lnea de costa y de ros.Para analizar los aportes de los pluviales a la carga bacteriana del cuerpo receptor.Para cuantificar la influencia de descargas puntuales importantes, como plantas de tratamiento de lquidos cloacales e industriales.

Anlisis Bacteriolgico del AguaDeterminar la calidad microbiolgica del agua potable por recuento de aerobios mesfilos, investigacin de coliformes totales y fecales, y determinacin de la presencia de Pseudomonas aeruginosa.

Segn el CAA (Cdigo Alimentario Argentino), las caractersticas microbiolgicas a estudiar son: - bacterias aerobias mesfilas, cuyo recuento refiere a la calidad general del agua potable, - bacterias coliformes totales (Enterobacter, Citrobacter, Klebsiella y Escherichia coli) que son consideradas indicadores de contaminacin fecal. Las tres primeras pueden tener origen ambiental. Sin embargo, - E. coli, considerada dentro de coliformes fecales, proviene del hbitat intestinal humano o animal, y su presencia en agua es inadmisible. - Pseudomonas aeruginosa es un patgeno sensible a la cloracin, que debera estar ausente si el agua de bebida es adecuadamente clorada.En general se asume que la presencia de coliformes en una muestra de agua indica contaminacin fecal y hace que dicha agua no sea apta para el consumo humanos = AGUA NO POTABLE.

Relaves Mineros (Metales Txicos)Yacimientos (Rocas molidas y barro)

Compuestos minerales txicoscidoslcalisPlsticosPesticidasAbonos sintticosDetergentesPetrleoAceitesGases de Azufre y Nitrgeno

BacteriasVirusProtozoos

Escherichia EnterovirusEntamoeba

SalmonellaHepatitis AAcanthamoeba

ShigellaAdenovirusGiardia

VibrioCoxsackie A y BSchistosoma

LeptospiraReovirus

MycobacteriumParvovirus