María Cecilia Arango Jaramillo Microbiología del agua María Cecilia Arango Jaramillo.

María Cecilia Arango Jaramillo

MicrobiologíaMicrobiología del agua del agua



Virus Bacterias Algas Protozoos Hongos

microscópicos

Habitan en: Aguas naturales Aguas dulces Estuarios Aguas saladas Aguas termales


Los microorganismos del agua son:

INDÍGENAS TRANSITORIOS

Característicos de la masa de agua natural

Entran al agua en forma intermitente, procedentes de:•El aire•El suelo•Procesos industriales•Procesos domésticos


PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN EL

AGUA


Reciclaje de nutrientes Reciclaje de nutrientes por microorganismospor microorganismos


Son la base de las cadenas tróficas acuáticas

Reciclan la materia haciéndola disponible para otros organismos– Mineralización– Producción de proteína microbiana

Mayor productividad por metro cuadrado en el agua que en el suelo.

Papel de los microrganismos en el reciclaje nutrientes


Bacterias que causan cambios organolépticos

en el agua


Bacterias que obstruyen conducciones de agua

Principalmente:

ferrobacterias y sulfobacterias


FerrobacteriasFilamentosasFilamentosasOxidan carbonato ferrosoOxidan carbonato ferroso Hidróxido férricoHidróxido férrico

4FeCO3 + O2 + 6H2O 4FeOH + 4CO2 + 40 calSoluble insoluble

precipita en la

membrana celular

En medio ácido + ferrocianato de K azul de prusia


Hábitat de las ferrobacterias:

Grandes depósitos geológicos de Fe

Canalizaciones y conducciones donde frecuentemente produce obstrucciones

El FeOH precipitado forma costras en el interior de tuberías de hierro en aguas ricas en este elemento


Sphaerotilus: No es ferrobacteria

obligada. Oxida también Mn++Mn+++

Tampoco es autótrofa obligada

Ferrobacterias:– Leptothrix– Crenothrix– Gallionella


Sulfobacterias

Thiothrix, Beggiatoa (anaerobia

facultativa, principal causante de obstrucciones)

H2S + 1/2 O2 ________________> S + H2O + 41 cal

Origen: hidrotermal y volcánico Características de aguas

poluídas ricas en H2S Intervienen en procesos de

descomposición orgánica:– Oxidando el H2S

– Liberando E para biosíntesis


Bacterias que producen color

en el agua

Bacterias que al oxidar FeBacterias que al oxidar Fe++++ y y MnMn++++ producen producen

indirectamente alteraciones indirectamente alteraciones de color en el aguade color en el agua


La producción 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, Gallionella

Obtienen energía oxidando Fe++ (soluble)

Fe+++ (insoluble)

Coloración pardo bermellón en el agua


Bacterias que producen olor y sabor en el agua

Origen del olor y del sabor:

bacterias y otros microorganismos


Olor intenso

en el agua

Productos de descomposición de bacterias anaerobias:– Mercaptanos– Gas sulfhídrico– Subproductos

aminados– Ácidos grasos,

etc


El saborSe acentúa

con la cloración,

especialmente si es

producido por

compuestos fenólicos

Desechos Microorganismo

s (bacterias)

Sabor en el agua


Utilizan su nitrógeno a expensas del cual aumentan sus

poblaciones

Olor y sabor en el agua

Actinomycetos: Promueven la descomposición

de:– Plantas acuáticas– Algas (Anabaena, Oscillatoria,

Aphanizomenon, diatomeas)


Streptomyces produce olor a tierra en:

el agua el suelo en cultivo

El cloro libre intensifica este olor

Producen olor y sabor en el agua:

Crenothrix (ferrobacteria)

Beggiatoa (Sulfobacteria)


Origen de la flora Origen de la flora microbiana en el aguamicrobiana en el agua


Origen de la flora microbiana

La flora del agua atmosférica es proporcionada por el aire y es lavada con la lluvia en las partículas

La flora de las aguas subterráneas es afectada por procesos de filtración


La flora de las aguas aguas superficialessuperficiales llega al agua periódicamente

del aire del arrastre

superficial de tierra de vertimientos

domésticos e industriales


Distribución de los Distribución de los microorganismos en el microorganismos en el

medio acuáticomedio acuático


Los microorganismos pueden estar a cualquier profundidad

Hasta en las fosas oceánicas


Las capas superiores y los sedimentos del fondo albergan las mayores poblaciones de microorganismos, particularmente en aguas profundas


Microorganismos planctónicos

Floración: crecimiento excesivo, explosivo

Dan color aparente al agua: rojo, pardo, verde, ambar, amarillo

Oscillatoria erytrea Mar Rojo

Microorganismos bentónicos

Algunos forman biopelículas


Microorganismos planctonicos y Microorganismos planctonicos y bentónicosbentónicos

( fotosíntéticos y heterótrofos )( fotosíntéticos y heterótrofos )

Planton: Fotótrofas y hetrótrofas

Epiliton: heterótrofas bentónicas sobre partículas

Bentos: Fotótrofas y hetrótrofas

Bentos: hetrótrofas, muchas anaeróbicas

ZONA ZONA LITORALLITORAL

ZONA PROFUNDAZONA PROFUNDASedimentación

ZONA ZONA LIMNÉTICALIMNÉTICA

Nivel de compensaciónOxidantes del Azufre


Sistema fluvialSistema fluvialAguas bien aireadas,

metabolismo oxidativo. Gran

variedad cualitativa pero no cuantitativa

de especies

Dominio de las algas verde-

azuladas, flagelados y

bacterias micro

aerófilas.

Producción de CH4, FeS. Etapas

terminales: ausencia de eucariotas

excepto protozoos anaerobios (Bodo

spp.), y ocasionalmente metazoos como

Tubifex spp. Muy pocas especies.

Potencial de oxidoreducción

Predominio de bacilos gram-negativos

anaerobios facultativos.

Reducción de N03-.

Reducción de Mn y de Fe(lll) puede liberar P soluble. Poblaciones

de diatomeas y clorofíceas.

Cesa la nitrificación, producción de H2 y

productos de la fermentación. Reducción de S04 2- Afloramiento de bacterias fototróficas

que crecen con H2S.Producción de FeS a

partir de Fe (lll) reducido. Predominio completo de anaerobios y

desaparición de microaerófilos y la mayoría de anaerobios facultativos


Hay una diversidad de pruebas para intentar Hay una diversidad de pruebas para intentar supervisar la calidad del aguasupervisar la calidad del agua

No se utiliza la enumeración de bacterias de cada comunidad, porque:

Es difícil por los métodos sofisticados que requiere

La comunidad bacteriana varían mucho y rápido ante cambios ambientales.

Es más sencillo identificar y enumerar pequeños invertebrados bénticos o algas perifíticas.


Aguas residualesAguas residuales

La polución tiene lugar cuando compuestos o microorganismos

indeseables penetran en el ambiente acuático y cambian

sus propiedades

y con ellas se pierde el equilibrio produciéndose una variación

en la distribución y composición de la comunidad.


Los microorganismos Los microorganismos pueden contribuir a la pueden contribuir a la contaminación de contaminación de diversas maneras: diversas maneras: – Produciendo Produciendo

enfermedadesenfermedades

– Creando una biomasa Creando una biomasa estéticamente estéticamente desagradabledesagradable

– Generando Generando metabolitos tóxicos. metabolitos tóxicos.


Enfermedades Enfermedades producidas por producidas por

microorganismos microorganismos acuáticosacuáticos


Bacterias:ColiformesEstreptococos fecalesEspecies de Bacillus, Proteus, Clostridium, Thiothrix, Thiobacillus,etc.

Patógenos causantes de infecciones del tracto intestinal

En áreas de polución doméstica predominan:


Los microorganismos en el Los microorganismos en el agua pueden afectar la agua pueden afectar la salud de personas, salud de personas, animales, plantas y otros animales, plantas y otros organismosorganismos


Organismos patógenos transportados por el agua

Bacterias Virus Protozoos

Escherichia Enterovirus EntamoebaSalmonella Hepatitis A AcanthamoebaShigella Adenovirus GiardiaVibrio Coxsackie A y B SchistosomaLeptospira ReovirusMycobacterium Parvovirus


Si hay fecales en el agua de consumo, hay posibilidad de:

Fiebre tifoidea: Salmonella tiphi,

otras salmonelas Transmisión por

alimento y eventualmente por el agua

Cólera Vibrio cholerae Endémica en Asia:

niños Epidémica en

América: adultos y niños


Disentería amebiana: Entamoeba hystolitica agua y alimentos

Disentería bacilar o shiguelosis: Shiguella spp Mayor susceptibilidad en

niños de 1 - 4 años


Hepatitis A o hepatitis viral infecciosa Persona a persona Alimentos Agua Moluscos contaminados

Parasitosis: Tenias Áscaris Tricocéfalos


En aguas recreacionales con más de

2500 coliformes/100ml, pueden aparecer

infecciones de ojos, nariz, oídos y garganta

Otras enfermedades: Poliomielitis Gastroenteritis viral y

por Escherichia coli Dermatomicosis


Propagación de virus humanos en el agua

Excretas humanas

HOMBRE

Impregnación de suelos

Abono con lodos de depuradoras

Aguas residuales

Mares Ríos y lagos Agua de riego

Agua subterránea

Mariscos Recreación Agua potable Verduras Aerosoles


Contaminación por microorganismos patógenos

Los microorganismos patógenos se encuentran en todas las aguas residuales


La utilización indiscriminada de los mismos cursos fluviales para:

baños

agua de bebida

y eliminación de residuos

Pone la población en peligro

A no ser que los cauces de agua se examinen y traten

minuciosamente.


Para evitar las enfermedades existen:

Procedimientos para examinar Procedimientos para examinar el agua y determinar su calidad el agua y determinar su calidad microbiológica.microbiológica.

Métodos de purificación del Métodos de purificación del agua para proporcionar agua agua para proporcionar agua potable y segurapotable y segura

Métodos de tratamiento de Métodos de tratamiento de aguas residuales antes de su aguas residuales antes de su eliminación o reutilizacióneliminación o reutilización


Procedimientos para examinar el Procedimientos para examinar el agua y determinar su calidad agua y determinar su calidad

microbiológica.microbiológica.


El aislamiento de un microorganismo patógeno constituiría la prueba irrefutable de peligro potencial

Pero pueden estar en número tan exiguo que su aislamiento sea difícil y no

adecuado como sistema de "alarma".


Los procedimientos actuales de análisis del agua se basan en que:

la mayoría de los microorganismos patógenos alcanzan cauces como resultado de la contaminación fecal

Detectarla a bajos niveles es la mejor garantía para preservar la potabilidad de las reservas

de agua.


La contaminación La contaminación fecal puede ser fecal puede ser demostrada demostrada mediante la mediante la detección en el detección en el agua de bacterias agua de bacterias que están que están presentes en presentes en números muy números muy elevados en el elevados en el contenido intestinal contenido intestinal del hombre y de del hombre y de otros animales. otros animales.

"Prueba de la Determinación de Coliformes”:

Única prueba microbiológica estatutaria vigente en muchos países del mundo


Un examen bacteriológico estricto no garantiza completamente que la muestra de agua se encuentre necesariamente libre de otro tipo de patógenos que tengan características de supervivencia distintas.

Un incremento Un incremento general en la general en la incidencia de incidencia de un patógeno un patógeno exigiría exigiría rápidamente rápidamente el uso de otros el uso de otros análisis más análisis más complicados.complicados.


Para qué se hacen los análisis de agua:Para qué se hacen los análisis de agua:

Evaluar la calidad de las aguas de Evaluar la calidad de las aguas de abastecimiento doméstico a nivel urbano abastecimiento doméstico a nivel urbano y ruraly rural

Evaluar la calidad de las aguas costeras Evaluar la calidad de las aguas costeras y aguas dulces destinadas a recreacióny aguas dulces destinadas a recreación

Detectar la influencia de los pozos Detectar la influencia de los pozos sépticos, ubicados en la cercanía de la sépticos, ubicados en la cercanía de la línea de costa y de ríos y quebradaslínea de costa y de ríos y quebradas


Analizar los aportes de Analizar los aportes de los pluviales a la carga los pluviales a la carga bacteriana del cuerpo bacteriana del cuerpo receptorreceptor

Cuantificar la Cuantificar la influencia de influencia de descargas puntuales descargas puntuales importantes, como importantes, como plantas de tratamiento plantas de tratamiento de líquidos cloacales e de líquidos cloacales e industriales.industriales.


Microorganismos indicadores de la Microorganismos indicadores de la calidad del aguacalidad del agua

En el análisis rutinario de aguas no se aislan En el análisis rutinario de aguas no se aislan patógenos porque:patógenos porque:

Podrían no aparecer en muestras de Podrían no aparecer en muestras de laboratorio pues:laboratorio pues:– Tienen acceso en forma esporádicaTienen acceso en forma esporádica– No sobreviven en el agua por mucho No sobreviven en el agua por mucho

tiempotiempo Necesitan mucho tiempo para detectarseNecesitan mucho tiempo para detectarse Si están en número muy pequeño no se Si están en número muy pequeño no se

pueden detectar por métodos de pueden detectar por métodos de laboratoriolaboratorio


Se usan microorganismos Se usan microorganismos indicadores:indicadores:

Su presencia en Su presencia en el agua prueba el agua prueba que está que está polucionada con polucionada con material fecal material fecal de personas o de personas o animales de animales de sangre calientesangre caliente

Se encuentran Se encuentran sólo en aguas sólo en aguas polucionadaspolucionadas

Y cuando están Y cuando están presentes en el presentes en el agua indican agua indican que hay que hay patógenos patógenos


Método de determinación del número Método de determinación del número de gérmenesde gérmenes

Número de gérmenes:Número de gérmenes:

Número de unidades formadoras Número de unidades formadoras de colonias totales o de una de colonias totales o de una

especie determinada en un gr o en especie determinada en un gr o en 1 ml de material investigado bajo 1 ml de material investigado bajo condiciones de cultivo definidascondiciones de cultivo definidas


Métodos de determinación del Métodos de determinación del número de gérmenes:número de gérmenes:

Métodos del número más Métodos del número más probable (NMP).probable (NMP).

Método de filtro de Método de filtro de membranamembrana

Método de la placa vertidaMétodo de la placa vertida Método de títuloMétodo de título


Método del número más probableMétodo del número más probable

Paralelamente Paralelamente varias series varias series decimales de decimales de dilución dilución (mínimo tres) (mínimo tres) en medio de en medio de cultivo líquido.cultivo líquido.

Número de tubos Número de tubos con crecimiento con crecimiento NMP, tablas de NMP, tablas de McRady, 100 ml McRady, 100 ml de muestrade muestra


ColimetríaColimetríaPrueba Presuntiva

Inoculación en caldo lactosado

Prueba ConfirmativaResiembra a partir de los tubos positivos caldo lactosado

Producción de gas + No producción de gas -Fin de la prueba

Siembra de muestras + en EMB

Colonias pequeñas, con centro oscuro y brillo metálico +

O Siembra en tubos con CLVBBProducción de gas +

Terminación de la pruebaColonias más típicas de siembra por estría EMB

Coloración de Gram: Bacilos Gram - no esporulados


Método de filtro de membranaMétodo de filtro de membrana

Filtro estéril sobre unidad de filtración 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:Ventajas: Examinar grandes volúmenes de Examinar grandes volúmenes de

aguaagua Más rápidas que técnicas de tuboMás rápidas que técnicas de tubo Estyimación cuantitativa de tipos Estyimación cuantitativa de tipos

de bacterias (coliformes, etc.)de bacterias (coliformes, etc.)

Limitación Limitación Aguas con muchos sólidos disueltos o Aguas con muchos sólidos disueltos o

suspendidossuspendidos

NMP = #coliformes x 100/ vol filtradoNMP = #coliformes x 100/ vol filtrado


Contaminación debida a Contaminación debida a materia orgánica materia orgánica

demandante de oxígenodemandante de oxígeno::

La materia La materia orgánica orgánica biodegradable biodegradable de origen de origen doméstico, doméstico, agrícola o agrícola o industrial puede industrial puede marcar cambios marcar cambios en un cuerpo de en un cuerpo de agua agua

Principalmente Principalmente como como

consecuencia de consecuencia de la alteración en la alteración en el equilibrio de el equilibrio de

OO22 de agua. de agua.


El OEl O22 tiene una tiene una solubilidad en el agua solubilidad en el agua relativamente baja (9,8 relativamente baja (9,8 ppm (mg/l) a 20°C), y la ppm (mg/l) a 20°C), y la actividad microbiana actividad microbiana puede consumir con puede consumir con rapidez el Orapidez el O2 2 disuelto.disuelto.


DBO: Cantidad de oxígeno requerido por las bacterias, para descomponer la

materia orgánica bajo condiciones aeróbicas.

Condiciones aeróbicas + 20Condiciones aeróbicas + 2000C + C + número suficiente de bacteriasnúmero suficiente de bacterias

La materia orgánica es descompuesta en La materia orgánica es descompuesta en COCO2 2 y agua.y agua.


Tiempo que tarda la materia orgánica

en descomponerse:

10 días

En la práctica cinco días, período en el cual se descompone entre el 70 - 80% de la materia orgánica.

En este caso a la prueba se le nombra DBO5


La prueba de DBO permite :

Conocer la contaminación de un cuerpo de agua

con aguas residuales domésticas o industriales,

en términos del oxígeno que requieran para oxidar la materia orgánica que llevan en solución,

bajo condiciones aeróbicas.

Estas pruebas son de rutina en: Las plantas de purificación de agua En el cobro de las tasas retributivas.


Para hacer este bioensayo se requiere Para hacer este bioensayo se requiere : Proteger las muestras

para evitar la aireación

Según los métodos APHA-AWA, diluir con agua destilada las muestras con mucha materia orgánica, para garantizar la oxigenación, debido a la poca solubilidad del O2 (9 mg/l a 200C ).

Aguas naturales muy limpias no necesitan dilución.

No deben existir tóxicos en el agua

Las condiciones ambientales y el nivel de nutrientes para las bacterias deben ser apropiados

Standard Methods for Examination of Water and Wasted Water


Método de medición del DBO

Si hay necesidad, se diluye la muestra

Ajustar la temperatura a 200C

Airear la muestra, por agitación, hasta alcanzar nivel de saturación

Llenar con la muestra dos o más botellas Winkler

A una de las botellas se le mide oxígeno, las demás se dejan en incubación por 5 días a 200C.

Al final de este tiempo, se mide el oxígeno presente

Se resta el valor obtenido en la muestra analizada el primer día

La diferencia en la en la cantidad de oxígeno equivale al valor de DBO presente en la muestra.

Standard Methods for Examination of Water and Wasted Water


Métodos de purificación del agua Métodos de purificación del agua para proporcionar agua potable y para proporcionar agua potable y

segurasegura


Tratamiento Tratamiento de coagulación - sedimentaciónde coagulación - sedimentación

Se espera que con este tratamiento se remuevan entre elSe espera que con este tratamiento se remuevan entre el– 40 - 50% de de la DQO40 - 50% de de la DQO

– 80 - 90 % de sólidos suspendidos, 80 - 90 % de sólidos suspendidos, incluyendo los incluyendo los microorganismosmicroorganismos


Costos de la Costos de la coagulación - coagulación - sedimentación : sedimentación :

Aunque el área de Aunque el área de establecimiento es más establecimiento es más pequeña que la de los pequeña que la de los tratamientos biológicos, los tratamientos biológicos, los equipos son costosos. equipos son costosos.

Los Los costos de operacióncostos de operación tales como coagulantes, tales como coagulantes, control permanente de pH y control permanente de pH y energía son relativamente energía son relativamente altos.altos.

Adaptable a:Adaptable a: Tratamiento de aguas Tratamiento de aguas

de abastecimientode abastecimiento Tratamiento de aguas Tratamiento de aguas

residuales de la residuales de la mayoría de las mayoría de las industrias desde la industrias desde la metal - mecánica a las metal - mecánica a las de pulpa y papelde pulpa y papel..


Tratamiento Tratamiento convencionalconvencional

Agua cruda

Cribado Sedimentación

Cámara de mezcla del floculante

Cámara de floculación

Canales de sedimentación

Clarificador

Cloración Almacenamiento Distribución

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