microorganismos en el agua

María Cecilia Arango Jaramillo

Microbiología

del agua

Juan Felipe Ríos Marín

CDTI

Juan Felipe Rios

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 por 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

La flora de las

aguas

superficiales

llega al agua

periódicamente

del aire

del arrastre

superficial de tierra

de vertimientos

domésticos e

industriales

María Cecilia Arango Jaramillo

Distribución de los

microorganismos en el

medio 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 bentónicos ( fotosíntéticos y heterótrofos )

Planton: Fotótrofas y hetrótrofas

Epiliton: heterótrofas bentónicas sobre partículas

Bentos: Fotótrofas y hetrótrofas

Bentos: hetrótrofas, muchas anaeróbicas

ZONA

LITORAL

ZONA PROFUNDA Sedimentación

ZONA

LIMNÉTICA

Nivel de compensación Oxidantes del Azufre

María Cecilia Arango Jaramillo

Sistema fluvial Aguas 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

supervisar 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 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 pueden contribuir a la contaminación de diversas maneras:

– Produciendo enfermedades

– Creando una biomasa estéticamente desagradable

– Generando metabolitos tóxicos.

María Cecilia Arango Jaramillo

Enfermedades producidas por microorganismos

acuáticos

Bacterias:

Coliformes

Estreptococos fecales

Especies de Bacillus,

Proteus, Clostridium,

Thiothrix,

Thiobacillus,etc.

Patógenos causantes

de infecciones del

tracto intestinal

En áreas de polución doméstica

predominan:

María Cecilia Arango Jaramillo

Los microorganismos en el

agua pueden afectar la

salud de personas,

animales, plantas y otros

organismos

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.

María Cecilia Arango Jaramillo

Para evitar las enfermedades

existen:

Procedimientos para examinar el agua y determinar su calidad microbiológica.

Métodos de purificación del agua para proporcionar agua potable y segura

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

María Cecilia Arango Jaramillo

Procedimientos para examinar el

agua y determinar su calidad

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 fecal puede ser demostrada mediante la detección en el agua de bacterias que están presentes en números muy elevados en el contenido intestinal del hombre y de 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 general en la incidencia de un patógeno exigiría rápidamente el uso de otros análisis más complicados.

Para qué se hacen los análisis de agua:

Evaluar la calidad de las aguas de

abastecimiento doméstico a nivel urbano

y rural

Evaluar la calidad de las aguas costeras

y aguas dulces destinadas a recreación

Detectar la influencia de los pozos

sépticos, ubicados en la cercanía de la

línea de costa y de ríos y quebradas

Analizar los aportes de

los pluviales a la carga

bacteriana del cuerpo

receptor

Cuantificar la

influencia de

descargas puntuales

importantes, como

plantas de tratamiento

de líquidos cloacales e

industriales.

Microorganismos indicadores de la calidad del agua

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

Podrían no aparecer en muestras de laboratorio pues:

– Tienen acceso en forma esporádica

– No sobreviven en el agua por mucho tiempo

Necesitan mucho tiempo para detectarse

Si están en número muy pequeño no se pueden detectar por métodos de laboratorio

Se usan microorganismos indicadores:

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

Se encuentran sólo en aguas polucionadas

Y cuando están presentes en el agua indican que hay patógenos

Método de determinación del número de gérmenes

Número de gérmenes:

Número 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

Métodos de determinación del número de gérmenes:

Métodos del número más probable (NMP).

Método de filtro de membrana

Método de la placa vertida

Método de título

Método del número más probable

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

Número de tubos con crecimiento NMP, tablas de

McRady, 100 ml de muestra

Colimetría Prueba Presuntiva

Inoculación en caldo lactosado

Prueba Confirmativa Resiembra 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 CLVBB Producción de gas +

Terminación de la prueba Colonias más típicas de siembra por estría EMB

Coloración de Gram: Bacilos Gram - no

esporulados

Método 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:

Examinar grandes volúmenes de agua

Más rápidas que técnicas de tubo

Estyimación cuantitativa de tipos de bacterias (coliformes, etc.)

Limitación

Aguas con muchos sólidos disueltos o suspendidos

NMP = #coliformes x 100/ vol filtrado

Contaminación debida a materia orgánica demandante de

oxígeno:

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

Principalmente como

consecuencia de la alteración en el

equilibrio de O2 de agua.

El O2 tiene una solubilidad

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

DBO: Cantidad de oxígeno requerido por

las bacterias, para descomponer la

materia orgánica bajo condiciones

aeróbicas.

Condiciones aeróbicas + 200C +

número suficiente de bacterias

La materia orgánica es descompuesta en

CO2 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 :

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

para proporcionar agua potable y

segura

Tratamiento de coagulación - sedimentación

Se espera que con este tratamiento se remuevan entre el

– 40 - 50% de de la DQO

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

Costos de la coagulación - sedimentación :

Aunque el área de

establecimiento es más

pequeña que la de los

tratamientos biológicos, los

equipos son costosos.

Los costos de operación

tales como coagulantes,

control permanente de pH y

energía son relativamente

altos.

Adaptable a:

Tratamiento de aguas

de abastecimiento

Tratamiento de aguas

residuales de la

mayoría de las

industrias desde la

metal - mecánica a las

de pulpa y papel.

Tratamiento convencional

Agua

cruda

Cribado Sedimentación

Cámara de

mezcla del

floculante

Cámara de

floculación

Canales de

sedimentación Clarificador

Cloración Almacenamiento Distribución