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Calidad microbiológica de aguas superficiales en la cuenca del Río Grande de Añasco, Puerto Rico

D. Sotomayor Ramírez PhD, M. Alameda MSc, G. Martínez PhD, L. Pérez Alegría PhD,

R. Corvera-Gomringer

Departamento de Agronomía y Suelos y Departamento de Ingenieria Agrícola y Biosistemas

Recinto Universitario de Mayagüez, Mayagüez, PR 00681-9030

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Descargas nutricionales en la cuenca de Mayagüez

Instituto de Recursos de Agua - RUM

Colegio de Ciencias Agricolas - RUM

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ObjetivosObjetivos

• Cuantificar tendencias y concentraciones de bacterias indicadoras en aguas superficiales provenientes de micro-cuencas en el Río Grande de Añasco (oeste de Puerto Rico)

• Aislar e identificar coliformes y enterococos

• Identificar posibles fuentes de origen de la contaminación bacteriana

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Introducción

Hipótesis: Aguas superficiales en cuencas rurales tienen altas concentraciones de bacterias indicadoras de contaminación

• ¿Cuáles son esas concentraciones y variación espacial y temporal?

• ¿Qué tipo de micro-organismos hay? • ¿De dónde provienen • ¿Cuáles son las posibles fuentes que

aportan?

3

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La La cuencacuenca del del RRííoo Grande de Grande de AAññascoasco

� Area de 52,278 ha

� Población estimada > 175,000

� Mayoría sin sistema de alcantarillado

� Muy pocas actividadespecuarias a gran escala

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Distribución de usos de terrenos

975433435776560Viviendas/estructuras

1320.0397.3293.3714.7224.0Total

0.00.00.00.00.00.010.172.30.00.0Pastos

76.31007.783.5331.776.5224.355.1393.561.5137.8Bosque

10.7141.15.923.411.834.513.596.323.151.7Herbaceo

11.6153.610.039.88.825.920.2144.63.98.6Agricola

1.317.60.62.42.98.61.18.011.525.8Urbano

(%)Area (ha)(%)Area (ha)(%)Area (ha)(%)Area (ha)(%)Area (ha)Uso

GuabaChamorroCerroteCerro GordoMiraflores

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Estaciones de muestreoEstaciones de muestreo

5. Guaba

1. Miraflores

2. Cerro Gordo

4. Cerrote

3. Chamorro

8

Muestreo de aguasMuestreo de aguas

5

9

ParParáámetros fmetros fíísicosico--ququíímicosmicos

• Flujo (in situ, metro de velocidad)• Sedimentos suspendidos (EPA 160.2)• pH (EPA 150.1)• CE (EPA 120.1)• P total y P disuelto (EPA 365.2)• N total (TKN) (EPA 351.2)• Clorofila a (EPA 445.0)• NH4

+-N + NO3--N disuelto (DIN)

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AnAnáálisis cuantitativo y cualitativo de las lisis cuantitativo y cualitativo de las coliformes y enterococcuscoliformes y enterococcus

Se utilizó la técnica de “pour plate”; la muestra de agua se mezcla con el medio selectivo “Coliscan Easy Gel ®”medio de cultivo selectivo “m-Enterococcus Agar”Pruebas de confirmacion y tincion

• Biolog® MicroLogTM

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Distribución de frecuencia de bacterias por estación

E. Coli

Miraflores

Cerro GordoCerrote

ChamorroGuaba

102

103

104

105

Enterococcus spp.

Miraflores

Cerro GordoCerrote

ChamorroGuaba

102

103

104

105

CFU

/100

mL

a a b b b

a ab abcbc c aab bcc c

Total coliforms

Miraflores

Cerro GordoCerrote

ChamorroGuaba

102

103

104

105

Log10 E. coli

102 103 104 105 106Log 1

0 to

tal c

olifo

rms

(cfu

/100

mL)

101

102

103

104

105

106

MIrafloresCerro GordoCercadaChamorroGuabar = 0.642

Log10 Enterococcus spp.

102 103 104 105 106Log 1

0 to

tal c

olifo

rms

(cfu

/100

mL)

101

102

103

104

105

Log10 Enterococcus spp.

100 101 102 103 104 105

Log 1

0 E.

col

i (cf

u/10

0 m

L)

101

102

103

104

105

r = 0.720

r = 0.609

Sugiere que fuentes, aportaciones y supervivencia son similares entre grupos

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• El transporte de bacterias estáasociado a los sedimentos suspendidos

• Correlación (r) entre sedimentos y:• Coliformes totales = 0.631 • E. coli = 0.537 • Enterococcus = 0.558

Log10 suspended sediments (mg/L)

10-2 10-1 100 101 102Log 1

0 to

tal c

olifo

rms

(cfu

/100

mL)

103

104

105

106

MirafloresCerro GordoCerroteChamorroGuabar = 0.631

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• El transporte de Enterococus está asociado a nutrientes

• Correlación Pearson (r) entre Enterococcus y:• P disuelto = 0.292 • P total = 0.191 • TKN = 0.332

• Coliformes totales y E. Coli también se correlacionaron con P disuelto, solamente

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18Log 1

0 En

tero

cocc

us (c

fu/1

00 m

L)

101

102

103

104

105

MirafloresCerro GordoCerroteChamorroGuabar = 0.298

Dissolved P (mg/L)

8

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RelaciRelacióón entre densidad de bacterias y distancia n entre densidad de bacterias y distancia a partir del punto de cierre en Mirafloresa partir del punto de cierre en Miraflores

1.0E+02

2.0E+04

4.0E+04

6.0E+04

8.0E+04

1.0E+05

1.2E+05

1.4E+05

1.6E+05

1.8E+05

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600Distancia a partir del punto de cierre (m)

Col

iform

es to

tale

s (c

fu/1

00 m

L)

5 marzo 200315 junio 200320 abril 2004 (1)20 abril 2004 (2)

9

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Se identificaron seis géneros y once especies de coliformes

Escherichia 26% Enterobacter 26% Klebsiella 22%Raoutella 11%Citrobacter 7%Pectobacterium 7%

Se identificaron dos géneros y ocho especies de enterococos

Enterococcus 90% Lactococcus 10%

Aislamientos – 61 en total

Identificación y origen

10desconocido3L. lactis ss. lactis (=Enterococcus)

desconocido6Lactococcus gaevieae(=Enterococcus)

90desconocido3Enterococcus sp.desconocido3E. sulfureus

humanos, herbívoros, aves

3Enterococcus faeciumherbívoros9Enterococcus mundtii

desconocido9Enterococcus flavescenshumanos, herbívoros9Enterococcus casseliflavus

aves13Enterococcus gallinarumhumanos, aves41Enterococcus faecalis

Origen% / género%Enterococos / 32 Aislamientos

10

77Pectobacterium caratovorum (=Enterobacter*)

1111Raoutella terrigena (=Klebsiella*)

223.7K. pnemoniae18.5Klebsiella pnemoniae ss pnemoniae

267Escherichia vulnevis

18.5Escherichia coli26

3.7Enterobacter sp3.7E. cancerogenes

3.7E. amnigenus3.7E. aerogenes

11Enterobacter cloacae7

3.7C. koseri3.7Citrobacter freundii

% / género%Coliformes / 27 aislamientos

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¿¿De donde provienen las bacterias?De donde provienen las bacterias?

11

21

1.0E+00

1.0E+01

1.0E+02

1.0E+03

1.0E+04

1.0E+05

1.0E+06

1.0E+07

Sedimento Columna del agua

log

CFU

/ 10

0 m

L ag

ua

Coliformes totalesEnterococcus

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Conclusiones

• Cuencas rurales tienen altas concentraciones de bacterias indicadoras de contaminación

• Hubo variación entre estaciones y al momento no se relaciona con el uso de terrenos

• Las concentraciones de bacterias indicadoras se relacionaron con sedimentos y nutrientes (en especial P disuelto) y no con flujo

• Las concentraciones de bacterias indicadoras aumentaron con distancia a partir del punto de cierre siendo mayores en area de alta densidad de viviendas

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ConclusionesConclusiones

• Las especies de los enterococos indicaron que las posibles fuentes principales de contaminación provinieron de: seres humanos, animales herbívoros y aves

• La ausencia de actividades pecuarias formales sugiere que las aportaciones bacterianas provienen de: • actividad de aves y animales domésticos en residencias • descargas sanitarias• mal funcionamiento de pozos sépticos

• La presencia de las bacterias identificadas afecta la calidad del agua del Río Grande de Añasco