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Introducción
El agua es un componente importante para la vida y para el desarrollo de diferentes actividades económicas (Romeu et al., 2012; Onyango et al., 2001); su calidad es el resultado de comparar las características físicas, químicas y microbiológicas encontradas, con los rangos determinados por normas que regulan en la materia (MPS, 2007); pero debido al crecimiento poblacional, a las actividades antrópicas se ha generado acumulación de materia orgánica y cambios en la composición de los ríos (Fonseca et al., 2019).
Las actividades que desencadenan contaminación microbiológica en los cuerpos de agua son el descargue de aguas residuales al medio ambiente, la ganadería y agricultura, instalaciones inadecuadas para el tratamiento de agua y de desechos; en los sectores rurales la disposición de excretas a campo abierto y presencia de animales que actúan como reservorios de agentes patógenos, entre otros (Corno, 2019; Ríos et al., 2017).
Los microorganismos pueden ser una amenaza para la calidad del agua (Dunn et al., 2014, Campos et al., 2008), por tanto, se pueden emplear como indicadores de contaminación, debido a que ofrecen información sobre los procesos que afectan sus propiedades, presentan respuesta rápida a los cambios e indican además de contaminación algún riesgo para la salud (Salman et al., 2013).
Los organismos indicadores son especies seleccionadas por su sensibilidad o tolerancia a ciertos parámetros (Vázquez et al., 2006); se cultivan, aíslan, identifican y cuantifican fácilmente; permiten el desarrollo de estudios económicamente posibles; se encuentran ausentes en agua no contaminada. Dentro de éstos, los microorganismos se emplean como indicadores de calidad de agua por su rápida tasa de crecimiento, porque su estudio es rápido y fácil de monitorear; reaccionan a contaminantes fisicoquímicos y biológicos, manifiestan cambios ambientales (Parmar et al., 2016); tienen criterios microbiológicos comunes a nivel internacional.
Dentro de los grupos de importancia como indicadores de calidad microbiológica de agua se encuentran las bacterias mesófilas aerobias, coliformes, mohos y levaduras, virus, y parásitos como Giardia intestinalis y Cryptosporidium spp. principalmente (Ríos et al., 2017). Los mesófilos aerobios son microorganismos indicadores de contaminación y de calidad sanitaria (Campuzano et al., 2015; Freitas et al., 2009). Los coliformes fecales son indicadores de contaminación fecal de origen humano o animal (Burgess & Pletschke, 2009), y algunos géneros bacterianos causan gastroenteritis, colitis hemorrágica y meningitis en humanos, entre otros (Guzmán et al., 2015). Tienen relación con aguas residuales, viven como saprófitos independientes o como bacterias intestinales (Ríos et al., 2017). Se destaca la presencia de Escherichia coli, Klebsiella, Enterobacter y Citrobacter en medios acuáticos. (Larrea et al., 2013). En cuanto a los mohos y levaduras, muchos producen toxinas y son un riesgo principalmente para individuos inmunocomprometidos, generando algunas alergias, enfermedades infecciosas como gastroenteritis, enfermedades respiratorias (Mohamed et al., 2014).
En el departamento de Boyacá, el río Concejo Municipal de Toca nace en el Cerro Tibamosa y desemboca en el Embalse la Copa, el cual es un recurso importante para el municipio, que abastece el acueducto municipal, se usa para dar de beber a animales y riego de cultivos en algunas áreas aledañas; pero presenta contaminación por ganadería, actividades agrícolas y vertimiento de aguas residuales domésticas, ocasionando enfermedades transmitidas por alimentos, debido a que las unidades sanitarias son insuficientes para la totalidad de la población (Concejo Municipal de Toca, 2016) y los estudios recientes sobre su calidad y recuperación son escasos. Por tal motivo el objetivo de la presente investigación fue determinar la calidad microbiológica del río Toca, sector Tuaneca abajo y el Centro.
Materiales y Métodos
Área de estudio
El estudio se realizó en el río Toca, sector Tuaneca abajo y el Centro, el cual se ubica en el Municipio de Toca, departamento de Boyacá, Colombia; con una altitud de 3670 msnm y temperaturas entre 13 a 17°C, este río nace en el Cerro Tibamosa y desemboca en el embalse la Copa, y abastece el acueducto municipal, que aún está en construcción (Concejo Municipal de Toca, 2016).
Muestreo
El diseño de muestreo se realizó durante la época de lluvia, determinando cuatro puntos estratégicos de muestreo de la cuenca, definidos por el desarrollo de actividades socioeconómicas como ganadería, agricultura y comercio a pequeña escala, presentes en el área de influencia del sistema. En cada punto se realizó el monitoreo de parámetros microbiológicos. El primer punto en la zona baja (M1) de la cuenca, ubicado a 5°35'50.7"N-73°09'29.0"W, presenta zonas de ganadería intensiva y vegetación introducida como pino. El segundo punto (M2) de la cuenca, ubicado a 5°33'58.1"N-73°11'11.4"W, presenta pequeños cultivos de papa combinados con avena, pastos e influencia directa de vertimientos de aguas residuales domésticas. Para el punto tres (M3) de la cuenca, ubicado a 5°32'46.5"N 73°09'55.6"W, se evidencia zonas aledañas con pastos limpios y áreas seminaturales en proceso de recuperación. En el punto cuatro (M4) ubicado a 5°32'09.9"N-73°09'06.7"W, también se evidencia zonas aledañas con áreas seminaturales y naturales, con ausencia de intervención antrópica y pendiente alta; en donde se colectaron muestras con 20 réplicas de agua de 50 ml en frascos de vidrio estériles, para minimizar el efecto de variables no controladas, como temperatura, precipitaciones, horario, factor humano, las cuales fueron refrigeradas a 4°C en nevera de icopor y llevadas al Laboratorio de Microbiología de la UPTC y fueron procesados en el menor tiempo posible.
La presente investigación no es experimental, ya que no se construye ninguna situación, sino que se observaron situaciones ya existentes; las variables ocurren sin manipularlas, porque su respuesta e interacción ya sucedió, al igual que sus efectos, sus relaciones se dan sin la intervencion directa sobre su variación simultanea. Por lo tanto se observan fenómenos tal y como se dan en su contexto natural, para su posterior analisis.
Análisis microbiológico
Para la determinación de mesófilos aerobios se empleó la técnica de recuento en placa, sembrando por duplicado 1ml de cada una de las diluciones de 10-1 a 10-3 y agregando capa sellante de agar plate count; las cajas se incubaron a 37°C por 48 horas, los resultados se expresaron en UFC/mL y se compraron con los rangos establecidos por resolución 2115 del 2007 (Chouhan, 2015).
Para coliformes totales y fecales se usó la técnica de Número más Probable (NMP). El cual permite evidenciar la presencia de microorganismos que fermentan la lactosa en caldo brila (Caldo Lactosa Verde Brillante Bilis) a 35°C para coliformes totales y 44. 5°C para coliformes fecales durante 48 horas; causando turbidez, producción de gas y producción de indol mediante la adición de reactivo de Kovac's en agua de triptona. Los resultados se expresaron en NMP/100mL (Campuzano et al, 2015; May et al, 2019). Para verificar la fermentación de lactosa se usaron los tubos positivos de caldo brila, y se sembraron por estría en agar Eosina Azul de Metileno (EMB), posteriormente a partir de colonias aisladas se realizaron pruebas bioquímicas como citrato, TSI, LIA, rojo de metilo, voges proskawer, SIM, urea para su identificación (Rodriguez, 2002), los resultados se compararon con el Decreto 1076 de 2015.
Para evaluar mohos y levaduras también se realizó siembra en profundidad, pero agregando como capa sellante agar papa dextrosa agar (PDA) incubando las muestras por 5 días a 25°C y reportando en UFC/mL (Mohamed et al., 2014).
El análisis estadístico se realizó utilizando el paquete estadístico SPSS 19 (IBM, 2010).
Resultados
Para las bacterias mesófilas aerobias, los puntos de muestreo M1 y M2 presentaron los mayores valores, con 46X103 UFC/ mL y 13X104 UFC/ mL respectivamente; el punto M1 para coliformes totales registró un valor de 1100 NMP/100mL y de coliformes fecales un valor de 43 NMP/100mL; el punto M2 presentó para coliformes totales un valor de 480 NMP/100mL y coliformes fecales 93NMP/100mL; en cuanto a mohos y levaduras, el punto M1 (61X 103 UFC/ mL), y el punto M2 (27X102 UFC/mL) (Tabla N°1, Figuras N° 1 y N°2). Por otra parte en los puntos ubicados en el nacimiento (M3) y en la bocatoma (M4) se presentó ausencia de coliformes totales, con valores de <3NMP/mL.
Tabla N° 1 Recuento de microorganismos encontrados en el río Toca
| Punto de muestreo | NMP/100mL | Recuento en placa (UFC/mL) | ||
|---|---|---|---|---|
| Coliformes Totales | Coliformes fecales | Mesófilos | Mohos y levaduras | |
| M1 | 1100 | 43 | 46X103 | 61X103 |
| M2 | 480 | 93 | 13X104 | 27X102 |
| M3 | <3 | 0 | 54X102 | 18X103 |
| M4 | <3 | 0 | 42X102 | 13X103 |
Fuente: elaborado por los autores
Fuente: elaborado por los autores
Figura 1 Recuento de Mesófilos aerobios, mohos y levaduras presentes en los puntos de muestreo del río Toca.
Discusión
Recuento de Mesófilos aerobios
Mediante el recuento de bacterias mesófilas se estima la microflora sin indicar tipos de microorganismos (Torres et al., 2020). Los puntos M1 y M2 presentaron una inadecuada calidad sanitaria, debida a la alta contaminación a la que se encuentra expuesta (Junghyun & Kim, 2013), por el desarrollo de ganadería intensiva y al vertimiento directo de aguas residuales domésticas; lo que incrementa la carga microbiana en estos puntos de muestreo. En estos puntos el valor es mayor, comparado con la resolución 2115 del 2007 que contempla las características microbiológicas del agua para consumo, en donde el valor máximo permitido es de 100 UFC/mL.
Cuantificación de Coliformes totales y fecales.
Así mismo, en el punto de muestreo M1 se presentó contaminación de origen fecal, proveniente de ganadería intensiva e inadecuados sistemas de eliminación de desechos humanos (Valenzuela et al., 2009 Garzio et al., 2010); Sinton et al., 2010); punto que sobrepasa los rangos del decreto único reglamentario en Colombia 1076 de 2015, sobre usos de agua y residuos líquidos (1.000 NMP/100 mL para coliformes totales (Figura 2 y Tabla 1). Por tanto, éste recurso hídrico no es apto para ganadería; y en el agua para consumo humano puede originar enfermedades transmitidas por alimentos (ETAs), las cuales tienen un impacto en salud pública (Kraemer et al., 2014).
En el punto de muestreo M2, la contaminación fecal se debe a vertimientos de aguas residuales de tipo doméstico y por el arrastre de materia durante el recorrido (Ben & Chahlaoui, 2018). En un estudio realizado por Cifuentes et al., 2014, en el embalse la Copa, Boyacá, encontraron valores de 650 NMP/100mL para coliformes totales y 120 NMP/100mL para coliformes fecales en el río Toca, indicando que las medidas tomadas por las entidades ambientales aún son insuficientes.
Por otra parte, en los puntos ubicados en el nacimiento (M3) y en la bocatoma (M4) se presentó ausencia de coliformes totales y fecales, debido a su poca intervención antrópica, por acción de entidades ambientales y por ser lugares con elevada pendiente dificultando el asentamiento de personas.
Es así como de todos los puntos de muestreo analizados, el 50% presentaron coliformes totales y fecales correspondientes al punto de muestreo M1 y M2, mientras que, en un estudio realizado por Arango, et al., (2008) en la quebrada Cristalina (Colombia), encontraron que el 100% de los puntos de muestreo analizados presentaron contaminación por coliformes totales y fecales.
De los coliformes fecales aislados mediante siembra en agar EMB y pruebas bioquímicas, el 75% corresponden a Escherichia coli, y el 25% a Klebsiella spp.; en un estudio realizado por Hachich et al., (2012) en cuerpos de agua dulce de Sao Paulo, Brazil encontraron que de sus muestras el 60,6% correspondieron a Klebsiella spp y un 25,9% a E. coli. En el hombre, la presencia de estos microorganismos puede generar enfermedades de tipo gastrointestinal, resultados observados en otros estudios con problemas de contaminación antrópica (Garzio et al., 2010).
Cuantificación de Mohos y levaduras.
Estos microorganismos también indicaron contaminación (Mohamed et al., 2014) para los puntos de muestreo M1 y M2. Su presencia indica una degradación incompleta de la materia orgánica, y su origen puede ser debido a materia vegetal del curso del agua y materia orgánica de origen animal o humano. La presencia de estos microorganismos puede suponer un riesgo potencial para la salud, principalmente de personas inmunosuprimidas (Yamaguchi et al, 2007).
Conclusiones
Se aprecia una relación directa entre intervención antrópica y calidad microbiológica de agua para los tres grupos de microorganismos en estudio, ya que los puntos de muestreo con menor intervención antrópica (M3 y M4) presentaron ausencia de coliformes totales, coliformes fecales y valores bajos de mesófilos, mohos y levaduras, respecto a los demás puntos de muestreo (M1 y M2).
Los puntos M2 y M1 presentaron los mayores valores de mesófilos (13X104 UFC/ mL y 46 X 103 UFC/mL), coliformes totales (480 NMP/100mLy 1100 NMP/100mL), coliformes fecales (93 NMP/100mL y 43 NMP/100mL), mohos y levaduras (27 X 1 02 UFC/mL y 61X103 UFC/mL), ya que el río durante su recorrido se enriquece con materiales y nutrientes, es punto de desembocadura de aguas residuales domésticas y además presenta una zona de ganadería intensiva.
El punto de muestreo que presentó mayor valor de mesófilos es el M2 (13X104 UFC/mL) y el que presenta menor valor corresponde al M4 (42X102 UFC/mL).
Los mayores valores de coliformes totales y fecales se presentaron en los puntos de muestreo M1 (1100 NMP/100mL y 43 NMP/100mL) y M2 (480 NMP/100mL y 93 NMP/100mL), los cuales son los mayores aportantes de carga orgánica debido a que recogen los vertimientos antrópicos durante su recorrido y presentan contaminación por ganadería y aguas residuales; mientras que los valores más bajos se presentaron en los puntos M3 y M4 con valores de <3 NMP/100mL. Los coliformes totales y fecales se consideran indicadores de contaminación fecal y/o calidad higiénica en cuerpos de agua.
Los mayores valores de mohos y levaduras se presentaron en el punto de muestreo M1 (61X103 UFC/mL), mientras que los valores más bajos en el punto M4 (13X103 UFC/mL).
Los puntos de muestreo ubicados en el centro y en la desembocadura no son aptos para ganadería, ya que los valores de coliformes totales y fecales sobrepasan los rangos del decreto 1076 de 2015 del Sector Ambiente y Desarrollo Sostenible en el artículo 2.2.3.3.9.5 sobre usos de agua y residuos, además presentan valores elevados de mesófilos, mohos y levaduras; por ello podría ser una fuente de enfermedades transmitidas por alimentos.
Debido a las condiciones microbiológicas encontradas en el agua usada en los puntos de muestreo del río Toca se sugiere que las medidas tomadas en la parte alta de la cuenca sean aplicadas en el resto de éste, así como dar un manejo adecuado a las aguas residuales domésticas del Centro, para mitigar el impacto ambiental que actualmente se genera.
Se sugiere solicitar el apoyo de la autoridad ambiental (CORPOBOYACÁ) en colaboración con el ente territorial con jurisdicción de la ronda hídrica del río Toca, para que realicen talleres y sensibilización a la comunidad aledaña al río Toca sobre temas ambientales, contaminación de fuentes hídricas, manejo de residuos, con el propósito de establecer estrategias que mitiguen los actuales impactos ambientales.
Teniendo en cuenta que el agua del río Toca se emplea para ganadería y en algunos puntos para consumo humano, se sugiere que el municipio gestione pronto la instalación de PTAR para el tratamiento de aguas residuales domésticas y que el sistema de tratamiento de agua potable se amplíe a los sectores que carecen de este servicio, debido a que algunos habitantes manifiestan que no cuentan con este tipo de sistemas y la manera en que ellos tratan el agua recolectada del río es por decantación y procesos de ebullición.
