Evaluación de Coliformes totales, E. coli, colifagos ...

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Evaluación de Coliformes totales, E. coli, colifagos somáticos, colifagos CB390 y fagos

de Bacteroides GA17 como indicadores microbiológicos de contaminación en afluentes

de plantas de tratamiento de agua residual doméstica.

Luisa Fernanda Riaño García

Directora:

María Claudia Campos Pinilla. Ph.D.

TRABAJO DE GRADO

Presentado como requisito parcial para optar el título de

MICROBIÓLOGA INDUSTRIAL

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE CIENCIAS

CARRERA DE MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL BOGOTÁ D.C.

JUNIO 2017

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NOTA DE ADVERTENCIA

Artículo 23 de la resolución Nº. 13 de Julio de 1946:

“La Universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en sus

tesis de grado. Solo velará porque no se publique nada contrario al dogma y a la moral católica

y porque las tesis no contengan ataques personales contra persona alguna, antes bien se vea en

ellas el anhelo de buscar la verdad y la justicia”.

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AGRADECIMIENTOS Hoy agradezco en primer lugar a Dios por permitirme culminar este trabajo de grado, a mi mamá

María Elena García por ser mi gran apoyo, consejera y mi ejemplo a seguir, por enseñarme el

valor del esfuerzo y la perseverancia, a mi papá Julio Riaño por confiar y creer en mí, a mi

hermana Alexandra por acompañarme en cada paso y su apoyo incondicional.

A Claudia Campos, por su apoyo y confianza, por ser esa persona que me guio a lo largo de este

camino, por enseñarme y mostrarme lo que es sentir pasión por lo que se hace. Agradezco a mis

compañeros del Laboratorio de Indicadores de Calidad de Aguas y Lodos, Camilo Venegas y

Andrea Sánchez por toda su colaboración y apoyo que me brindaron, y por permitirme ser parte

de un gran grupo de laboratorio.

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Tabla De Contenido

1. Resumen…………………………………………………………………………………...1

2. Introducción ......................................................................................................................................... 2

3. Justificación y planteamiento del problema………………………………………………....4

4. Marco Conceptual ………………………………………………………………………....5

4.1. Indicadores bacterianos de contaminación fecal …………………...…………………......6

4.1.1. Coliformes totales………………………………………………...………………….....6

4.1.2. Escherichia coli………………………………………………………...……………….....6

4.2. Indicadores virales de contaminación fecal…………………………...…………………..7

4.2.1. Colifagos somáticos…...………………………………………………………………..7

4.2.2. Fagos RNA específicos………………………………………………………………...7

4.2.3. Colifagos CB390…………...…………………………………………………………...8

4.2.4. Fagos de Bacteroides GA17……………………………………………………………....8

5. Objetivos …………………………………………………………………………………10

5.1. Objetivo general .............................................................................................................................. 10

5.2. Objetivos específicos ... …………………………………………………………………10

6. Materiales y Métodos ........................................................................................................................ 10

6.1. Estaciones de muestreo...................................................................................................................11

6.1.1. Plantas de tratamiento de agua residual doméstica ..................................................................11

6.1.1.1. Planta de tratamiento de agua residual del municipio de Guasca………………………11

6.1.1.2. Planta de tratamiento de agua residual El Salitre…………………………………..…11

6.1.1.3. Planta de tratamiento de agua residual del municipio de Cajicá……………………….11

6.2. Muestreo............................................................................................................................................11

6.3. Análisis de indicadores de contaminación fecal en agua residual doméstica……………....11

6.3.1. Determinación de Coliformes totales y Escherichia coli (ISO9308-1

2014)……................................................................................................................................................12

6.3.2. Determinación de Colifagos somáticos (ISO 10705-2

2000).........................................................................................................................................................12

7

6.3.3. Determinación de Colifagos CB390 (ISO 10705-2 2000) Modificada por Guzmán et al.,

(2008)……………………………………………………………………………………....12

6.3.4. Determinación de fagos de Bacteroides GA17 (ISO 10705- 4)…………………………...12

7. Resultados y Discusión …………………………………………………………………...14

7.1. Indicadores de contaminación fecal de origen bacteriano y viral……………………….....14

7.1.1. Indicadores de contaminación fecal en la Planta de tratamiento de agua residual doméstica

del municipio de Guasca……………………………………………………………………..14


El Salitre…………………………………………………………………………………….15


del municipio de Cajicá………………………………………………………………………15

7.2. Determinación del índice de Colifagos somáticos y Bacteroides GA17 ……………………19

7.2.1. Índice de Colifagos somáticos y Bacteroides GA17 de las plantas de tratamiento de agua

residual doméstica analizadas………………………………………………………………..19

8. Conclusiones ..................................................................................................................................... .20

9. Recomendaciones……………………………………………………………………........20

10. Bibliografía ..................................................................................................................................... ...21

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Lista de Tablas

Tabla 1. Resultados del análisis de Coliformes totales, E. coli, Colifagos Somáticos, CB390 y

Bacteroides GA17 en agua residual doméstica de la planta de tratamiento del municipio de

Guasca………………………………………………………………………………………14


Bacteroides GA17 en agua residual doméstica de la planta de tratamiento El Salitre…………...15


Bacteroides GA17 en agua residual doméstica de la planta de tratamiento del municipio de

Cajicá………………………………………………………………………………………..15

Tabla 4. Resultados del análisis e índice de Colifagos Somáticos y Bacteroides GA17, en agua el

agua residual doméstica de la planta de tratamiento del municipio de Guasca, El Salitre y

Cajicá………………………………………………………………………………………..19

Lista de Figuras

Figura 1. Concentración de Coliformes totales y E. coli en el agua residual de las tres plantas de

tratamiento de agua residual doméstica………………………………………………………17

Figura 2. Concentración de Colifagos somáticos, Colifagos CB390 y fagos de Bacteroides GA17

en el agua residual de las tres plantas de tratamiento de agua residual

doméstica…………………………………………………………………………….….…..18

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1. RESUMEN

El crecimiento de la población a nivel mundial ha generado un aumento en la contaminación del

agua, por lo que los residuos domésticos, agrícolas e industriales están generando problemas a

nivel ambiental y de salud pública. En el caso de los residuos de origen doméstico, el mayor

riesgo se evidencia en las altas concentraciones de materia orgánica y microrganismos patógenos.

Determinar la presencia de estos agentes patógenos resulta costoso, y requiere periodos

prolongados de análisis por lo que se propone el uso de indicadores de contaminación fecal

bacteriano como coliformes totales, coliformes fecales, E.coli y Enterococos, y virales como

colifagos somáticos, colifagos F+ RNA específicos, utilizados como indicadores tradicionales de

la contaminación fecal, y fagos de Bacteroides, que permiten discriminar el origen de la

contaminación.

Para conocer la concentración de los indicadores bacterianos y virales, evaluar la concentración

y comportamiento de las cepas de E. coli CB390 y Bacteroides GA17 en nuestras condiciones

ambientales, se propuso evaluar 3 plantas de tratamiento de agua residual doméstica (Guasca, El

Salitre y Cajicá), donde se determinaron las concentraciones de los indicadores bacterianos de

contaminación fecal coliformes totales y E. coli e indicadores virales colifagos somáticos y

colifagos CB390 cómo cepa potencial para reemplazar el uso de colifagos somáticos y fagos

F+ RNA específicos, y fagos de Bacteroides GA17 para diferenciar el origen de la contaminación,

tomando 6 muestras en cada uno de los afluentes de las plantas seleccionadas. Una vez

finalizados los análisis microbiológicos, se encontró que en las aguas residuales domésticas sin

tratamiento la concentración promedio para coliformes totales se encuentra en 3,2 X106

UFC/100mL; E. coli 2,9 X105 UFC/100mL y colifagos somáticos presentó un promedio 6,8

X105 PFP/100mL, en el caso de las cepas E. coli CB390 y Bacteroides GA17, presentaron una

concentración promedio de 6,1 X105 PFP/100mL para los fagos CB390 evidenciando su

potencial para reemplazar el uso la cepa de E. coli WG5 en la detección de Colifagos somáticos

y 1,9 X104 PFP/100mL para los fagos de Bacteroides GA17, confirmando la presencia de esta

cepa en nuestras condiciones ambientales y geográficas. Finalmente, en cuanto al índice entre

Colifagos somáticos y fagos de Bacteroides GA17, se obtuvieron valores entre 1.2 y 2.2 unidades

logarítmicas, permitiendo confirmar el origen de la contaminación humano en las plantas de

tratamiento de agua residual doméstica seleccionadas. El análisis estadístico no mostró

diferencias significativas entre Colifagos somáticos y colifagos CB390, y entre Coliformes totales

y E. coli. (P>0,05 Shapiro-Wilk Test).

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2. INTRODUCCIÓN

El deterioro de la calidad del agua es provocado por tres principales fuentes de contaminación,

industrial que genera en un mayor porcentaje residuos químicos, agrícola que genera residuos

químicos por el uso de fertilizantes y pesticidas, biológicos por la cría, explotación y sacrificio de

animales y finalmente se tienen actividades domésticas o urbanas que generan residuos

biológicos debido a la concentración elevada de materia orgánica y microorganismos de origen

fecal provenientes de este tipo de vertimientos.

Debido a la dificultad de identificar los patógenos presentes en el agua a causa de su alto costo,

tiempo requerido, dificultad en su análisis y el riesgo que presenta para el personal de laboratorio,

se evalúan indicadores de contaminación de origen fecal como coliformes totales, coliformes

fecales y E. coli. Sin embargo, estos indicadores bacterianos no determinan la presencia de virus

en el agua, lo cual es importante ya que las enfermedades entéricas no están únicamente asociadas

con bacterias, sino también con la presencia de virus entéricos. Adicionalmente los virus tienen

mayor resistencia en el ambiente que las bacterias, por lo que se propone el uso de indicadores

virales como los colifagos somáticos y los fagos F+ RNA específicos, que son los

tradicionalmente evaluados debido a que reflejan la presencia de virus patógenos en todo tipo

de agua que presente contaminación fecal. Sin embargo, lo ideal es que se pueda utilizar un solo

indicador que evidencie la presencia tanto de colifagos somáticos y fagos F+ RNA específicos,

ya que estos dos indicadores virales no presentan el mismo comportamiento a nivel ambiental y

en sistemas de tratamiento.

Por esta razón se propuso el uso la cepa CB390 candidata para la determinación y evaluación de

los colifagos somáticos y fagos F+RNA específicos simultáneamente. Los indicadores de

contaminación fecal, han demostrado ser una buena alternativa frente a la dificultad que

representa identificar y cuantificar los patógenos causantes de enfermedades de origen hídrico;

su presencia denota contaminación fecal y constituyen un riesgo de transmisión de enfermedades

para la población. No obstante, los indicadores bacterianos (coliformes totales y E. coli ) y virales

(colifagos somáticos, fagos F+RNA específicos y fagos CB390) propuestos no permiten

discriminar el origen de la contaminación, por lo que se propone el uso de los fagos de

Bacteroides GA17 como uno de los indicadores discriminantes de la contaminación fecal, debido

a que los bacteriófagos que infectan cepas de Bacteroides son herramientas potenciales para el

seguimiento de la fuente u origen de contaminación fecal (animal o humano). Las cepas

hospedantes de Bacteroides varían su capacidad para discriminar entre fagos de diferentes fuentes.

Munesia et al., (2012) propusieron la evaluación del índice entre colifagos somáticos y fagos de

Bacteroides GA17, para determinar el origen de la contaminación fecal, ya que se ha reportado que

en otras zonas geográficas la cepa de Bacteroides GA17 es específica de contaminación de origen

humano, si se presenta un índice entre 1.4 a 2.2 unidades logarítmicas (UL) indica contaminación

de origen humano y si se tiene un índice > 4 se considera contaminación de origen no humano.

Para conocer la concentración de los indicadores bacterianos y virales, evaluar la concentración

y comportamiento de las cepas de E. coli CB390 y Bacteroides GA17 en el afluente de las plantas

de tratamiento de agua residual doméstica, se determinó la concentración de los indicadores

bacterianos de contaminación fecal tradicionalmente utilizados, coliformes totales y E. coli e

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indicadores virales colifagos somáticos, colifagos CB390 como cepa potencial para reemplazar

el uso de colifagos somáticos y fagos F+ RNA específicos, y fagos de Bacteroides GA17 para

diferenciar el origen de la contaminación. Para cumplir con este objetivo se seleccionaron 3

plantas de tratamiento de agua residual doméstica (Guasca, El Salitre y Cajicá) donde se tomaron

6 muestras en los afluentes de las plantas con un total de 18 muestras.

Una vez finalizados los análisis microbiológicos, se encontró que en las aguas residuales

domésticas sin tratamiento las concentraciones promedio para coliformes totales oscilan entre

2,1 X106 UFC/100mL y 3,9 X106 UFC/100mL; E. coli 2,0 X105 UFC/100mL y 3,6 X105

UFC/100mL; colifagos somáticos presentó un promedio entre 4,5 X105 PFP/100mL y 1,1 X106

PFP/100mL. En el caso de las cepas E. coli CB390 y Bacteroides GA17, presentaron una

concentración promedio entre 2,0 X105 PFP/100mL y 1,16 X106 PFP/100mL para los fagos

CB390 evidenciando su potencial para reemplazar el uso la cepa de E. coli WG5 en la detección

de Colifagos somáticos y 1,3 X104 PFP/100mL y 3,2 X104 PFP/100mL para los fagos de

Bacteroides GA17, confirmando la presencia de esta cepa en nuestras condiciones ambientales y

geográficas.

Finalmente, en cuanto al índice entre Colifagos somáticos y fagos de Bacteroides GA17, se

obtuvieron valores entre 1.4 a 2.2 UL, permitiendo confirmar el origen de la contaminación

humano en las plantas de tratamiento de agua residual doméstica seleccionadas. El análisis

estadístico no mostro diferencias significativas entre Colifagos somáticos y colifagos CB390, y

entre Coliformes totales y E. coli. (P>0,05 Shapiro-Wilk Test).

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3. JUSTIFICACIÓN Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La contaminación del agua está asociada con el vertimiento de aguas residuales domésticas e

industriales sin tratar. Las aguas sin tratamiento están siendo vertidas a ríos, zonas costeras y

aguas superficiales, generando un impacto negativo en el ambiente, ya que se alteran los

ecosistemas relacionados con los cuerpos de agua receptores. Adicionalmente en estos vertidos

se encuentra una concentración importante de microorganismos patógenos que pueden

transmitir enfermedades de origen hídrico, impactando el sector de la salud pública. El agua es

una de las fuentes de transmisión de microorganismos causantes de diferentes enfermedades,

entre ellos están Salmonella, Shigella, E. coli, H. pylori, Hepatitis, Rotavirus, Giardia, Cryptosporidium,

entre otros.

La evaluación de la calidad microbiológica del agua se realiza por medio de indicadores de

contaminación fecal como son coliformes totales, coliformes fecales, E. coli, Enterococcos y esporas

de Clostridium sulfito reductor. A pesar de que son los indicadores tradicionalmente utilizados, la

normativa nacional sugiere evaluar como indicadores bacterianos de contaminación Coliformes

totales y E. coli, y estos no permiten confirmar o evidenciar la presencia de patógenos virales;

por esto se propone el uso de indicadores virales de contaminación fecal como colifagos

somáticos y fagos F+ RNA específicos, los cuales evidencian la presencia de virus patógenos

bajo diferentes condiciones ambientales. Poder utilizar una cepa que sea capaz de medir ambos

fagos significaría ahorro de tiempo y costos en su diagnóstico. Por esta razón se propone el uso

de la cepa CB390, ya que esta cepa podría ser a futuro la que se implemente en las normativas

utilizadas para la evaluación de la calidad del agua detectando colifagos somáticos y colifagos F+

RNA específicos simultáneamente. Además de detectar la contaminación de origen fecal, es

necesario discriminar el origen de la contaminación, diferenciando si es animal o humano. Esta

diferenciación es indispensable para definir el riesgo en salud pública por la presencia de

microorganismos provenientes de animales que pueden generar enfermedades zoonóticas, en la

implementación de sistemas adecuados de saneamiento y en las decisiones a nivel normativo y

legal que deben tomar las Autoridades Ambientales. Por esta razón es importante evaluar cepas

como Bacteroides GA17, que ha permitido discriminar el origen de la contaminación en Europa y

ha mostrado resultados positivos en nuestras condiciones ambientales, así como de igual forma

el índice de colifagos somáticos y fagos de Bacteroides GA17.

Los resultados de los indicadores obtenidos en este estudio servirán para complementar el

trabajo de maestría ̈ Selección de los marcadores cultivables y moleculares útiles para diferenciar

el origen de la contaminación fecal en el río Bogotá ̈ en donde se busca encontrar los indicadores

adecuados, para discriminar el origen de la contaminación fecal a través del uso de marcadores

cultivables y moleculares evaluados en diferentes tipos de agua, este estudio aporta la

concentración de este tipo de indicadores en la en la entrada de sistemas de tratamiento de aguas

residuales domésticas.

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4. MARCO TEÓRICO

El crecimiento acelerado de la población a nivel mundial ha generado un aumento en la demanda

del recurso hídrico y en los niveles de contaminación del mismo. En el caso específico de la

contaminación de origen doméstico, el mayor riesgo se presenta por las altas concentraciones de

materia orgánica y microorganismos patógenos que pueden difundirse a través del agua.

(Campos et al., 2008). Las aguas residuales domésticas son producto del uso del recurso hídrico

en diferentes actividades del hogar, las cuales generan una contaminación debido a los residuos

de tipo físico, químico y biológico. La importancia de su depuración y tratamiento consiste en la

posibilidad de verter estas aguas a cuerpos receptores naturales sin presentar ningún tipo de

peligro ambiental y de salud pública.

Las plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas reciben el agua proveniente de

sistemas de alcantarillado para reducir los contaminantes orgánicos e inorgánicos, en una serie

de tratamientos físicos, químicos y biológicos, acompañados de diferentes etapas y

procedimientos, de acuerdo al funcionamiento y sistema de la planta que tenga establecido.

Dentro de las etapas de tratamientos se encuentra los tratamientos primarios que se encargan de

la remoción de solidos o cribado, remoción de arena, separación de solidos sedimentables y

suspendidos como las grasas. Los tratamientos secundarios pueden ser lodos activados, placas

rotativas, reactores biológicos, y sedimentación secundaria. Finalmente están los tratamientos

terciarios que tienen como objetivo eliminar contaminantes específicos como los

microorganismos a través de sistemas de desinfección.

La contaminación de origen fecal es una de las principales fuentes del deterioro de la calidad del

agua; por esta razón en el agua se pueden encontrar una gran diversidad de microrganismos

patógenos intestinales como bacterias, virus y parásitos (Harwood et al., 2005). Sin embargo, la

identificación de estos agentes patógenos es costosa, requiere de mucho tiempo, y presenta alto

riego para el personal manipulador. Frente a la dificultad de identificar los patógenos

directamente, se propone el uso de indicadores de contaminación de origen fecal.

Durante más de 100 años, la seguridad microbiológica del agua ha sido evaluada principalmente

por la cuantificación de bacterias indicadoras de contaminación fecal, principalmente Escherichia

coli o alternativamente coliformes termotolerantes (fecales) y coliformes totales ya que reflejan la

posible presencia de patógenos entéricos (Edberg et al., 2000). Sin embargo, estos indicadores

no están relacionados con la presencia de virus, generando así una desventaja para este tipo de

indicadores tradicionales que no permiten evidenciar la presencia de virus entéricos patógenos

que están siendo transmitidos por la ingesta de comida o agua contaminados (Baker et al., 2003).

Por esta razón en el caso de indicadores virales, se propone el uso de colifagos somáticos y F+

RNA específicos, también encontrados en aguas residuales domésticas, debido a que en diversos

estudios indican una fuerte correlación entre los bacteriófagos y virus patógenos (Mandilara et

al., 2006). Actualmente se sabe que la cepa CB390 es capaz de recuperar colifagos somáticos y

colifagos F+ RNA específicos simultáneamente, reuniendo las ventajas que presentan estos dos

indicadores virales y recolectando mayor información en un solo indicador; evidenciando así el

potencial uso de la cepa CB390, como reemplazo de estas cepas.

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De acuerdo con Munesia et al., (2012), diferentes estudios muestran que los métodos existentes

para identificar contaminación fecal en diferentes tipos de agua son insuficientes y es necesario

el uso de otros marcadores, por lo que propone el uso combinado de indicadores para

discriminar el origen de la contaminación, haciendo uso de fagos que infecten cepas de Bacteroides

(Bacteroides thetaiotaomicron y Bacteroides fragilis), implementando el índice entre Colifagos somáticos

y Bacteroides thetaiotaomicron GA17, Coliformes fecales y fagos de Bacteroides fragilis RYC2056.

4.1 Indicadores bacterianos de contaminación fecal

4.1.1 Coliformes totales

El grupo de Coliformes totales pertenecen a la familia Enterobacteriaceae, los cuales se definen

como microorganismos anaerobios facultativos, bacilos Gram negativos, no formadores de

esporas, oxidasa negativos y productores de gas por la fermentación de la lactosa. Este grupo

incluye géneros de origen fecal y ambiental como E. coli, Citrobacter, Klebsiella sp., Enterobacter y

Serratia y conforman aproximadamente el 10 % de los microorganismos intestinales del hombre

y otros animales de sangre caliente.

En aguas residuales tratadas, los Coliformes totales son utilizados para la identificación de

contaminación, pero no se consideran buenos indicadores, ya que algunos de sus géneros no son

específicos de contaminación fecal. La concentración de Coliformes totales en aguas residuales

crudas reportada por literatura oscila en un rango de 106-108 UFC por 100 mL y se estima que

E. coli se encuentre en menores concentraciones (Servais et al., 2007).

4.1.2 Escherichia coli

E. coli hace parte del grupo de los Coliformes fecales, es un bacilo corto Gram negativo, móvil

con flagelo perítrico, no esporulado, indol positivo y oxidasa negativa. Es un indicador potencial

de contaminación fecal ya que habita en el intestino del hombre y otros animales de sangre

caliente (McLellan et al., 2001). E. coli es considerado como el indicador más sensible de la

contaminación fecal, debido a que representa más del 95% del grupo de los coliformes en heces

humanas y es especifico de contaminación de origen fecal. Es por esto que se recomienda a E.

coli como indicador de contaminación fecal para la evaluación microbiológica del agua (Elmund

et al., 1999; Yates, 2007; Odonkor y Ampofo, 2013)

Algunos estudios reflejan que las concentraciones para E. coli son menores a 106 UFC/100mL;

es decir, que se encuentra en concentraciones más bajas que Coliformes totales (Servais et al.,

2007). Estas concentraciones son similares en diferentes sitos geográficos y en todos los casos

se deben tener en cuenta factores socio-económicos y condiciones ambientales tales como,

temperatura, zona geográfica y clima (Lucena et al., 2003).

4.2 Indicadores virales de contaminación fecal

Gran parte de la carga de enfermedades transmitidas por el agua en los países desarrollados y sub desarrollados se atribuye a infecciones virales (Harwood et al., 2014). Los virus a diferencia de las bacterias, no se encuentran normalmente en la materia fecal humana, estos por el contrario están presentes en el tracto gastrointestinal únicamente de personas infectadas y son eliminados a través de las heces. Los fagos representan a los virus, mejor que cualquier otro grupo de indicadores una vez fuera del intestino y muestran una resistencia moderada a los tratamientos

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y la persistencia en el medio ambiente (Agulló et al., 2016). Las características de un indicador de contaminación fecal de origen viral incluyen el aislamiento y conteo mediante métodos sencillos, su identificación es de gran importancia debido a que presentan mayor resistencia que las bacterias en el ambiente y en los sistemas de tratamiento, se obtienen resultados más rápidos cuando se analizan colifagos que cuando se trabaja con enterovirus (Pulido et al., 2005).

4.2.1 Colifagos Somáticos

Un gran número de virus patógenos humanos son excretados en las heces y orina; estos desechos

están presentes en aguas residuales domésticas, que al no recibir un tratamiento adecuado pueden

contaminar diferentes cuerpos de agua, representando un riesgo para la salud del hombre, ya que

cuando hay consumo de estas aguas se pueden generar enfermedades de origen entérico

(Borrego et al., 1987).

Los virus que son capaces de infectar y reproducirse en bacterias, se conocen como bacteriófagos, son parásitos intracelulares obligados, actuando como agentes biológicos que parasitan bacterias de forma específica, los cuales están integrados por una molécula de ácido nucleico (ADN o RNA). Para su multiplicación usan maquinaria del huésped también por la capacidad de estos virus de ser más resistentes al proceso de tratamiento del agua que las bacterias indicadoras convencionales (Jofre y Lucena 2006; Martínez et al., 2015) Los bacteriófagos son usados cada vez más como indicadores de la calidad del agua. Hay dos

grupos de colifagos que infectan bacterias, Colifagos somáticos y Fagos F+ RNA específicos,

los cuales son considerados como indicadores virales de contaminación fecal. La diferencia entre

estos dos grupos es la vía de infección y la bacteria huésped (Guzmán et al., 2008).

Los colifagos somáticos inician la infección uniéndose a las células de E. coli mediante la

membrana celular. Los colifagos somáticos incluyen gran variedad de fagos pertenecientes a las

familias de; Myoviridae, Siphoviridae, Podoviridae y Microviridae (Jofre y Lucena 2006). Son los

indicadores virales que se encuentran en mayor concentración en aguas, con valores entre 104 y

107 UFP/100mL (Yahya et al., 2015).

4.2.2 Fagos RNA específicos

Los colifagos F específicos infectan las células de Salmonella typhimurium y E. coli por medio del

pili sexual el cual ha sido codificado por la detección del plásmido F en la cepa de E. coli K12

(Guzmán et al., 2008). Los colifagos de ARN F+ específicos pertenecen a la familia Leviviridae

(Jofre y Lucena 2006). La concentración en la que estos fagos se encuentran en las aguas

residuales es una unidad Log10 por debajo de las concentraciones de los colifagos somáticos

(Yahya et al., 2015).

Los colifagos somáticos y F+ RNA específicos han sido usados en estudios científicos por

muchos años como indicadores de contaminación fecal y viral en diferentes tipos de agua, debido

a la similitud estructural que tienen con los virus entéricos patógenos (Hot et al., 2003; Muniesa

et al., 2004).

A su vez los ARN F+ específicos se han sugerido como marcadores útiles para el seguimiento

del origen de la contaminación fecal o Microbial Source Tracking (MST) por sus siglas en inglés,

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ya que habitualmente se encuentran relacionados con la flora microbiana intestinal de los

humanos o animales, causantes de la contaminación fecal (Yahya et al., 2015).

4.2.3 Colifagos CB390

Tradicionalmente los colifagos somáticos y los colifagos F+ RNA específicos han sido utilizados

como indicadores de contaminación fecal; sin embargo, hacer las dos técnicas por separado

resulta más costoso, por lo que se ha propuesto el uso de una cepa capaz de detectar estos dos

tipos de fagos.

La cepa de E. coli WG5, recomendada por la ISO (Organización Internacional de Normalización)

para la detección de colifagos somáticos, fue transformada para detectar colifagos específicos y

somáticos simultáneamente. El plásmido Famp fue usado para la trasformación de la cepa de E.

coli WG5 y la trasformación de las células fue dada por electroporación; las células transformadas

fueron seleccionadas gracias a la resistencia a la ampicilina y luego fueron probadas para la

detección de colifagos somáticos y colifagos específicos usando los fagos de referencia 174 y

MS2 (Guzmán et al., 2008). Por esta razón la evaluación de esta cepa es de gran importancia, ya

que es candidata para la determinación y evaluación de los colifagos somáticos y colifagos F

específicos simultáneamente, reduciendo costos y tiempo en cuanto a la cuantificación de

indicadores virales de contaminación fecal.

4.2.4 Fagos de Bacteroides GA17

Durante décadas, el grupo de coliformes totales y E. coli se han utilizado como indicadores de la

calidad del agua con respecto a la presencia de patógenos, sin embargo, estos indicadores

bacterianos tradicionales, parecen tener un valor predictivo limitado para la detección de virus

patógenos, debido a que se reconoce que los virus entéricos son más resistentes a la inactivación

natural y a los sistemas de tratamiento, que los indicadores bacterianos, por lo que se propone

el uso de indicadores virales como lo son los Colifagos somáticos, fagos F+ RNA específicos y

fagos de Bacteroides. Este último grupo se ha sugerido como uno de los microorganismos

indicadores de contaminación fecal, debido a que predominan en las heces humanas

representando el 30% de la microbiota total, que se encuentra entre 108 -1010 UFC/g de heces.

Estos microorganismos presentan una baja supervivencia en el ambiente ya que son

microorganismos anaerobios estrictos, presentan una morfología típica del grupo Siphoviridae;

cabeza en forma de icosaedro y una cola flexible; adicionalmente son virus que son capaces de

infectar la cepa huésped penetrando la pared celular siendo este el primer paso en el proceso de

infección.

Independientemente de cómo los fagos infectan cepas seleccionadas de Bacteroides sp., los

bacteriófagos cumplen algunos de los requisitos como; rastreadores de origen, incluyendo

especificidad, abundancia, métodos de detección, continuidad - discontinuidad geográfica,

resistencia a los factores estresantes naturales y antropogénicos y resultados adecuados para el

análisis numérico (Jofre et al., 2014).

Los métodos de seguimiento del origen de la contaminación están diseñados para discriminar el

origen de la contaminación fecal en un cuerpo de agua determinado, los bacteriófagos que

infectan Bacteroides son herramientas potenciales para el seguimiento del origen de la

17

contaminación, debido a que diversos estudios muestran que los métodos existentes para

identificar contaminación fecal en diferentes tipos de agua son insuficientes y es necesario el uso

de otros marcadores, los cuales pueden variar dependiendo de su situación geográfica.

Se ha informado que algunas cepas, tales como Bacteroides fragilis RYC2056 puede ser utilizado

para detectar bacteriófagos en residuos de seres humanos y no humanos, mientras que otras

cepas como Bacteroides thetaiotaomicron GA17 sólo indican fagos en residuos de origen humano.

Se encuentran diferentes especies de Bacteroides que son específicos de humanos, en las que se

encuentran; B. vulgatus, B. distasonis y B. thetaiotaomicron, en donde esta última se deja infectar por

el fago Bacteroides GA17 (Tartera et al., 1992; Bernhard et al., 2000; Mandilara et al., 2005; Payán

et al., 2005; Munesia et al., 2012).

La cepa de Bacteroides thetaiotaomicron GA17, fue aislada y probada por Payan et al., (2005) en

Europa, evidenciando su especificidad y potencial para discriminar el origen de la contaminación.

Esta cepa se ha evaluado en otras zonas geográficas, como marcador potencial de la

contaminación humana, confirmando su utilidad en el sur de Europa, Túnez y Colombia. (Payan

et al., 2005; Jofre et al., 2014; Yahya et al., 2015; Venegas et al., 2015)

De acuerdo con Munesia et al., (2012), diferentes estudios muestran que los métodos existentes

para identificar contaminación fecal en diferentes tipos de agua son insuficientes y es necesario

el uso de estos marcadores, por lo que propone el uso combinado de indicadores para

discriminar el origen de la contaminación, implementando el índice entre colifagos somáticos y

Bacteroides thetaiotaomicron GA17. Un rango entre 1.4 a 2.2, es el índice de contaminación de origen

fecal humano, y un índice > 4 para determinar la contaminación de origen no humano. La

aplicación de este índice permitira determinar sí las muestras de agua residual doméstica tienen

una contaminación específica de origen humano o no humano.

18

5. OBJETIVOS

5.1 Objetivo general

Evaluar Coliformes totales, E. coli, colifagos somáticos, colifagos CB390 y fagos de Bacteroides

GA17 como indicadores microbiológicos de contaminación en aguas residuales domésticas

provenientes de los afluentes de plantas de tratamiento.

5.2 Objetivos específicos

- Evaluar la concentración de Coliformes totales y E. coli como indicadores de

contaminación bacteriana en afluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales

domésticas

- Evaluar la concentración de los colifagos somáticos y colifagos CB390 como indicadores

de contaminación de origen viral en afluentes de las plantas de tratamiento de aguas

residuales domésticas.

- Evaluar la concentración y el comportamiento de los fagos de Bacteroides GA17 en

afluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas, como

discriminador del origen de la contaminación.

- Calcular el índice de colifagos somáticos y fagos de Bacteroides GA17 como herramienta

para discriminar el origen de la contaminación.

19

6. MATERIALES Y MÉTODOS

Para evaluar los indicadores bacterianos y virales de contaminación fecal, fue necesario

seleccionar una serie de plantas de tratamiento de agua residual doméstica (PTARD) donde se

asume que dichas plantas reciben únicamente residuos de origen humano. Las plantas

seleccionadas como zona de estudio fueron, PTARD del municipio de Guasca, PTARD El

Salitre y PTARD del municipio de Cajicá.

6.1 Estaciones de muestreo

6.1.1 Planta de tratamiento de agua residual doméstica del municipio de Guasca

Localizada en el municipio de Guasca, a 45 kilómetros al nororiente de la ciudad de Bogotá. Las

muestras se tomaron del afluente de la planta de tratamiento. Cuenta con pretratamiento (rejillas

de gruesos y finos) y adición de cloruro de aluminio para terminar en tanque de sedimentación.

Esta planta trata aguas residuales domésticas del municipio el cual no tiene planta de sacrificio

de animales.

6.1.2 Planta de tratamiento de agua residual doméstica El Salitre

Localizada al occidente de la ciudad de Bogotá. Las muestras se tomaron del río Salitre, a partir

del cual se toma el agua para su tratamiento. Este río nace en los cerros orientales de la ciudad

de Bogotá y la recorre de oriente a occidente recibiendo a su paso aguas residuales domésticas.

6.1.3 Planta de tratamiento de agua residual doméstica del municipio de Cajicá

Localizada en el municipio de Cajicá, a 17 kilómetros al norte de la ciudad de Bogotá. El

tratamiento consiste en pretratamiento con rejillas de gruesos y finos, paso por desarenador y

trampa de grasas y finalmente paso a laguna anaerobia, laguna facultativa y laguna aerobia. Las

muestras se tomaron después de la trampa de grasas. Esta planta trata aguas residuales del

municipio, el cual no cuenta con planta de sacrificio de animales.

6.2 Muestreo

De cada planta de tratamiento de aguas residuales domésticas se recolectaron 6 muestras de agua

(250 mL) para un total de 18 muestras. En la planta de tratamiento del municipio de Guasca y

El Salitre de Bogotá, se tomaron las seis muestras en diferentes días; en la planta de tratamiento

del municipio de Cajicá se tomaron las muestras en tres días, tomando cada día dos muestras

con una hora de diferencia entre estas. El muestreo se realizó durante dos meses iniciando en

julio y finalizando en agosto de 2016.

Todas las muestras se recolectaron en un frasco de plástico polipropileno de 250mL estéril,

debidamente marcado con: el lugar de la zona de muestreo, fecha, hora y código de la muestra.

Luego de recolectar la muestra, esta se preservó en condiciones de refrigeración (4-8 °C), según

el protocolo Standard Methods for Examination of Water and Wastewater 9006 A- 3 (APHA,

2012). Adicionalmente cada una de las muestras tuvo una cadena de custodia, y se procesaron

en el Laboratorio de Indicadores de Calidad de Aguas y Lodos de la Pontificia Universidad

Javeriana dentro de las 24 horas de la toma de la muestra, de acuerdo con el protocolo ISO 9308-

20

1 (2014) para Coliformes totales y E. coli, colifagos somáticos y colifagos CB390 el protocolo

ISO 10705-2 (2000) y para Bacteroides GA17 el protocolo ISO 10705-4.

6.3 Análisis de indicadores de contaminación fecal en agua residual

6.3.1 Determinación de Coliformes totales y E. coli. (ISO 9308-1 - 2014)

Se realizaron diluciones seriadas a partir de la muestra homogenizada (1:10) hasta 10 -4 en peptona

salina estéril. Seguidamente se realizó el montaje de la técnica de filtración por membrana. Esta

técnica consiste en el uso de un equipo de filtración que implementa una membrana de nitrato

de celulosa con un tamaño de poro de 0.45 µm, con el objetivo de retener las bacterias presentes

en la muestra. Se filtró 1mL de cada una de las diluciones, adicionando 20 mL de peptona salina

en cada campana de filtración. Al finalizar cada filtración, la membrana se sembró en agar

Chromocult (Merck, Darmstadt, Alemania) incubando las cajas a 37°C por 21 h +/- 2h.

La identificación de Coliformes y E. coli, es posible por la presencia de los dos sustratos

cromógenos; Salmon-Gal y X-Glucurónido presentes en el medio Chromocult. En el caso de

Coliformes se observaron colonias de color rojo-fucsia por la presencia de la enzima -D

Galactosidasa y para el caso de E. coli se evidenciaron colonias de color morado-violeta por la

presencia de las enzimas -D Glucuronidasa y -D Galactosidasa. Cada una de las muestras

analizadas contó con cepas control; para el control positivo se utilizó la cepa de E. coli ATCC

25922 y para el control negativo se trabajó con la cepa de Salmonella ATCC 13076 que se

sembraron en el medio de cultivo Chromocult a 37°C por 21 h +/- 2h. El reporte para

Coliformes totales y E. coli está dado por Unidades Formadoras de Colonia/100mL

(UFC/100mL).

6.3.2 Determinación de Colifagos somáticos (ISO 10705-2 - 2000).

A partir de la muestra previamente homogenizada se filtraron 10 mL, utilizando filtros con un

tamaño de poro de 0.22 µm y partir de la muestra filtrada se realizaron diluciones seriadas (1:10)

hasta 10-3 en peptona salina estéril. De cada dilución de la muestra se tomó 1 mL y se transfirió

a un tubo estéril. Seguidamente a cada tubo se le adicionó 1 mL de la bacteria E. coli WG5, en

fase exponencial (108células/mL) con una densidad óptica entre 0.3 nm - 0.5 nm y 2.5 mL del

medio Agar Scholtens Modificado semi-solido (MSAss). Posteriormente se homogenizó en

vortex y se vertió en la caja de Petri que contiene medio Agar Scholtens Modificado (MSA),

distribuyéndolo homogéneamente. Finalmente se llevó a incubar a 37°C por 18h +/- 2h. La

identificación de los fagos se evidenció por la formación de placas o calvas de lisis en cada una

de las cajas de Petri. La formación de placas o calvas es el resultado de una infección dada por

una única partícula infecciosa. Estas placas o calvas de lisis se reportaron como Partículas

Formadoras de Placa/100 mL (PFP/100mL). Cada una de las muestras contó con un control

positivo utilizando como fago de referencia 174 ATCC 13706 B-1 y como control negativo la

cepa E. coli WG5 ATCC 700078.

21

6.3.3 Determinación de Colifagos CB390 (ISO 10705-2 - 2000).

A partir de la muestra previamente homogenizada se filtraron 10 mL, utilizando filtros con un

tamaño de poro de 0.22 µm. Se realizaron diluciones seriadas (1:10) hasta 10-3 en peptona salina

estéril. De cada dilución de la muestra se tomó 1 mL y se transfirió a un tubo estéril.

Seguidamente a cada tubo se le adicionó 1 mL de la bacteria E. coli CB390, en fase exponencial

(108células/mL) con una densidad óptica entre 0.3 nm - 0.5 nm y 2.5 mL del medio Triptona-

Glucosa-Extracto de Levadura semi-solido (TYGAss). Posteriormente se homogenizó en vortex

y se vertió en la caja de Petri que contiene medio Triptona-Glucosa-Extracto de Levadura

(TYGA), distribuyéndolo homogéneamente. Finalmente se llevó a incubar a 37°C por 18h +/-

2h. La identificación de los fagos se evidenció por la formación de placas o calvas de lisis en cada

una de las cajas de Petri, donde la formación de placas o calvas es el resultado de una infección

dada por una única partícula infecciosa. Estas placas o calvas de lisis se reportaron como

Partículas Formadoras de Placa/100 mL (PFP/100mL). Cada una de las muestras contó con dos

controles positivos utilizando como fagos de referencia MS2 ATCC 597 B-1 y 174 ATCC

13706 B-1 y como control negativo la cepa CB390 ATCC 700078 modificada por Guzmán et al

(2008).

6.3.4 Determinación de fagos Bacteroides GA17 (ISO 10705-4).

A partir de la muestra previamente homogenizada se filtraron 10 mL, utilizando una membrana

con un tamaño de poro de 0.22 µm. Se realizaron diluciones seriadas (1:10) hasta 10-2 en peptona

salina estéril. De cada dilución de la muestra se tomó 1 mL y se adiciono a un tubo estéril,

seguidamente a cada tubo se adicionará 1 mL del inóculo de bacteroides, en fase exponencial

(108células/mL) con una densidad óptica entre 0.3 nm - 0.5 nm y 4 mL del medio Agar

semisólido para la recuperación de fagos de bacteroides (BPRMAss); posteriormente se

homogenizó en vortex y se vertió en la caja de Petri que contiene medio BPRMA,

distribuyéndolo homogéneamente. Finalmente se llevó a una incubar a 37°C por 22h +/- 2h, en

condiciones de anaerobiosis. La identificación de los fagos se evidenció por la formación de

placas o calvas de lisis en cada una de las cajas de Petri, donde la formación de placas o calvas es

el resultado de una infección dada por una única partícula infecciosa. Estas placas o calvas de

lisis se reportaron como Partículas Formadoras de Placa/100 mL (PFP/100mL). Cada una de

las muestras contó con un control positivo utilizando como fago de referencia Bacteroides GA17

y como control negativo la cepa Bacteorides theaiotaomicron GA17.

22

7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

7.1 Indicadores de contaminación bacteriana y viral

A continuación, se presentan los resultados de los indicadores bacterianos (Coliformes totales y

E. coli) e indicadores virales (colifagos somáticos, colifagos CB390) e indicadores discriminantes

(fagos de Bacteroides GA17), de contaminación fecal en agua residual doméstica de las tres plantas

seleccionadas (Guasca, Cajicá y El Salitre), en las Tablas 1, 2 y 3.

7.1.1 Indicadores de contaminación fecal en la Planta de Tratamiento de Agua

Residual Doméstica del municipio de Guasca


Bacteroides GA17 en agua residual doméstica de la planta de tratamiento del municipio de Guasca.

La media geométrica para Coliformes totales se encuentra en 2,1 X106 UFC/100 mL; y para E.

coli de 3,0 X105 UFC/100 mL. En cuanto a los colifagos somáticos, colifagos CB390 y fagos de

Bacteroides GA17 se tienen medias geométricas de 4,5 X105 PFP/100 mL, 2,0 X105 PFP/100 ml,

1,3 X104 PFP/100 ml respectivamente.

n=6 Días 1 2 3 4 5 6 MEDIA

GEOMETRICA

BACTERIAS (UFC/100mL)

Coliformes totales

1,1 X106 3,5 X106 5,2 X106 1,7 X106 1,5 X106 1,8 X106 2,1 X106

E. coli 2 X105 4 X105 5 X105 2 X105 2,2 X105 4,5 X105 3,0 X105

FAGOS (PFP/100mL)

Colifagos Somáticos

4 X105 4 X105 7 X105 2 X105 6 X105 6,2 X105 4,5 X105

Fago CB390

2 X105 1,4 X105 1 X105 1,3 X105 4 X105 4 X105 2,0 X105

Fagos de Bacteroides

GA17 1,2 X104 1,1 X104 1,4 X104 6,3 X104 1,3 X104 3 X103 1,3 X104

UFC: Unidades Formadoras De Colonia, PFP: Partículas Formadoras De Placa, mL: Mililitro, n: Número De Muestras

23


Residual Doméstica El Salitre


Bacteroides GA17 en agua residual doméstica de la planta de tratamiento El Salitre.

En la PTARD El Salitre, la media geométrica de Coliformes totales se encuentra en 3,5 X106

UFC/100 mL; y E. coli 3,6 X105 UFC/100 mL, colifagos somáticos, colifagos CB390 y fagos de

Bacteroides GA17 se encontraron con una media geométrica de 4,3 X105 PFP/100 mL, 4,7 X105

PFP/100 mL, 1,1 X104 PFP/100 mL, respectivamente.


Residual Doméstica del municipio de Cajicá

Tabla 3. Resultados del análisis de Coliformes totales, E. coli, Colifagos Somáticos,

CB390 y Bacteroides GA17 en agua el agua residual doméstica de la planta de tratamiento

del municipio de Cajicá.

n=6 Días 1 2 3 4 5 6 MEDIA

GEOMETRICA


Coliformes totales

9 X106 4 X106 3,3 X106 2,2 X106 3,2 X106 2,1 X106 3,5 X106

E. coli 7 X105 3 X105 1,3 X106 1,3 X105 4,5X105 1,3 X105 3,6 X105

FAGOS (PFP/100mL)


3 X105 9 X105 1 X105 5 X105 9 X105 5,5 X105 4,3 X105

Fago CB390 6 X105 4 X105 1,8 X105 4 X105 6 X105 9,7 X105 4,7 X105


GA17 1 X104 1,2 X104 6 X103 1,6 X104 2,3 X104 8 X103 1,1 X104


n=6 Días 1 2 3 4 5 6 MEDIA

GEOMETRICA


Coliformes totales

6,5 X106 5 X106 6,6 X106 3,2 X106 2,4 X106 2,2 X106 3,9 X106

E. coli 1,3 X105 3,6 X105 2,7 X105 2,2 X105 2 X105 1 X105 2,0 X105

FAGOS (PFP/100mL)


9 X105 1,6 X106 6 X105 1,7 X106 1 X106 1,5 X106 1,1 X106

Fago CB390 7 X105 1,7 X106 1,1 X106 2,1 X106 9,2 X105 9,5 X105 1,2 X106


GA17 2,8 X104 8 X103 5,1 X104 5,4 X104 3,2 X104 5 X104 3,2 X104


24

En la PTARD del municipio de Cajicá se evidenció que Coliformes totales tiene una media

geométrica de 3,9 X106 UFC/100 mL y E. coli una media geométrica de 2,0 X105 UFC/100 mL.

En cuanto a los colifagos somáticos, colifagos CB390 y fagos de Bacteroides GA17 se encontró

una media geométrica 1,1 X106 PFP/100 mL, 1,2 X106PFP/100 mL, 3,2 X104 PFP/100 mL

respectivamente.

Como se observa en las Tablas 1, 2 y 3, la media geométrica de Coliformes totales y E. coli fueron

similares en las tres plantas de tratamiento de agua residual doméstica seleccionadas (Guasca, El

Salitre y Cajicá), obteniendo para coliformes totales valores entre 2,1 X106 - 3,9 X106

UFC/100mL y para E. coli valores entre 2 X105 - 3,6 X105 UFC/100mL. Estos resultados

coinciden con los encontrados por Elmund et al., (1999) y Atherholt et al., (2003), donde se

evalúan los indicadores bacterianos (E. coli y coliformes totales) en los afluentes de los sistemas

de tratamiento de aguas residuales en Colorado y New Yersey, reportando concentraciones de

coliformes totales rangos entre 106 y 107 UFC/100 mL para coliformes totales y rangos entre

105 y 106 UFC/100 mL para E. coli. Mandilara et al., (2006) encontraron en aguas residuales

domésticas sin tratar en Atenas, concentraciones para coliformes totales mayores 107

UFC/100mL, y para E. coli concentraciones de 106 UFC/100mL. Coliformes totales se pueden

llegar a encontrar en concentraciones más altas con respecto a E. coli debido a que en este grupo

se encuentran un mayor número de géneros bacterianos no específicos de contaminación fecal.

Por esta razón E. coli, se propone como el indicador bacteriano de contaminación fecal ya que

representa el 95% del grupo de los coliformes fecales en heces humanas y es especifico de dicha

contaminación. (Elmund et al., 1999; Yates, 2007).

Los valores reportados de la media geométrica para E. coli (3,0 X105- 2 X105 - 3,6 X105

UFC/100mL) son similares a los encontrados por Yahya et al., (2015) quienes evaluaron la

concentración de E. coli en los afluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales

domésticas al norte de Túnez y en Kebeli al sur de Túnez donde la concentración de E. coli se

encontró entre 1.1 X105 y 2.2 X108 UFC/100mL y lo encontrado por Venegas et al., (2015)

quienes evaluaron E.coli como indicador bacteriano en los afluentes de diferentes plantas de

tratamiento de aguas residuales domesticas de Cundinamarca encontrando valores de media

geométrica de 106 UFC/100mL.

De acuerdo con los resultados que se observan en la Figura 1, no se presenta una diferencia

significativa (P>0,025 Shapiro-Wilk Test) entre coliformes totales y E. coli, coincidiendo con lo

reportado por Mandilara et al., (2005), quienes encontraron concentraciones en unidades

logarítmicas para C. totales y E. coli de 8,27 y 6.6 UFC/100mL en los afluentes de plantas

depuradoras de agua residual doméstica en Atenas, donde no presentaron diferencias

significativas (P>0.05 T-Test).

25

Figura 1. Concentración de Coliformes totales y E. coli en el agua residual de las tres plantas de

tratamiento de agua residual doméstica.

En la Figura 2 se observa la media geométrica expresada en unidades logarítmicas de colifagos

somáticos, fagos CB390 y fagos de Bacteroides GA17para cada una de las plantas de tratamiento

(Guasca, El Salitre, Cajicá), donde se observa que para colifagos somáticos la media geométrica

en unidades logarítmica es de 5,6 – 5,6 y 6,1 PFP/100 mL. Estos datos coinciden con el estudio

realizado por Claydong et al., (2001), donde determinan el uso de los colifagos somáticos como

indicadores de contaminación de origen fecal, reportando una concentración promedio entre 4.0

y 5.0 PFP/100mL en aguas residuales domésticas, al igual que lo reportado por Skraber et al.,

(2002) en aguas residuales domesticas sin tratamiento de Francia, con una media geométrica en

unidades logarítmicas entre 6.2 y 6.5 PFP/100mL. Lucena et al., (2004) en aguas residuales

domesticas sin tratamiento de Europa y Suramérica reportaron valores para colifagos somáticos

entre 5,75 y 7,17 PFP /100mL, Yahya et al., (2015) reportaron en aguas residuales domésticas

en Túnez al norte de Tunisia y en Kebeli al sur de Tunisia valores entre 4 y 7 unidadesLog10 PFP

/100 mL, Vengas et al., (2015), se obtuvo una media geométrica de 5,7 PFP/100mL en los

afluentes de diferentes plantas de tratamiento de aguas residuales domesticas de Cundinamarca.

Los colifagos somáticos y fagos RNA F- específicos han sido propuestos como indicadores

virales de contaminación fecal en aguas, debido a que generan información específica de

contaminación viral. (Mandilara et al., 2006). Sin embargo, lo ideal es que pueda utilizar un solo

indicador viral que reúna las características de estos dos indicadores. Por esta razón Guzmán et

al., (2008) proponen el uso de la cepa CB390 que es capaz de recuperar tanto colifagos somáticos

y colifagos RNA F- específicos simultáneamente. Si bien se conocen las concentraciones de los

microorganismos indicadores tradicionales y colifagos somáticos. El fago CB390 presenta una

media geométrica de 5,3 – 5,7 y 6,1 PFP/100 mL. Estos datos coinciden con el estudio realizado

por Agulló et al., (2016) reportando valores de un orden de magnitud de 6,0 PFP/100mL para

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

Coliformes totales E. coli

Log

10

UFC

/10

0m

L

Indicadores bacterianos de contaminación

PTARD GUASCA PTARD SALITRE PTARD CAJICA

26

aguas residuales sin tratar, evidenciando que la cepa CB390 tiene potencial para la detección de

colifagos somáticos.

Figura 2. Concentración de colifagos somáticos, colifagos CB390 y fagos de Bacteroides GA17

en el agua residual de las tres plantas de tratamiento de agua residual doméstica.

Los valores reportados de las tres plantas de tratamiento para colifagos somáticos y fagos CB390,

no presentan una diferencia significativa (P>0,05 Shapiro-Wilk Test), lo cual indica que la cepa

CB390 puede utilizarse para detectar colifagos somáticos y F + RNA específicos, si bien no

fueron evaluados en este estudio. Guzmán et al., (2008) y Agulló et al., (2016) probaron la cepa

CB390 en diferentes tipos de agua (aguas residuales de municipio y aguas de rio) evidenciando

la capacidad de detectar colifagos somáticos y fagos F+ RNA específicos.

Los indicadores bacterianos (Coliformes totales y E. coli ) y virales (Colifagos somáticos, fagos

F+RNA específicos y fagos CB390) propuestos no permiten discriminar el origen de la

contaminación, por lo que se propone el uso de los fagos de Bacteroides GA17 como uno de los

indicadores discriminantes de la contaminación fecal, debido a que los bacteriófagos que

infectan cepas de Bacteroides son herramientas potenciales para el seguimiento de la fuente u

origen de contaminación fecal animal o humano (Payan et al., 2005). En la Figura 2 se observan

que los fagos de Bacteroides GA17, estuvieron presentes en el 100% (18/18) de las muestras

analizadas en las tres plantas de tratamiento seleccionadas presentando concentraciones entre

4,1 y 4,5 PFP/100mL. Estos datos coinciden con lo encontrado por Munesia et al., (2012)

reportando una concentración 4,7 PFP/100mL en aguas residuales domésticas sin tratamiento

de Barcelona. Yahya et al., (2015) encontraron en aguas residuales domésticas en Túnez al norte

de Tunisia y en Kebeli al sur de Tunisia una concentración promedio de 3,07 PFP/100mL y

Venegas et al., (2015) valores entre 4.0 y 5.6 PFP/100mL en los afluentes de las plantas de

tratamiento de agua residual domestica de Cundinamarca, evidenciando la especificidad y

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

6,5

Colifagos Somáticos Colifagos CB390 Fagos de Bacteroides GA17

Log

10

PFP

/10

0 m

L

Indicadores virales de contaminación

PTARD GUASCA PTARD EL SALITRE PTARD CAJICÁ

27

sensibilidad de la cepa, lo que puede indicar que es útil para discriminar el origen de la

contaminación fecal en aguas residuales en nuestras condiciones ambientales, Europa y Túnez.

La Tabla 4, presenta el índice de los indicadores de contaminación fecal que discriminan el

origen de la contaminación de cada uno de los muestreos realizados en la Plantas de Tratamiento

de Agua Residual Doméstica seleccionadas, el índice se expresa en unidades logarítmicas, por lo

cual los datos presentados en las Tablas 1, 2 y 3 de Colifagos somáticos y Fagos de Bacteroides

GA17 se convirtieron en unidades logarítmicas.

7.2.1 Índice de Colifagos somáticos y Bacteroides GA17 de la Planta de

Tratamiento de Agua Residual Doméstica del municipio de Guasca.

Tabla 4. Resultados del índice de Colifagos Somáticos y Bacteroides GA17, en aguas residuales

domésticas de las plantas de tratamiento de los municipios de Guasca, El Salitre y Cajicá.

De acuerdo con Munesia et al., (2012), uno de los procedimientos probados para la

discriminación del origen de la contaminación se basa la relación de colifagos somáticos – Fagos

de Bacteroides GA17, en donde si se presenta un rango entre 1.4 a 2.2 unidades logarítmicas

determina contaminación de origen fecal humano y un índice > 4 determina la contaminación

de origen no humano. De acuerdo con los resultados observados en la Tabla 4 es posible

determinar el origen de la contaminación ya que se encuentran valores del índice dentro del

rango 1.4 a 2.2; es decir, que la contaminación en las tres PTARD seleccionadas son de origen

humano, lo que indica que cada una de las plantas solo recibe agua residual doméstica y no hay

contaminación cruzada con aguas residuales de plantas de beneficio, o criaderos de animales.

Estos datos coinciden con lo reportado por Venegas et al., (2015) quienes encontraron rangos

entre 1.1 y 1.9, determinando contaminación de origen fecal humano en aguas residuales

domesticas sin tratar de Cundinamarca.

Índice de Colifagos somáticos – Fagos de Bacteroides GA17

DIAS

1 2 3 4 5 6

PTARD GUASCA

1,5 1,6 1,7 0,5 1,7 2,3

PTARD EL SALITRE

1,5 1,9 1,2 1,5 1,6 1,8

PTARD CAJICÁ

1,5 2,3 1,1 1,5 1,5 1,5

28

8. CONCLUSIONES

1. La concentración promedio de coliformes totales fue de 3,2 X106 UFC/100mL y E. coli

de 2,9 X105 UFC/100mL en las muestras analizadas de cada una de las plantas de

tratamiento de agua residual doméstica.

2. La concentración promedio de Colifagos somáticos fue de 6,8 X105 PFP/100mL,

evidenciando la presencia de virus patógenos en las plantas de tratamiento de agua

residual doméstica seleccionadas.

3. De acuerdo a los resultados obtenidos en las muestras analizadas en este estudio, la

cepa de E. coli CB390, podría utilizarse para la detección de Colifagos somáticos y fagos

F+ RNA específicos.

4. La concentración promedio los fagos de Bacteroides GA17 presentó una media

geométrica de 1,86 X104 PFP/100mL, confirmando la presencia de esta cepa en nuestras

condiciones ambientales y geográficas, y su potencial para discriminar la contaminación

de origen humano.

5. La relación de Colifagos somáticos y Fagos de Bacteroides GA17 permitió confirmar el

origen de la contaminación (humano) en las plantas de tratamiento de agua residual

doméstica.

9. RECOMENDACIONES

Es importante mencionar que es necesario probar las cepas E. coli WG5, Salmonella WG49 y E.

coli CB390, para la detección de colifagos somáticos y fagos F+ RNA específicos en aguas

residuales de plantas de beneficio, los afluentes y efluentes de las plantas de tratamiento de aguas

residuales domésticas y en aguas de rio, para confirmar si la cepa CB390 sigue siendo candidata

para la detección de estos dos tipos de fago en nuestras condiciones ambientales.

29

10. BIBLIOGRAFIA

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