11 Validacion del Metodo SODIS como alternativa para Ia Desinfeccion del Agua en Ia Ciudad de Catacamas, Departamento de Olancho Proyecto especial presentado como requisito parcial para optar al titulo de lngeniera en Desarrollo Socioecon6mico y Ambiente en el Grado Academico de Licenciatura Presentado por: Maria Alejandra Claure Oviedo Zamorano, Honduras Diciembre, 2006 111 La autora concede a Zamorano permiso para reproducir y distribuir capias de este trabajo para fines educativos. Para otras personas fisicas o juridicas se reservan lo derechos de autor. Zamorano, Honduras Diciernbre, 2006 v DEDICATORIA Este trabajo esta dedicado a mi familia, a mis padres por haber sido consistentes en sus decisiones, por enseiiarme a poner empeiio a las cosas que hago, a mis tias, tios y primos por enseiiarme a cuidar de los detalles, a ser agradecida con lo que tengo y a luchar por alcanzar mis sueiios, a mi abuelitos: Haydee y Manuel porque siempre estan presentes cuid:indome, alentandome a no rendirme ante las dificultades, a dar lo mejor. A mis dos fuentes de inspiraci6n: Josey Lionel, mis hermanos menores. A mis familias adoptivas: Murakami, Akisada, Mayumi, Ordonez, Galvez, Sanders, Sarmiento por haberme cobijado en su hogar y considerado parte de su familia. A mis amigos, hermanos del alma: Cindy, Limbania, Jean, Fransen, Cristian, David, Leslie, Bertha y Migueles a quienes debo muchas tardes de alegria, comprensi6n y aliento. A la "pequeiia" Eliana y a Lena porque siempre me hacen reir con sus locuras. A mis dos vecinas favoritas Maria Augusta y Maria Jose con quienes comparti momentos muy hellos en estos cuatro aiios de estadia en Zamorano. A mis compaiieros de trabajo: Teresa, Fernando, Alvaro, Neptali, Ricardo e Ingenieros por haberme enseiiado tanto conocimientos tecnicos como valores que me servir:in para toda la vida. A mis profesores por apoyarme y ayudarme a ser una persona de formaci6n integra. Vl AGRADECIMIENTOS Agradezco a Dios por cada salida de sol, porque cada dia representa un comienzo nuevo, lleno de hazafias y retos por veneer: Agradezco a mis seres queridos porque aunque esten lejos o cerca, estan s1empre conmigo; creciendo, cambiando, adaptandose y disfrutando de la vida. Agradezco a la Dra. Mily Cortes, por asesorarme en el desarrollo, correcci6n de la tesis, por sus consejos y su preocupaci6n. Agradezco a Wilfredo Dominguez, por tenerme paciencia, ensefiarme a realizar analisis de agua por el metodo de filtraci6n de membrana, facilitarme material y bibliografia. Un agradecimiento especial a Ericka Tenorio, mi asesora, quien me facilit6 el material a traves del Proyecto USAID/MIRA y estuvo pendiente de mi avance. Vll AGRADECIMIENTO A PATROCINADORES Agradezco a Don Obdulio Montes, Tecnico en Salud Ambiental (TSA) del Centro de Salud de Catacamas por permitirme hacer uso de sus equipos (incubadora) durante el tiempo que duro el experimento. Agradezco ala gente que trabaja en la Planta de Tratamiento de Agua de la Ciudad de Santa Maria del Real porque me ehsefiaron como utilizar el potenci6metro (medici6n de pH) y turbidimetro para realizar los amilisis correspondientes a las muestras de agua. Agradezco al Proyecto USAID/MIRA por el apoyo tecnico, econ6mico y por haberme permitido realizar mi tesis en la Sede de Catacamas durante el programa de estudio­ trabajo. A la Carrera de Desarrollo Socioecon6mico y Ambiente por haberme brindado la oportunidad de presentar tesis este afio, por el financiamiento y material de laboratorio prestado para la realizaci6n de la tesis. Vlll RESUMEN Claure, Maria. 2006. Validacion del Metodo SODIS como Metodo para Ia Desinfeccion del Agua en Ia Ciudad de Catacamas, Departamento de Olancho. Tesis de Graduacion del Prograrna de Ingenieria en Desarrollo Socioeconomico y Arnbiente, Zamorano, Honduras, 81p. En Honduras tan solo el 14% de Ia poblacion del area rural tiene acceso a agua potable por lo que las enferrnedades gastrointestinales representan Ia segunda causa de muerte en nifios menores de 5 afios. Aunado a esto, Ia falta de higiene o Ia mala manipulacion del agua en el hogar hacen facil su recontarninacion. El metodo SODIS (Solar Disinfection) surge como una altemativa de bajo costo y facil aplicacion para el tratarniento del agua para consume en el hogar. La sinergia entre luz y calor conlleva a Ia desinfeccion del agua y reduce Ia propension a enferrnedades causadas por patogenos contenidos en esta, como ser: bacterias, virus u otros patogenos. La finalidad del estudio consistio en validar Ia aplicacion del metodo SODIS en Ia Ciudad de Catacarnas, Departamento de Olancho de acuerdo a las condiciones climaticas imperantes en Ia region. El experimento se realizo en el mes de julio de 2006 en Ia ciudad de Catacamas. Se utilizaron tres concentraciones diferentes de bacterias coliforrnes fecales diluidas en botellas de 2 ·litros PET exponiendolas al sol por un lapso de 8 horas. Se utilizaron dos metodos de analisis de agua para verificar Ia disminucion de Ia poblacion de coliforrnes: Filtracion de membrana y placas Petrifilm 3M®. Los resultados para los dias completarnente despejados fueron de una completa inactivacion de bacterias coliforrnes fecales contabilizadas como UFC (unidades forrnadoras de colonias/unidad de volumen) es decir una eficiencia del 100%. Para los dias nublados fue necesaria la exposicion por dos dias consecutivos yen algunos casos a(m asi no se alcanzo el 100% de eficiencia. Se comprobo que la sinergia entre Ia radiacion ultravioleta y temperatura conllevan a Ia disminucion de las poblaciones de bacterias puesto que Ia temperatura del agua alcanzo como maximo 45°C al medio dia, no llegando a 72°C (temperatura optima para una desinfeccion al 100% de coliforrnes fecales ). La otra parte de Ia energia necesaria para Ia inactivacion es posible que haya sido completada a traves de Ia energia luminica (radiacion ultravioleta) demostrando Ia capacidad del metodo para Ia desinfeccion de agua domiciliar ajustandolo a las condiciones climaticas de Catacamas, Departamento de Olancho. Palabras Claves: inactivacion, coliforrnes fecales, UFC, analisis de agua, filtracion de membrana, Petrifilm 3M 1 1.1 1.1.1 1.1.2 1.2 1.2.1 1.2.2 1.3 2 2.1 2.2 2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.5 2.6 2.7 IX CONTENIDO Portada ........ . .. . .. . .... . ......................................... . ....... . . . .... : ... .i Portadilla . .. . . ...... ... .. .... .. ..... . ... ...... . .................. ... .... . ............. .ii Autoria ...... . ... . ... ... ..... . .. . .. .. . . . .. . .. . ..... . . . . . . . . ....... .. . .. .. . ....... .. .. . .iii Pagina de Firmas ..... . .. . ... . . . ... . . .. . . . . . . . . ... . ....... .. . .. ..... .. . . . .. . ...... . . .iv Dedicatoria .. ................................. ................................................... ........... . v Agradecimientos ................................... ..................... ................................. vi Agradecimiento a Patrocinadores .. ............................................ ................ vii Resumen ....................................................................................... ............ viii Contenido ......................................... .......................................................... ix In dice de Figuras ........................................................................................ xi In dice de Cuadros ..................................................................................... xiii In dice de Anexos ...................................................................................... xiv Abreviaturas y Simbolos ........................................................................... xv INTRODUCCION .......................................................... ....... . JUSTIFICACION DEL ESTUDIO ............................................... . Limitantes ............................................................................ . Alcance ............................................................................... . OBJETIVOS ......................................................................... . General. ............................................................................... . Especificos ........................................................................... . HIPOTESIS .......................................................................... . REVISION DE LITERA TURA ............................................... . . ACCESO AL AGUA POTABLE EN HONDURAS .......................... . CARACTERIZACION DEL AGUA POTABLE DE CATACAMAS ...... . CONTAMINACION ....... ·.· ...................................................... . Tipos de Contaminaci6n ........................................................... . Contaminaci6n Microbiol6gica del agua ............................... . ......... . COLIFORMES FECALES Y ESCHERICHIA COLI ........................... . DESINFECCION ......................................................................................... . TECNOLOGIAS PARA MEJORAR LA CAUDAD MICROBIOLOGICA DEL AGUA ... . . . ......................................... . METODOS PARA DESINFECCION DEL AGUA .................. . .... . ... . 1 2 2 3 3 3 3 4 5 5 5 6 6 6 7 8 8 8 2.8 2.8.1 2.8.2 2.8.3 2.8.4 2.8.5 2.9 2.9.1 2.9.2 2.9.3 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.5 3.6 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 3.6.5 4 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 5 6 7 8 X CONTINUACION METODO SO DIS PARA DESINFECCION DEL AGUA .................... . Ventajas y limitaciones del Metodo ............................................... . Efecto de la aplicaci6n del metodo SODIS en los pat6genos ................. . El factor Clima: Efecto de la Radiaci6n Solar (radiaci6n UV e infrarroja) .. . Turbidez del Agua ......... . ....................................................... .. . Material y Forma de los Recipientes .......... . .................................. . METODOS PARA EL ANALISIS DE AGUA . ... ... . .. . .. .. . . .. . .. .. .. ..... . . Filtraci6n de Membrana . . . . . ..... . .. . . . ....... . ... . . . ........................ . .... . . Petrifilm . . .. . . ... . .................. . . . .... .. . . . . ... .. . . . ... . . . . . ..... . . ... . .... . ..... . Intervalo de tiempo entre recolecci6n y tipo de muestras ... .. .... .. .. . ... : . .. . . MATERIALES y METODOS ......... ......................................... . UBICACION GEOGRAFICA DEL AREA DE ESTUDIO .. . ......... . ..... . ARMADO DE LA ESTRUCTURA .......................... . ..... . .... .. ....... . DISENO EXPERIMENTAL. ................... . .... . ......... . .................. . PREPARACION DE LA SUSPENSION BACTERIANA .................... . Esterilizaci6n ............................................................... . ......... . Inoculaci6n ........................................................................... . Tipo de Agua ......................................................................... . Preparaci6n de las botellas ......................................................... . ANALISIS MICROBIOLOGICO ................................................ . PARAMETROS ANALIZADOS ................................................. . Temperatura .......................................................................... . Radiaci6n Solar ...................................................................... . Turbidez .............................................................................. . pH ................. . .... . ............................................................... . Anal isis Microbiol6gico ............................................................ . RESULTADOS y DISCUSION ................................................ . EPOCA DE EXPERIMENTACION ............................................. . PARAMETROS ANALIZADOS ................................................. . Temperatura y Precipitaci6n durante el experimento .......................... . Radiaci6n Solar ............................................................... .......... . Eficiencia en la inactivaci6n de coliformes fecales vs Radiaci6n Solar ..... . pH y Turbidez ....................................................................... . CONCLUSIONES ... .............................................................. . RECO MEND A CI 0 NES ......................................................... . BIBLIOGRAFiA .......... ......................................................... . ANEXOS ............................................................................. . 9 10 10 11 14 14 15 15 16 16 18 18 19 19 19 19 19 20 20 21 21 21 22 22 22 23 24 24 24 24 27 28 29 31 33 35 39 Xl INDICE DE FIGURAS Figura 1. Exposici6n de las botellas de 2 litros PET en laminas de zinc. Fuente: Fundaci6n SOD IS, 2006 ... ... ...... ........ ......... ..... ...... ............................................... 9 2: Perdida de energia solar disponible en diferentes condiciones climaticas (Acra, 1989) ...... ... ..... .. ..... ...... .. ... ...... ...... .... ..... ... ... ........ .... ........ ... .. ... ....... ....... ... 12 3. Factores que afectan ala radiaci6n ultravioleta (INM Espana, 2006) ..... ..... ... .. . 13 4. Mapa detallando el centro de estudio, el Centro de Salud de Catacamas y la Planta de Tratamiento de Santa Maria del Real. Fuente: La Autora .. ..... ...... ... .. . 18 5. Temperatura Ambiente, del Agua y de la Lamina, y Precipitaci6n en los dias de exposici6n .. ................... ................................ ... .... ....... ... ..... ... ...... .... ..... ....... .. 25- 6. Poblaciones iniciales y Finales de las disoluciones A, B y C vs la temperatura ambiente en los prim eros 3 dias de exposici6n ... .... ... .. ... .. ...... .. .... ............ .......... 26 7. Comparaci6n entre la Poblaci6n Inicial y Final de UFC en las tres disoluciones vs la Temperatura Ambiente Promedio .. .. ...... ............................... 27 8. Eficiencia del metodo SODIS en la inactivaci6n de la poblaci6n de UFC a diferentes disoluciones vs la Temperatura Ambiente Promedio de cada dia ...... 28 9. Eficiencia del metodo SODIS en la inactivaci6n de la poblaci6n de UFC a diferentes vs la Radiaci6n Incidente de cada dia .................. .... ........ .... .... ........... 29 10. Comparaci6n entre el pH inicial y final de las disoluciones frente al pH del testigo durante los dias de experimentaci6n ........... ...... ... .. ........ ....... ......... .. ...... .. 29 11. Turbidez inicial y final de la disoluci6n A ..... .......... .. ......... ....................... ....... .. 30 12. Comparaci6n entre el pH inicial y final de la disoluci6n By la muestra testigo.55 13 . Comparaci6n entre el pH finale inicial de la disoluci6n C y la muestra testigo 55 14. Comparaci6n entre la Turbidez inicial y Final en los dias de experimentaci6n de las disoluciones B y C .. ... .. .. .... .. ...... ... ...... ... ...... .. ... .................. .... .... ... ... ...... .. 56 Xll 15 Comparaci6n entre los niveles de eficiencia alcanzados por las tres disoluciones en el segundo dia de exposici6n al sol vs la Temperatura Ambiente ............................................................................................................ 57 16. Comparaci6n entre los niveles de eficiencia alcanzados por las tres disoluciones en el segundo dia de exposici6n al sol vs la Temperatura Ambiente ............................................................................................................ 58 ,:--------...,.---------- --------------- ---------- --------. Xlll INDICE DE CUADROS Cuadro 1. Sintomas de enfermedades causadas por la presencia de bacterias en el agua........................... . ......................... . ... . . .. . . .. . ... . . .. .. . . .. ..... 6 2. Comparaci6n entre las ventajas y desventajas de los diferentes metodos de desinfecci6n en el hogar ..................................... . .. . ................... . 8 3. Resistencia termica de microorganismos ....................... .. ................ . 13 4. Fechas de Experimentaci6n ............................... . .................. ... ... . 24 5. Precipitaci6n en mm del mes de julio de la Ciudad de Catacamas ........... . 24 6. Nubosidad registrada en los dias de experimentaci6n .............. ..... ....... . 25 7. Calculo de la Radiaci6n Solar Incidente (Rs) .............................. ..... . 27 8. Datos obtenidos durante el Segundo dia de exposici6n ........................ . 57 XlV INDICE DE ANEXOS Anexo 1. Micrografia electr6nica de E. Coli en crecimiento en un medio de cultivo.. 40 2. Descripci6n de los principales metodos de desinfecci6n de agua en el hogar ... .... ................................................. . ......................... . 41 3. Set de filtraci6n para amilisis microbiol6gico por metodo de filtraci6n de membrana ......... . .. .. .. . .. ........ . . .. . ..... . .. . ............... ... .... . ...... ....... . 42 4. Armado de la estructura . .. ................................ . ....... ... . .. ........... . 43 5. Calculo de las disoluciones ........................................................ . 44 6. Calculo de la Radiaci6n Solar diaria ................ . .......................... ... . 46 7. Mapa sobre la radiaci6n solar directa a lo largo del afio en Honduras ...... . . 50 8. Radiaci6n Solar de Honduras Mensual. ...... ...... . ............................. . 51 9. Comparaci6n entre pH inicial de la muestra testigo con el pH de las disoluciones B y C ....................................................... . ....... ... . 55 10. Comparaci6n entre la turbidez inicial y final de las disoluciones B y C vs la muestra testigo ................... ... . .... .. . ......................... . ......... ... . 56 11. Eficiencia del metodo en el segundo dia de exposici6n ....................... . 57 12. Analisis de calidad de agua efectuado por USAID/MIRA en Junio de 2006 59 13. Datos obtenidos durante el experimento ....... .. ......................... ...... . . 60 14. Caracterizaci6n bacteriol6gica del agua para consumo a nivel de Cabeceras Municipales .................................. ........ ............ . . ..... . 62 15. Reportaje de Peri6dico El Heraldo sobre la utilizaci6n del Metodo .... . ..... . 65 CESAMO CESCCO EA WAG/SANDEG INM IRDC MIRA NTU OMS OPS PET PVC SANAA SOD IS UFC UNA US AID WSP XV ABREVIATURAS Y SIMBOLOS Centro de Salud de Municipios de Olancho Centro de Estudios y control de Contarninantes Instituto Federal Suizo de Ciencia Ambiental Instituto Nacional de Meteorologia de Espaiia Centro de Investigaci6n para el Desarrollo (International Development Research Center) Manejo Integrado de Recursos Ambientales Unidades nefelometricas de turbidez (medida de turbidez del agua) Organizaci6n Mundial de la Salud Organizad6n Panamericana de la Salud Politereftalato de etileno Policloruro de Vinilo Servicio Aut6nomo Nacional de Acueductos y Alcantarillados Solar Disinfection Unidades Formadoras de Colonia Universidad Nacional de Agricultura Agencia de Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (United States Agency for International Development) Water and Sanitation Program 1. INTRODUCCION En el afio 1992 en Ia Cumbre sobre el Desarrollo Sostenible en Johannesburgo, Sudafrica, se acordaron los Objetivos del Milenio. Uno de los objetivos especificos propuestos consiste en disminuir a Ia mitad el nfunero de personas sin acceso al agua segura hasta el 2015. (Sobsey,2006) Entre el afio 1990 y el afio 2000 en varios paises de America Latina se han realizado esfuerzos para incrementar Ia cobertura de acceso al agua segura. Sin embargo, seg(m informes de Ia OPS/OMS 2000, en America Latina 76 millones de personas carecen de acceso al agua segura y 53 millones se abastecen de sistemas de "facil acceso", tales como: bombas manuales, piletas publicas y captaci6n de lluvia, que asociado a factores de higiene y educaci6n sanitaria, representan un riesgo significative en Ia salud por Ia recontaminaci6n del agua debido al inadecuado almacenamiento y manipuleo antes de su consumo. A traves de los afios, las instituciones encargadas de proveer agua potable a Ia poblaci6n hondurefia se han avocado principalmente a Ia construcci6n de complejos sistemas de agua. Sin embargo, Ia mayoria de ·enos no han logrado abastecer a Ia mayor parte de las personas que viven en las zonas perifericas o gente que vive en zonas rurales, quienes en su mayoria se abastecen de agua sin ning(m tipo de tratamiento. Si bien el gobiemo de Honduras triplic6 el numero de sistemas bajo cloraci6n de 567 a 1,500 para el 2003 esta cifra todavia representa uh tercio de los 4,500 sistemas que existen en el pais (WSP, 2004). Sumado a esto Ia falta de higiene en el hogar, como lavarse las manos antes de manipular cualquier alimento o como el hecho de depositar el agua en recipientes sin previa limpieza hacen facil Ia proliferaci6n de enfermedades gastrointestinales (Trevett et al. , 2004) Un metodo de obtenci6n de agua segura, accesible para los habitantes de Catacamas es la desinfecci6n solar. De acuerdo a WSP (2004), Ia idea de desinfecci6n solar fue investigada por primera vez por Aftim Acra en 1984. En 1991 un equipo de investigaci6n del Institute Federal Suizo de Ciencia Ambiental y Tecnologia (EA W AG/SANDEG) empez6 a estudiar el potencial de este metodo para Ia inactivaci6n de bacterias y virus. Para Latinoamerica, la Fundaci6n SODIS empez6 labores en Bolivia en el afio 2000, mientras que en Centro America empez6 entre el afio 2001 y el afio 2003 . (Wegelin et.al, 2005) Segun un informe elaborado por Rivera y Funes en el afio 2003, en Honduras se realizaron siete proyectos piloto a cargo del Centro de Estudios y Control de Contaminantes (CESCCO) en cuatro aldeas del Municipio de Ojojona, (203 familias 2 beneficiarias). En el Cedral, Municipio de Choluteca el 83% de las 60 familias beneficiarias todavia siguen utilizando este metodo para desinfecci6n de agua en el hogar, debido a su funcionalidad, practicidad, adaptabilidad y disponibilidad de materiales. La tecnica consiste en llenar completamente una botella de plastico (PET) de volumen de dos litros y exponerla al sol durante un lapso de 8 horas. Dependiendo de las condiciones climaticas, en dias muy calurosos y despejados el tiempo necesario para que el metodo funcione se puede reducir hasta 5 horas. La sinergia Luz Ultravioleta - aumento de temperatura del agua causado por -su exposici6n al sol genera que los pat6genos que se encuentran en el agua pierdan estabilidad y comience a disminuir su poblaci6n con el paso de las horas. 1.1. JUSTIFICACION DEL ESTUDIO La desinfecci6n solar del agua (SODIS) es una soluci6n simple, de bajo costo y ambientalmente sostenible para el tratamiento de agua para consumo humano a nivel domestico en lugares en los que la poblaci6n consume agua sin ninglin tipo de tratamiento. El mismo ha sido probado como valido en varios sitios (Sommer et.al, 1997). Este metodo es una buena altemativa para la zona de Catacamas; sin embargo, es importante definir su efectividad bajo las circunstancias especificas de este sitio y no crear un falso sentido de seguridad. Dado lo anterior, se hace necesario un estudio de comprobaci6n del metodo antes de su implementaci6n a manera de poder garantizar a los futuros beneficiarios la validez del mismo en cuanto a la inactivaci6n de coliformes fecales. Ademas, es indispensable evaluar diferentes condiciones climaticas y concentraciones iniciales de coliformes, para definir la influencia de estos en la efectividad del metodo en la zona a ser aplicado: Catacamas. 1.1.1. LIMITANTES Las principales limitantes manifestadas dentro del estudio fueron: Limitantes de tiempo. Lo ideal hubiese sido un monitoreo anual y constante, a manera de obtener una base de datos sobre la efectividad del metodo en diferentes climas, temperaturas y radiaciones para la ciudad de Catacamas. Limitantes de Recursos. Para la realizaci6n de este estudio es indispensable tener equipo de laboratorio para realizar los analisis bacteriol6gicos; sin embargo se realizaron las gestiones necesarias y el equipo fue prestado en parte por la Carrera de Desarrollo Socioecon6mico y Ambiente de Zamorano, el proyecto USAID/MIRA, el Laboratorio de Analisis de Agua del Centro de Salud de Catacamas y ellaboratorio de la Planta de Tratamiento de Aguas de Santa Maria del Real. 3 En el caso de contar con un laboratorio para analisis de agua completamente equipado ( equipo para analisis microbiologicos, analisis fisico y quimico ), se podria montar una base de datos sobre la eficiencia del metodo en las diferentes estaciones del afio. 1.1.2. ALCANCE Los experimentos fueron realizados en el patio de la oficina del proyecto USAID/MIRA ubicado en el Barrio Centro de la ciudad de Catacamas Olancho. Se conto con el apoyo logistico por parte del proyecto durante el tiempo de experimentacion. Los resultados del estudio, serviran como base para futuras investigaciones sobre el metodo y ademas como fuente informativa para la poblacion sobre la efectividad del mismo. Ademas, servira para decidir sobre su implementacion a nivel de la region o para la busqueda de otros metodos que beneficien y puedan ser utilizados en del hogar para la desinfeccion del agua y la prevencion de enfermedades. 1.2. OBJETIVOS 1.2.1. General Evaluar la eficiencia del metodo SODIS en la inactivacion de coliformes fecales en el Municipio de Catacamas, Olancho, Honduras 1.2.2. Especificos Desarrollar una base de informacion cientifica sobre la eficiencia del metodo SODIS en la inactivacion de coliforme~ fecales en Honduras. Diagnosticar, de acuerdo a los resultados del estudio si el metodo debe o no debe ser implementado en el Municipio de Catacamas dadas las condiciones climaticas y imperantes en la region y zonas de similares caracteristicas. Identificar los metodos para analisis bacteriologicos que sirvan para dar validez al experimento 4 1.3. HIPOTESIS H1: Con las condiciones de temperatura ambiente y radiaci6n solar de .la zona de Catacamas, 8 horas de exposici6n al sol de botellas limpias previamente llenadas con agua de turbidez men or a 5 NTU, senin suficientes para inactivar el 100% de la poblaci6n inicial de coliformes fecales en el agua. H0 : Con las condiciones de temperatura ambiente y radiaci6n solar de la zona de Catacamas, 8 horas de exposici6n al sol de botellas limpias previamente llenadas con agua de turbidez menor a 5 NTU, no senin suficientes para inactivar al 100% de la poblaci6n inicial de coliformes fecales en el agua. 2. REVISION DE LITERATURA 2.1. ACCESO AL AGUA POTABLE EN HONDURAS De acuerdo a estudios publicados por Water and Sanitation Program (WSP) del Banco Mundial, en septiembre de 2004, en Honduras es dificil garantizar que las personas tengan acceso a agua limpia debido a que en la mayor parte de los casos, la infraestructura es deficiente y el agua tratada tambien puede ser contaminada por mala manipulacion. Ademas, a pesar que el Servicio Autonomo Nacional de Aguas y Alcantarillado de Honduras (SANAA) estima que se cuenta con un 70% del area cubierta, tan solo el 14% de la poblacion ubicada en el area rural consume agua tratada. Por otra parte, las enfermedades gastrointestinales representan la segunda causa de muerte en nifios menores de cinco afios (17 de cada 1 000). Algunos estudios estiman que construir un sistema de agua es seis veces mas barato que tratar los casos de enfermedades gastrointestinales para la misma poblacion (WSP, 2004). En el caso del Municipio de Catacamas, las cosas no cambian del todo; de acuerdo a datos obtenidos en el Centro de Salud del Municipios de Olancho (CESAMO), se encontraron 718 casos de diarrea en el afio de 2005. Sin embargo, no se presenta una diferenciacion sobre siestas personas eran todas del casco urbano o del area rural. 2.2. CARACTERIZACION DEL AGUA POTABLE DE CATACAMAS El agua que abastece ala poblacion de la ciudad de Catacamas proviene de dos fuentes superficiales: obra toma El Balsamo y la obra toma de Santa Rita. El agua que brinda el Servicio Municipal de Catacamas (SERMUCAT) proviene de la obra toma el Balsamo, esta agua es tratada por la planta de tratamiento de aguas y distribuida a la poblacion a traves de las lineas de distribucion. El agua que proviene de la obra toma de Santa Rita provee de este servicio a los seis Barrios del Oeste (Santa Rita, Altos de Jalisco, 3 de Mayo, 4 de Mayo, La Mansion y Buena Vista), yes administrado por su propia Junta de Agua, en donde el fontanero es responsable de clorar el agua del tanque de una a dos veces por semana dependiendo del caudal de entrada al tanque. El agua utilizada para el experimento provino de la planta de tratamiento de agua a traves de la linea de distribucion, la cual presento un pH dentro del rango permitido por la Norma Tecnica de Agua Potable de Honduras (1995), de 6.5 a 8.5 es decir, con una turbidez menor de 5 NTU y cero ppm de cloro residual. 6 2.3. CONTAMINACION La contaminaci6n se define como la degradaci6n de la calidad del agua como efecto de las actividades humanas. La contaminaci6n del agua es la adici6n de materia extrafia superficial que deteriora la calidad de agua, tanto para consumo humana y de animales, vida marina y regadio de tierras. (Braden and Lovejoy, 1990) 2.3.1. Tipos de Contaminacion De acuerdo a USAID/MIRA (2005), la contaminaci6n es clasificada en dos tipos dependiendo si se conoce o no el foco de contaminaci6n: Contarninaci6n puntual: Es aquella en la cual se conoce la fuente o el sitio donde se genera la contaminaci6n. Contarninaci6n no puntual: Es aquella en la cual no se conoce con exactitud donde se genera la contarninaci6n, ya que proviene de fuentes muy dispersas. 2.3.2. Contaminacion Microbiologica del agua El agua superficial es susceptible ·de ser contarninada por diferentes agentes como ser: presencia de heces fecales como consecuencia de la vagancia de animales en la fuente, o por la deposici6n de excretas o de residuos provenientes de personas. La contaminaci6n del agua por heces fecales puede conllevar de igual manera la presencia de microorganismos pat6genos como las bacterias, protozoos y virus causantes de diferentes enfermedades; en algunos casos pueden producir la muerte de las personas, particularmente nifios menores de cinco afios, de no ser atendidas a su debido tiempo. En el Cuadro 1 se ilustran algunos sintomas de enfermedades causadas. por estos . . m1croorgamsmos. Cuadro 1. Sintomas de enfermedades causadas por la presencia de bacterias en el agua. MICROORGANISMO ENFERMEDAD/INFECCION SiNTOMAS BACTERIA Aeromonas Campylobacter jejuni Escherichia coli Plesiomonas shigelloides Salmonella typhi Salmonella sp. Enteritis Campilobacteriosis lnfecciones del tracto urinario, meningitis neonatal, enfermedades intestinales Plesiomonas-infecci6n Fiebre tifoidea Salmonelosis Diarrea muy lfquida, con sangre y moco Gripe, diarres, dolor de cabeza y est6mago, fiebre, calambres y nauseas Diarrea acuosa, dolores de cabeza, fiebre, uremia homiletica, darios hepaticas Nauseas, dolores de est6mago y diarrea acuosa, a veces fiebre, dolores de cabeza y v6mitos Fiebre Mareos, calambres MICROORGANISMO BACTERIA Streptococcus Vibrio El Tor (agua dulce) PROTOZOARIO Amoeba Cryptosporid ium parvum Giardia Toxoplasm gondii Fuente: Lenntech, 2004 7 EN FERMEDAD/1 N FECCI6N Enfermedad (gastro) intestinal Calera (forma leve) Disenteria ameboide Criptosporidiosis Giardiasis Toxoplasmosis SiNTOMAS intestinales, v6mitos, diarrea y a veces fiebre leve Dolores de est6mago, diarrea y fiebre, a veces v6mitos Fuerte diarrea Fuerte diarrea, dolor de cabeza, dolor abdominal , escalofrfos, fiebre; si no se trata puede causar abscesos en el hfgado, perforaci6n intestinal y muerte· Sensaci6n de mareo, diarrea acuosa, v6mitos, falta de apetito Diarrea, calambres abdominales, flatulencia, eruptos, fatiga Gripe, inflamaci6n de las glandulas linfaticas En mujeres embarazadas aborto e infecciones cerebrales 2.4. COLIFORMES FECALES Y ESCHERICHIA COLI La bacteria Escherechia Coli (Anexo 1) es una bacteria con forma de bast6n (bacilo) que pertenece a la familia de las Enterobacteriaceas, (Encarta, 2006); siempre se encuentra presente en las heces fecales, por lo cual constituye un indicador directo de la posible contaminaci6n por pat6genos entericos (EPA, 2002). Aunque gran parte de las cepas de E. Coli son inofensivas, existe la cepa E. coli 0157:H7la cual resulta ser ofensiva y causante de los altos indices de enfermedades gastrointestinales producto de ingerir aguas contaminadas o de comer alimentos poco cocinados. (U. de Virginia, 2006). Por ser una bacteria, su ciclo de reproducci6n o tiempo de generaci6n es relativamente corto e igual a 20 minutos (Mateos, 2006), por ejemplo, al cabo de una hora de crecimiento bacteriano suponiendo que nuestra poblaci6n inicial era de una bacteria tendriamos tres generaciones, es decir, 8 bacterias. De acuerdo a la Environmental Protection Agency (EPA) (2002), los coliformes son bacilos gram negativos, inm6viles o m6viles con flagelos, se desarrollan en medios artificiales y todas las especies forman acido o acido y gas a partir de glucosa. Esto incluye a las especies que habitan en el intestino de los animales de sangre caliente por eso se denominan tambien enterobacterias 6 tambien pueden ser encontrados de forma natural en el suelo, en la vegetaci6n y en agua. 8 2.5. DESINFECCION Desinfecci6n se refiere a la destrucci6n de todos los microorganismos que pueden ocasionar dafios a la salud y en ocasiones hasta la muerte. Esta debe realizarse principalmente al agua cuando esta contaminada o no existe garantia de que sea potable. (USAID/2005). Un aspecto muy importante de cualquier metodo de desinfecci6n es que los insumos y materiales necesarios para su uso esten lo mas cerca y disponibles de las comunidades que los utilizan (WSP, 2004). 2.6. TECNOLOGIAS PARA MEJORAR LA CALIDAD MICROBIOLOGICA DELAGUA De acuerdo a Sobsey (2006), existen dos tipos de metodos para mejorar la calidad microbiol6gica del agua, uno fisico que consiste en: hervir, calentar ( exponer al sol), sedimentar, filtrar, exponer ala luz ultravioleta de la luz solar ode lamparas .. El otro tipo corresponden a los metodos quimicos, los cuales por su costo son utilizados generalmente por las plantas de tratamiento, los que consisten en: coagulaci6n, floculaci6n, precipitaci6n, absorci6n, intercambio de iones y desinfecci6n quimica con agentes germicidas ( cloro ). 2.7. METODOS PARA DESINFECCION DEL AGUA De acuerdo al manual de Mejoramiento de Calidad de agua en el hogar producido por USAID/MIRA (2005), existen diferentes metodos para desinfecci6n del agua domiciliar: ebullici6n, desinfecci6n con cloro, desinfecci6n con yodo y filtraci6n (Anexo 2). Casi todos lo metodos ofrecen una mej~ra en la calidad microbiol6gica del agua; sin embargo, hay que resaltar que el metodo SODIS contribuye a la economia familiar porque para su debido funcionamiento son solo necesarias botellas PET, luz solar y una lamina de zinc (techo de las casas); aunque la gran desventaja para la efectividad de este metodo es su dependencia ante la variabilidad de las condiciones climaticas. Cuadro 2. Comparaci6n entre las ventajas y desventajas de los diferentes metodos de desinfecci6n en el hogar. PARAMETRO METODO DE DESINFECCION EBULLICION CLORO YODO FILTRACION Mejora de calidad microbiol6gica Si Si Si Si* Facilidad de aprendizaje Si No No Si Utiliza fuentes de energfa Si No No No Contribuye a Ia economfa familiar No No No Si Propenso a contaminaci6n secundaria Si No Si Si Soporta turbidez del agua mayor a Si No No Si 5NTU Se pueden tratar grandes volumenes Si Si No Si de a ua SOD IS Si Si Si Si Si Si No 9 PARAMETRO METODO DE DESINFECCI6N EBULLICI6N CLORO YODO FILTRAC16N SO DIS Tiene acci6n residual No Si No No No Depende de condiciones climaticas No No No No Si Puede ser t6xico en niveles mayores a No Si Si No No los recomendados ¥ Solamente en el caso de los hitTOs fentos de arena o en los hltros de cenumca con placa colotdal se observa una meJora en Ia cahdad tmcrobwfogtca del agua (USAID/MIRA, 2005) Fuente: La Autora 2.8. METODO SOD IS PARA DESINFECCION DEL AGUA Segun un articulo publicado por el peri6dico El Heraldo en fecha 26 de marzo de 2006, el metodo SODIS (Solar Disinfection) como su nombre lo indica, consiste en la desinfecci6n solar del agua mediante el uso de botellas PET y una superficie de preferencia refractaria. La combinaci6n luz-calor a traves de la exposici6n al sol de las botellas, durante por lo menos seis horas, finaliza con la muerte parcial o total (de acuerdo a las condiciones climaticas) de los microorganismos pat6genos causantes de enfermedades gastrointestinales. ,!:,w~­t ... ,c. ~ ~· . _. ·). ~ •••• .. ~···. ·lt~ Figura 1. Exposici6n de las botellas de 2 litros PET en laminas de zinc. Fuente: Fundaci6n SODIS, 2006. De acuerdo al estudio publicado por Encinas e Iriarte (2003), en donde se evaluo la eficiencia del metodo en tres regiones de Bolivia (valle, tr6pico y altiplano) no se encontraron diferencias significativas de la eficiencia de SODIS con relaci6n a la altura (500 msnm, 2500 msnm, 3800 msnm), sino mas bien se comprob6 que la eficiencia del metodo dependi6 exclusivamente de las condiciones climaticas presentando los siguientes indices: 100% de efectividad para dias totalmente despejados, 99.78% para dias parcialmente nublados y 89% para dias completamente nublados. En este sentido se recomienda a los usuarios la exposici6n por dos dias consecutivos de las botellas en condiciones de cielo completamente nublado (Encinas e Iriarte, 2003). 10 2.8.1. Ventajas y limitaciones del Metodo Segun Wegelin et.al (2005), el metodo SODIS presenta las siguientes ventajas: En comparaci6n con el agua tratada mediante hervido o cloraci6n el agua SODIS tiene un mejor sabor. SODIS contribuye ala economia familiar, al usar SODIS, la familia ya no tiene que comprar combustible para hervir el agua que va a consumir. Los integrantes de la familia tendnin menos diarreas por lo tanto seran mas saludables y gastaran menos en tratamientos medicos. SODIS reduce la carga de mujeres y nifios (responsables de la recolecci6n de lefia y preparaci6n del agua para consumo ). La aplicaci6n de SODIS es simple y facil de entender para todos. Por otro lado, de acuerdo a Wegelin et.al. (2005), el metodo SODIS presenta las siguientes limitaciones: Depende de las condiciones climaticas. El agua no debe tener una turbidez mayor a 30 NTU. No mejora ni cambia la calidad quimica del agua. Noes practico para tratar volumenes grandes de agua. 2.8.2. Efecto de Ia aplicacion del metodo SODIS en los patogenos De acuerdo a Kehoe (200 1 ), los virus y bacterias que habitan en los intestines humanos se proliferan porque encuentran un ambiente htimedo y oscuro, con temperaturas entre los 36°C y 37°C. Sin embargo, una vez que son descargados al medio ambiente, son muy sensibles a las diferentes condiciones climaticas, puesto que no pueden tolerar temperaturas elevadas y no tienen un mecanismo de protecci6n contra la radiaci6n UV; existen investigaciones que demuestran lo descrito anteriormente, en las cuales se document6 la eficacia del metodo para eliminar la poblaci6n de los siguientes organismos: (Saladin et al. , 2005) Bacterias: Escherechia coli (E. Coli), Vibrio cholerae, Streptococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, Shigella flexeneri, Salmonella typhii, Salmonella enteritidis, Salmonella paratyphii. Virus: Bacteri6fagos f2 , Rotavirus, Virus de la Encefalomiocarditis, Colifagos. Levaduras y Mohos: Aspergillus Niger, Aspergillus Flavus, Candida, Geotrichum. Parasitos: Criptosporidium parvum, Giardia !ambia. De acuerdo a Wegelin et. al. (2005), es importante sefialar que SODIS no produce agua esteril. Organismos diferentes a los pat6genos que afectan a los humanos, por ejemplo, las algas, se adaptan bien a las condiciones ambientales dentro de las botellas de SODIS y pueden incluso desarrollarse alli; sin embargo, estos organismos no representan un peligro para la salud humana. 11 lndicadores usados para probar Ia eficacia SODIS Muchos organismos pat6genos transmitidos por el agua pueden ser detectados, pero se requiere de metodos de amilisis costosos y muchas veces no se cuenta con el material a mano. Es por esta raz6n, que en vez de medir directamente la presencia de pat6genos, es mas facil detectar organismos indicadores los cuales nos sirven para seiialar la presencia de contaminaci6n fecal en el agua. Segun Vazquez y Cabral (2002) un microorganismo indicador de contaminaci6n fecal debe reunir las siguientes caracteristicas: Ser un constituyente normal de la flora intestinal de individuos sanos. Estar presente, de forma exclusiva, en las heces de animales homeotermicos. Estar presente cuando los microorganismos pat6genos intestinales lo estan. Presentarse en nlimero elevado, facilitando su aislamiento e identificaci6n .. Debe ser incapaz de reproducirse fuera del intestino de los animales homeotermicos. Su tiempo de supervivencia debe ser igual o un poco superior al de las bacterias pat6genas de origen fecal. Debe ser facil de aislar y cuantificar. No debe ser pat6geno. Muchos de estos criterios los cumple el organismo conocido como Escherichia Coli. El E. Coli es un buen organismo indicador de contaminaci6n fecal del agua si los recursos para el analisis bacteriol6gico son limitados. Sin embargo, de acuerdo a Wegelin et.al. (2005), algunos organismos, como los enterovirus, el Cryptosporidium, la Giardia y las amebas son mas resistentes que el E. Coli, por ejemplo, necesitan de mayor temperatura para garantizar que han sido eliminados. Por lo tanto, la ausencia de E. Coli no indica necesariamente que los otros organismos no esten presentes; sin embargo, tales pruebas analiticas no pueden ser realizadas a nivel de campo, puesto que requieren de mucho tiempo y equipo. 2.8.3. El factor Clima: Efecto de Ia Radiacion Solar (radiacion UV e infrarroja) La eficacia del metodo SODIS depende basicamente de la cantidad de luz solar disponible; sin embargo, debido a la forma geoidal de nuestro planeta, la radiaci6n solar se distribuye de manera irregular siendo mayor entre las regiones de 35°N y 35°S de latitud (Saladin et.al., 2005). Otro aspecto importante lo constituye la variaci6n climatica debido al cambio de estaciones, los paises ubicados cerca de la linea del Ecuador presentan menos variaci6n en la intensidad de luz que los paises que se encuentran mas alejados de esta. Las variaciones del clima pueden ser determinantes para demostrar el buen funcionamiento del metodo, ya que para ser utilizado, es necesario contar con una intensidad total de radiaci6n solar de por lo menos 500W/m2 durante aproximadamente 5 horas (Wegelin et.al. , 2005). Es importante destacar que las condiciones de nubosidad pueden llegar a reducir la eficacia del metodo hasta en un 70%, debido a que afectan a la cantidad de radiaci6n solar percibida por las botellas (Sommer et.al. , 1997). Por este motivo, durante los dias 12 nublados el metodo indica que se expongan las botellas durante dos dias consecutivos como una manera de asegurarse la muerte de los organismos patogenos. 100% 90% ~ 80% a 70% s:::: 0 60% c. .~ 50% c -~ 40% C) ... 30% Q) s:::: w 20% 10% 0% Completarrente Muy Nublado Nublado en un Ligerarrente Cielo Despejado Nublado 50% Nublado DUV-A Nivel de Nubosidad • Luz Visible Figura 2: Perdida de energia solar disponible en diferentes condiciones climaticas (Acra, 1989). El Institute Nacional de Meteorologia (INM) de Espafia menciona que la nidiacion UV aumenta entre un 6% y un 8% por cada 1,000 m. de elevacion y que a una misma hora se pueden registrar diferentes radiaciones en un mismo lugar debido a la presencia de factores que tienden a dispersar la radiacion como ser: nubes, polvo, presencia de infraestructura entre otros; mientras que la temperatura decrece a unos 6.4° C por cada 1,000 metros de altitud (Sociedad Espanola, 2006). Efecto de Ia Radiacion Solar La radiacion solar puede clasificarse en tres rangos de longitud de onda: radiacion UV, luz visible y radiacion infrarroja. El ojo humano no puede percibir la radiacion UV, que tiene un rango de radiacion muy agresiva, que puede causar dafios severos a la piel y a los ojos y que puede destruir las celulas vi vas. Afortunadamente, la mayo ria de la luz UV -C y UV­ B, en el rango de 200 a 320nm, es absorbida por la capa de ozono (03) en la atmosfera que protege a la tierra. Solo una fraccion de la radiacion UV -A, con un rango de longitud de onda de 320 a 400nm, cercano ala luz violeta visible, llega ala superficie de la tierra, (Encarta, 2006). Se ha comprobado que esta fraccion de la radiacion solar tiene un efecto germicida al ser la causante de la disminucion de la poblacion de microorganismos patogenos en el agua, seg(m las horas de exposicion de esta al sol (Kehoe, 2001). 13 4,C!OO 1-G 14 --.. 3.000 E 12 c: <4 E > - :6 ::> "Q ;:J ·- 6 ::;::: < 1.000 4. 2 Figura 3. Factores que afectan ala radiaci6n ultravioleta (INM Espafi.a, 2006) La radiaci6n UV-A interactua directamente con el ADN, los acidos nucleicos, las enzimas y las paredes de las celulas vivas; cambia la estructura molecular y puede producir la muerte de la celula. La radiaci6n UV tambien reacciona con el oxigeno disuelto en el agua y produce formas altamente reactivas de oxigenos (radicales libres de oxigeno y per6xidos de hidr6geno) (Wegelin et. a!., 2005). Estas moleculas tam bien interfieren en las estructuras celulares por lo cual tiene un efecto letal sobre los pat6genos presentes en el agua, debido a que estos son muy sensibles ante condiciones adversas a sus condiciones de vida iniciales. Efectos de Ia temperatura (radiacion infrarroja) De acuerdo a Wegelin et. a!. (2005), otro aspecto de la luz solar es la radiaci6n de onda larga, denominada infrarroja. Esta ·radiaci6n tampoco puede ser vista por el ojo humano, pero se puede sentir el calor producida por este tipo de onda (superior a los 700nm), por lo que, la radiaci6n infrarroja absorbida por el agua es responsable de su calentamiento. La mayoria de los microorganismos son sensibles al calor. En el Cuadro 3 se presenta la temperatura y el tiempo de exposici6n necesarios para eliminar microorganismos. Puede verse que el agua no tiene que hervir para matar el 100% de los microorganismos y que el calentamiento del agua a 50-60°C durante una hora tiene el mismo efecto. Cuadro 3. Resistencia termica de microorganismos MICROORGANISMOS TEMPERATURA PARA UNA DESINFECCI6N AL 100% Enterovirus Rotavirus Coliformes Fecales Salmonella Shigella 1 min noc 6 min 62°C 61 °C 60 min 62°C 63°C por 30min 58°C 54°C 14 MICROORGANISMOS TEMPERATURA PARA UNA DESINFECCION AL 100% Vibrio cholerae Quistes de Entamoeba histolytica Quistes de Giardia Huevos y larvas de gusano ganchudo Huevos de ascaris Huevos de esquistosoma Huevos de tenia Fuente: Wegelin et.al., 2005 2.8.4. Turbidez del Agua 1 min 57"C src 68°C 60°C 65°C 65°C 6 min 60 min 45°C 54°C 50°C 54°C 50°C 62°C 51°C 62°C src 55°C 50°C src .51°C Turbidez se refiere a la cantidad de particulas en suspension encontradas en el agua (Encarta, 2006), estas particulas reducen la penetraci6n de la radiaci6n solar en el agua e inciden en la eficiencia del metodo. Seglin Kehoe (200 1 ), el metodo SO DIS es funcional hasta una turbidez de 30 unidades nefelometricas (NTU), si la turbidez del agua sobrepasa este limite, se hace necesario un tratamiento previo con otro metodo, como por ejemplo: filtraci6n por filtro de arena o dejarla reposar para que las particulas se asienten para posteriormente, decantar elliquido.y utilizar el metodo SODIS para desinfecci6n. Sino es posible reducir la turbidez, entonces es mejor optar por hervir el agua antes de consumirhi (Kehoe, 2001). Segun la Norma Tecnica Nacional de Agua Potable de Honduras (1995), el valor recomendado de turbidez para agua utilizada para consurno hurnano es de una unidad nefelometrica (1NTU), mientras que el maximo permisible es de 15 NTU; sin embargo, para la desinfecci6n eficiente con Cloro es necesario que el agua tenga menos de 5NTU (Norma Tecnica del Agua Potable de Honduras, 1994) de turbidez debido a que si sobrepasa este nivel, el cloro seve atrapado por la materia organica contenida en el agua lo que resulta en una desinfecci6n inadecuada yen mayores costos de tratamiento. 2.8.5. Material y Forma de los Recipientes V arios tipos de materiales plasticos transparentes son buenos transmisores de luz en el rango UV-A y en el visible del espectro solar. En el estudio realizado por Torrico y Fuentes (200 1 ), en el Centro de Aguas y Saneamiento Arnbiental de Cochabarnba, Bolivia, se recomienda el uso de botellas de PET en lugar de botellas de PVC, pues las botellas PET contienen muchos menos aditivos que las botellas PVC y son mas resistentes a temperaturas elevadas. Las boteUas de PET son recipientes muy practicos e ideales para SODIS puesto que dejan pasar la luz UV-A (Torrico y Fuentes, 2001), no superan una profundidad de 15cm cuando son expuestas horizontalmente al sol, y pueden mantenerse cerradas; de esa manera se reduce el riesgo de contaminaci6n secundaria, es decir contaminaci6n por colocar el agua en envases sucios o por manejarla con las manos sucias. Ademas, se encuentran facilmente disponibles a bajo costo, son faciles de 15 manipular y pueden usarse directamente, duran varios meses y todavia estan en buenas condiciones. Segun Torrico y Funes (2001), el envejecimiento de las botellas de plastico lleva a una reducci6n de la transmisi6n de radiaci6n UV -A, lo que a su vez puede producir una inactivaci6n menos eficaz de los microorganismos. Las perdidas en la transmisi6n pueden deberse a rayaduras de la botella por acci6n del sol, por lo que las botellas muy rayadas, viejas u opacas deben ser reemplazadas. 2.9. METODOS PARA EL ANALISIS DE AGUA En el manual de la APHA (1992), se describen diferentes metodos para el analisis de agua, entre ellos el metodo de .presencia-ausencia, filtraci6n de membrana para la detecci6n de coliformes fecales y totales; asi como tambien los aparatos, material y medio de transporte sugerido de acuerdo al microorganismo objeto de investigaci6n. En el caso del estudio se utiliz6 la tecnica de filtraci6n de membrana y placas Petrifilm 3M para los analisis de poblaci6n inicial y final de coliformes fecales, los cuales se explican en los incisos 2.9.1 y 2.9.2. 2.9.1. Filtracion de Membrana Para esta tecnica se necesita unset de filtraci6n (Anexo 3) conformado por un beaker, una membrana esteril de celulosa, una rejilla, una pinza metalica y un tap6n de silicona el cual sirve para asegurar la parte de arriba (beaker, membrana y rejilla) con el matraz esmerilado. La boca del matraz es conectada a la bomba de vacio, la cual absorbe e1 liquido de la muestra a traves de una membrana de celulosa con un diametro de poro de 0.45 1-1m (micr6metros), de manera que los microorganismos quedan retenidos en su superficie. Terminada la filtraci6n, la membrana se deposita en una placa petri esterilizada que contiene el medio de cultivo rico en nutrientes para favorecer el crecimiento de los microorganismos objeto del estudio. Despues del periodo de incubaci6n a una determinada temperatura, las colonias que han crecido en la superficie de la membrana pueden ser contadas directamente. De acuerdo a Scharlab (2006), la tecnica de filtraci6n de membrana es muy util en aguas poco contaminadas de manera que el conteo de colonias es mas directo y mas preciso. Ademas ofrece la facilidad de poder guardar los resultados por mas tiempo pudiendo ser usados como testimonies sanitarios de la calidad de agua del lugar. Esta tecnica ha sido adoptada tambien para el control de aguas no destinadas al consumo humano, por ejemplo, en agua de uso en procesos de fabricaci6n. Tambien se usa para e1 control microbiol6gico de otras muestras liquidas como zumos, leche, etc. 16 2.9.2. Petrifilm Petrifilm son placas pequefias que permitenr realizar pruebas locales microbianas facilmente y de manera eficiente. Sus peliculas de disefio exclusivas estan cubiertas de sustancias nutritivas y un agente gelificante. Los petrifilms pueden ser usados para probar materias primas, productos en proceso, productos finales, y el ambiente de planta. (Industrias 3M, 2006) De acuerdo a Industrias 3M (2006) las ventajas del uso de Petrifilms son: 1. Resultados exactos en tres pasos faciles: inocule, incube y cuente. 2. Eficacia mejorada. 3. Reducci6n en costos de trabajo. 4. Estandarizaci6n de metodologia. 5. Productividad y fiabilidad aumenta. El tinte de indicador rojo en el petrifilm colorea todas las colonias rojas y la pelicula superior atrapa el gas producido por los coliformes. Ademas, un indicador glucuronidasa forma un azul precipitado alrededor de cualquier colonia de E. coli que puede estar presentes. (Industrias 3M,2006) Sin embargo, este metodo no es muy exacto comparado con el metodo de filtraci6n de membrana debido a que solamente se analiza un volumen de 1 ml por vez, mientras en el otro metodo se analiza un volumen de 1 00 ml de agua. Ademas, presenta otro inconveniente ya que segun la Norma Tecnica para uso de Agua Potable de Honduras (1995), los resultados de analisis de coliformes deben ser presentados en UFC/100ml, por lo que al multiplicar podriamos estar sobreestimando la poblaci6n de unidades formadoras de colonias ( colonias de coliformes) en la muestra. 2.9.3. Intervalo de tiempo entre recoleccion y tipo de muestras De acuerdo a los parametros que se desean analizar en el laboratorio, se del;Je definir el tipo de muestra (puntual, compuesta, duplicada, de control, etcetera), la forma de colecci6n (muestreo automatico o manual), el equipo de muestreo (bombas, recipientes, preservantes, etcetera) y los procedimientos especiales a seguir, seglin el tipo de analisis que se pretenda realizar (IRDC, 2006). En el caso del estudio, todas las muestras fueron recolectadas de forma manual y conducidas allaboratorio para su posterior analisis. Segun International Development Research Center (IRDC) (2006), existen dos tipos de muestras: muestra puntual o simple y muestra compuesta o integrada. La muestra puntual es aquella recolectada en un sitio especifico durante un periodo corto de minutos o segundos; mientras que las muestras compuestas obedecen a aquellas cuya concentraci6n puede variar en el tiempo o en el espacio, pueden ser tambien la combinaci6n de varias muestras simples. En el caso del estudio, el tipo de muestreo utilizado es el muestreo simple debido a que las muestras· no se mezclaron entre elias y se tom6 una de cada 17 concentraci6n al inicio de primer dia, al final del primer dia y al final del segundo dia de exposici6n. El tiempo transcurrido entre recolecci6n y amilisis no excedi6 las 2 horas; estando dentro de lo recomendado para amilisis microbiol6gico por CEPIS (2006), segun lo descrito en su manual para recolecci6n de muestras, se aconseja que no transcurra un tiempo mayor a 24 horas entre la recolecci6n y amilisis, manteniendo las muestras refrigeradas o a la temperatura original de muestreo para no permitir la alteraci6n de los resultados. 3. MATERIALES Y METODOS 3.1. UBICACION GEOGIUFICA DEL AREA DE ESTUDIO La exposici6n al sol de las botellas se realiz6 en una estructura construida a base de madera y laminas de zinc simulando las caracteristicas de un techo. Esta estructura fue colocada en el patio de la Sede del Proyecto USAID/MIRA ubicada en el Barrio El Centro de la ciudad de Catacamas, Departamento de Olancho. El laboratorio de amilisis microbiol6gico de agua fue montado en una de las oficinas de la misma Sede. Para la incubaci6n de las muestras fue necesario trasladarlas al laboratorio de Amilisis de Agua del Centro de Salud de Catacamas, ubicado a 2 km del centro de estudio, para tomar los datos de turbidez y pH se utiliz6 el equipo de la Planta de Tratamiento de Aguas del Municipio Santa Maria del Real ubicada a 6 km del centro de estudio porque el equipo brindaba datos mas exactos que el del Centro de Salud. Ub.icacion Gccgrai>..ca de; fa ZOna de Esttldi o ~ -:J t n l:f'J.A!:i"ni.'t ft'i.l m ~, ... t ... fi\4it • • M.J)tlJ II :'1<-.ll )':,!-:; 1 f .'fO - · ll..~tiit-'11~ Figura 4. Mapa detallando el centro de estudio, el Centro de Salud de Catacamas y la Planta de Tratamiento de Santa Maria del Real. Fuente: La Autora 19 3.2. ARMADO DE LA ESTRUCTURA Para el armado de la estructura o base ~obre la cual se colocaron las botellas durante el experimento, se utilizaron dos laminas de zinc, madera, clavos para zinc y clavos de 2" para la madera. El producto final result6 en un armaz6n de 150x183x183 (45° de inclinaci6n). El cual se ubic6 en direcci6n Norte - Sur, para obtener una mayor radiaci6n durante el dia. (Anexo 4) 3.3. DISENO EXPERIMENTAL En cada ensayo, 9 botellas fueron expuestas al sol durante 8 horas. Tres botellas correspondientes por tratamiento, se realizaron 8 repeticiones, pudiendo evaluar el metodo incluso en dias lluviosos. La unidad experimental fue cada una de las botellas de 2 litros agrupadas segun la concentraci6n que contenian. (Fotografia 2) 3.4. PREP ARACION DE LA SUSPENSION BACTERIANA La preparaci6n de la suspension bacteriana tiene varios pasos: Esterilizaci6n del medio de cultivo, inoculaci6n del medio, y preparaci6n de las disoluciones. Como medio de cultivo se escogi6 la leche debido a que representa un medio rico en nutrientes ideal para crecimiento de bacterias por conterier: carbohidratos, proteinas y lipidos. · 3.4.1. Esterilizacion En primer lugar, en cada tubo de ensayo se deposito la cantidad de 1 Oml de leche, luego se lo esteriliz6 en la autoclave marca Sterilomatic Market Forgelndustrie Inc. del laboratorio de Microbiologia de la Universidad Zamorano. Este proceso se·realiz6 dos veces, el primero el 1 de julio y la segunda vez el 15 de Julio, para posteriormente trasladar las muestras ya esterilizadas allugar del experimento ( ciudad de Catacamas ). 3.4.2. Inoculacion Una vez en Catacamas, se inocularon los tubos de ensayo con E. Coli, los dias 3 de Julio y 17 de Julio. Debido a que esta bacteria vive en el intestino humano, se consigui6 una muestra de heces del laboratorio del Centro de Salud de la Ciudad de Catacamas para inocularlas. Posteriormente, se las incub6 a una temperatura de 42°C porque una forma de determinar la presencia de E. Coli consiste en observar la fermentaci6n de lactosa a una temperatura de 42°C. (Pisabarro, .2006); para este prop6sito se utilize una incubadora marca HACH dellaboratorio de Analisis de Agua del Centro de Salud. 20 3.4.3. Tipo de Agua Para el experimento, era necesario que_ el agua no presentara cloro residual, ·porque esto podria afectar el conteo de coliformes fecales inicial real de cada una de las concentraciones. Para identificar la presencia o no presencia de cloro en el agua se utiliz6 el metodo DPD (Dietil-p-fenilen diamina). De acuerdo al Manual de Capacitaci6n para las Juntas de Agua de USAID/MIRA (2005), este procedimiento consiste en colocar 5ml de agua en el frasco que provee el test, posteriormente se vacia en el frasco el reactivo DPD, el cual teiiini el agua de acuerdo a la presencia que esta tenga de cloro residual, siendo el tono rojo mas fuerte el que indica presencia en concentraciones mayores a 2.5mg/l de cloro. De acuerdo a la Norma Tecnica para la Calidad del Agua Potable de Honduras (1995), la presencia de cloro residual en el agua debe estar contenida entre 0.5 - 1.0 mg/1. En el caso del agua utilizada para el experimento, se verific6 que la presencia de cloro residual sea minima (que tienda a cero ). 3.4.4. Preparacion de las botellas Con las muestras o soluciones madre de E. Coli (suspension preparada) se realizaron disoluciones de A = 104 , B = 103 , C = 102 colonias por mililitro a partir de la soluci6n madre de 107 colonias por ml. Para este fin fue necesario contar con el siguiente equipo: 9 tubos de ensayo de 20ml Gradilla para tubos de ensayo Mechero Pinzas Pizeta con agua Pro beta de 1 OOml Beaker de 1 OOml 9 placas de petrifilm Tubo de ensayo de lOml con el medio de cultivo (soluci6n madre) 9 botelias de 2 litros de Coca-cola Marcador Jeringas de 1 Oml, 5ml y 1mJ Agua del Servicio Municipal de Catacamas (SERMUCAT) con cero de cloro residual. Durante los dias 10 al 26 del mes de Julio del presente aiio, de 5:00am a 6:00am se procedi6 a la preparaci6n de las disoluciones. En primer lugar se rotularon tanto las botelias como los tubos de ensayo, asi como tambien los platos petri. A partir de los tubos de ensayo con una concentraci6n inicial ( soluci6n madre) de 1 0 7 colonias por mililitro, se diluy6 1 Oml de la soluci6n madre en 1 OOml de agua, y de esa segunda soluci6n tomaron 9 muestras (3 de 20ml, 3 de 2ml y 3 de 0.2ml) para colocar cada una de elias en su botelia de 2 litros correspondiente, se obtuvieron concentraciones hijas de A = 104 , B = 103 y C = 102 colonias por mililitro, entre elias E. Coli (calculos en el Anexo 5). Antes de su exposici6n al sol, se lienaron las botelias al tope, luego se tom6 21 una muestra de agua de cada disoluci6n para obtener la concentraci6n inicial de E. Coli de cada una de las disoluciones. Finalmente, se colocaron las botellas en la lamina de zinc para su exposici6n al sol. 3.5. ANALISIS MICROBIOLOGICO Con el objetivo de comprobar tanto la poblaci6n inicial como la final de E. Coli como la poblaci6n final de E. Coli en las botellas de diferentes disoluciones de la soluci6n madre, al cabo de 8 horas de exposici6n, se analizaron las muestras de las botellas de 2 litros de agua con diferentes concentraciones con el metodo de Filtraci6n de membrana y como medio de cultivo se utilizaron las ampollas m-Coliblue 24. El amilisis de agua para verificar la poblaci6n inicial de E. Coli se realiz6 de 6:00 a.m. a 7:00 a.m. , luego las placas petri fueron llevadas laboratorio de Amilisis de Agua del Centro de Salud para su debida incubaci6n durante 24 horas, en la incubadora marca HACH. A partir del dia 18 de julio, se prob6 otra metodologia debido a la que la alta poblaci6n inicial de E. Coli en las botellas era dificil de contar en las placas petri. Entonces, se opt6 por hacer el amilisis con placas Petrifilm de la marca 3M. El procedimiento fue bastante similar, de igual manera se inici6 con las disoluciones a las 5:00am y con la toma de muestras a las 6:00am, luego la llevada de estas allaboratorio para su posterior incubaci6n por 24 horas. Sin embargo, esta vez las muestras se dejaron por un lapso de dos dias para comprobar el efecto de dos dias de exposici6n en disminuci6n de la poblaci6n de bacterias. Los an:ilisis que se realizaron en las muestras fueron de la siguiente forma: Amilisis de poblaci6n inicial y final durante el primer dia, bajo el metodo de placas Petrifilm 3M. Amilisis de poblaci6n final al cabo del segundo dia de exposici6n, bajo el metodo de filtraci6n de membrana. 3.6. PARAMETROS ANALIZADOS 3.6.1. Temperatura Para el an:ilisis de la temperatura se utilizaron dos term6metros marca FisherBrand de 100°C cada uno. Uno fue utilizado para medir la variaci6n de la temperatura de la lamina de zinc durante las 8 horas de exposici6n y el otro para medir la variaci6n de la temperatura del agua en la botella. La temperatura ambiental fue adquirida a traves de la estaci6n de la Universidad Nacional de Agricultura (UNA). 22 3.6.2. Radiacion Solar Con el objetivo de calcular la radiacion diaria, se bajo el programa RADIAC2 - version 2.1195 de la pagina web del Profesor Czajkowski (http://www.arquinstal.com.ar/software.htm) en la cual al introducir la latitud de Catacamas (14.9°) y el dia, nos facilito los datos de radiacion extraterrestre por hora. Posteriormente, para hallar la radiacion solar incidente (la que es absorbida por los cuerpos terrestres) se utilizo la ecuacion de Samani (2000) citado por Sanchez (2006): Rs = Ro · KT · (tmax - fmin ) 0 ' 5 [1] Donde: Rs = Radiacion solar incidente R0 = Radiacion solar extraterrestre KT = coeficiente tmax = temperatura diaria maxima t min = temperatura diaria minima Las temperaturas maximas y minimas de cada dia fueron obtenidas a partir de los datos generados por la estacion metereologica de la Universidad Nacional de Agricultura, ubicada a 6km del centro de estudio. El Coeficiente KT es un coeficiente empirico que se puede calcular a partir de datos de presion atmosferica, pero Samani citado por Sanchez (2003), recomienda KT = 0.162 para las regiones del interior y KT = 0.19 para las regiones costeras. Los calculos para hallar la radiacion solar incidente se presentan en el Anexo 6. 3.6.3. Turbidez Para medir la turbidez del agua de las muestras se utilizo un turbidimetro digital de la marca HACH 2100N, ubicado en los predios de la planta de tratamiento de agua de la ciudad de Santa Maria del Real. La turbidez del agua fue medida en unidades nefelometricas antes de la exposicion de las muestras al sol y despues de 8 horas de exposicion durante tres dias. 3.6.4. pH Para la medicion de pH se utilizo un pHmetro digital marca HACH Sension4, ubicado tambien en la planta potabilizadora de agua de Santa Maria del Real. Antes de cada analisis se procedio a calibrar el instrumento utilizando dos soluciones buffer: una neutra de pH=6.86 y otra basica de pH 10.01, cuando la curva de calibracion era mayor a 55 entonces el instrumento estaba listo para utilizarse. 302481 23 3.6.5. Analisis Microbiologico Para el conteo de coliformes fecales E. Coli se utilizaron dos metodos, el primero fue el metodo de filtraci6n de membrana utilizando unset de filtraci6n de vidrio de borosilicato de industrias Pall Corporation el cual contaba con un beaker de 250 ml graduado cada 25ml; una rejilla de vidrio D2 (Pall Corporation, 2006), un matraz esmerilado de 500 ml y finalmente una membrana de celulosa de 0.45 J.lm de diametro de poro. Como medio de crecimiento se utiliz6 m-Coliblue 24 en el cual los coliformes fecales se tifien de color azul mientras que los otros coliformes se tifien de color rosado. El otro metodo que se utiliz6 fue el de placas Petrifilm 3M, de acuerdo a Industrias 3M (2006) en caso del amilisis bacteriol6gico para detectar presencia de E.coli/coliformes usando petrifilms se hace de modo visual: Las colonias de coliformes son de color rojo y presentan burbujas de gas alrededor de elias, debido a que el petrifilm contiene 13- glucuronidasa indicador para la detecci6n de E. coli las colonias de esta bacteria se tifien de color azul. 4. RESULTADOS Y DISCUSION 4.1. EPOCA DE EXPERIMENTACION Los muestreos se realizaron del 10 de julio al 26 de julio de 2006 en la Sede de la Ciudad de Catacamas del Proyecto USAID/MIRA. Entre los dias de experimentaci6n se presentaron dias de lluvia y dias de sol, por lo que se consider6 evaluar el metodo SODIS tras dos dias de exposici6n al sol. El analisis microbiol6gico se realiz6 en la misma sede y las muestras fueron transportadas al Centro de Salud de Catacamas para su incubaci6n. El amilisis de pH y turbidez fue realizado en la Planta de Tratamiento de Aguas de la Ciudad de Santa Maria del Real ubicada a 5km de la Sede. Las muestras fueron analizadas antes de su exposici6n al sol y despues de su exposici6n al sol. Cuadro 4. Fechas de Experimentaci6n Dia 1 2 3 4 5 6 7 8 Fecha 10-jul 11-jul 12_:jul 18 - jul 19-jul 24 - jul 25 - jul 26-jul 4.2. PARAMETROS ANALIZADOS 4.2.1. Temperatura y Precipitacion durante el experimento. Los datos de precipitaci6n del mes de julio de 2006 fueron obtenidos en la estaci6n meteorol6gica de la UNA y se muestran a continuaci6n en el siguiente cuadro: Cuadro 5. Precipitaci6n en mm del mes de julio de la Ciudad de Catacamas. D PP (mm) D PP (mm) D PP (mm) D PP (mm) 1 0 9 0 17 2.79 25 0 2 0 10 18 0 26 0 3 0 11 0.25 19 21.59 27 4 0 12 0 20 0 28 0 5 0 13 0 21 29 0 6 0 14 ~ 0 22 12.45 30 7 0 15 0 23 10.92 31 0 8 16 3.3 24 11.68 *D: dia, PP: prec1p1tac10n reg1strada Fuente: Estaci6n metereol6gica de la Universidad Nacional de Agricultura 25 Como se puede ver, hubo precipitaci6n en cuatro dias durante el tiempo de experimentaci6n, si analizamos los datos de poblaci6n inicial y fmal de unidades formadoras de colonias entre elias la bacteria E. Coli, podemos observar que justamente en estos dfas fue don de la eficiencia del metodo no fue del 100%, es decir no se elimin6 completamente la poblaci6n de E. Coli. El rango de temperatura ambiente se mantuvo estable durante el experimento. Asimismo, la temperatura de la lamina, excepto los dias 18, 19 y 24 de julio en donde hubo precipitaci6n principalmente al medio dfa y la mayor parte del dfa estuvo nub1ado. Esto en cierta forma perjudic6 la eficiencia del metodo ya que la temperatura de la lamina como del agua tendi6 a bajar y tard6 en recuperarse. En la Figura 5, claramente se observa la relaci6n entre la temperatura ambiente y la temperatura tanto del agua como del zinc, es decir cuando la temperatura ambiente promedio fue de 27°C (Dia 8) la temperaturas promedio de la lamina de zinc y del agua de las botellas ascendi6 hasta 39° y 37° centigrados respectivamente. Por el contrario, el dia 18 de julio la temperatura ambiente promedio fue lamas baja registrada en los dias de experimentaci6n (24 °C) generando que el promedio de las temperaturas promedio de la lamina de zinc y del agua fueran tambien las mas bajas registradas durante el experimento (28°C y 30°C) respectivamente; ademas, en el cuadro 6 se detallan los datos de nubosidad en los dias de exposici6n. Cuadro 6. Nubosidad registrada en los dias de experimentaci6n ora Nubosidad 44 42 40 6 38 0 - 36 ns :; 34 -~ 32 8. 30 E 28 Q) 1- 26 24 22 20 2 100% 75% 1 2 3 4 5 50% 50% 75% 3 4 5 6 7 Dia 6 60% 25 20 15 10 5 0 8 7 8 0% 20% e E -!: •O (,) ns -·c.. ·c::; Q) ... c. =temp Ambiente c:=::J Temp Agua - Temp Lamina -~-.."~ Precipitaci6n Figura 5. Temperatura Ambiente, del Agua y de la Lamina, y Precipitaci6n en los dias de exposici6n 26 En los primeros 3 dias de exposici6n se utiliz6 el metodo de filtraci6n de membrana para analizar las muestras de las tres disoluciones de la soluci6n madre (0.2 ml, 2 ml y 20 ml), pero el conteo de unidades formadoras de colonias (UFC) result6 moroso y dificil, porque solo se distinguia una masa de color purpureo, principalmente en el caso de la disoluci6n de volumen de 20 ml (A). Sin embargo, y pese a las limitaciones, se pudo observar la disminuci6n de la poblaci6n de coliformes fecales en los primeros tres dias del tratamiento (Figura 6). En las disoluciones B y C el resultado fue mucho mas alentador, debido a que estas contenian un conteo menor que la disoluci6n A. - Pob lnicial A c::::::J Pob Final A c::::::J Pob lnicial B 300 26.8 -PobFinaiB c::::::J Pob lnicial C - PobFinaiC 250 26.7 ~Temp Ambiente -26.6 (.) -200 0 -E ~ 0 26.5 0 ::I :!:: 150 -~ (.) 26.4 Q) u. c. ~100 26.3 E Q) 1- 50 26.2 0 26.1 1 2 3 Dia Figura 6. Poblaciones iniciales y Finales de las disoluciones A, B y C vs la temperatura ambiente en los primeros 3 dias de exposici6n A partir del dia 18 de julio se utiliz6 el metodo de an:ilisis Petrifilm de industrias 3M, el cual facilitaba el conteo, era mucho mas rapido y no necesitaba de equipo especial o espacio. En la Figura 5, se puede observar el rol de la temperatura en la disminuci6n de la poblaci6n de coliformes fecales, en los dias de mayor calor como es el caso del dia 26 de julio, en donde la poblaci6n final de las tres disoluciones fue igual a "cero" es decir 100% de eficiencia del metodo SODIS, seglin los resultados de las placas Petrifilm 3M. En los otros dias tambien se observa una eficiencia similar, particularmente con la disminuci6n de la poblaci6n de las disoluciones B y C. Tambien observamos que el dia 4, correspondiente al 18 y 19 de julio, debido a que el cielo se encontraba nublado y hubo precipitaci6n, esto afect6 la cantidad de radiaci6n solar que llegaba a las botellas, por lo 27 que t~~~ien se ve que _la ~ismi~mci6n de la poblaci6n a lo largo de las 8 horas de exposicion tuvo una efic1encm baJa, 19% en el caso de la disoluci6n A d 1 fi h 19 d . 1. (D' 5) e a ec a e JU 10 Ia . 120 27.5 27.0 100 26.5 - - Pob lnicial A 26.0 0 80 0 - c=::::J Pob Final A E 25.5 [! c=::::J Pob lnicial B - ::I - 60 25.0 - -PobFinaiB 0 ns ... LL. 24.5 Q) c:::::::::J Pob lnicial C ::l c. 40 24.0 E - PobFinaiC Q) ~Temp Arroiente 1- 20 23.5 23.0 0 22.5 4 5 6 7 8 Dia Figura 7. Comparaci6n entre la Poblaci6n Inicial y Final de UFC en las tres disoluciones vs la Temperatura Ambiente Promedio 4.2.2. Radiacion Solar Para hallar los datos de radiaci6n solar incidente (Rs) se necesit6 de los datos de radiaci6n solar extraterrestre, coeficiente KT y la temperatura maxima y minima. (Anexo 5). A continuaci6n se muestra el cuadro resumen: Cuadro 7. Calculo de la Radiaci6n Solar Incidente (Rs) Dia Fecha Ro W/m11.2 KT Tmax (°C) Tmin (°C) Rs Wfm/\2 Rs KWfm/\2 1 10-Jul 10403.06 0.162 30 23 4458.87 4.46 2 11-Jul 10418.98 0.1 62 30.3 22 4862.72 4.86 3 12-Jul 10435.13 0.162 29 23 4140.84 4.14 4 18-Jul 10535.75 0.1 62 29.4 21.7 4736.15 4.74 5 19-Jul 10535.75 0.162 30 21 5120.37 5.12 6 24-Jul 10638.73 0.162 30.5 21.7 5112.65 5.11 7 25-Jul 10655.71 0.162 31 23.7 4664.00 4.66 8 26-Jul 10655.71 0.162 31.2 20.3 5699.16 5.70 28 4.2.3. Eficiencia en Ia inactivacion de coliformes fecales vs Radiacion Solar En las Figura 8 y 9 se observa como Ja eficiencia del metodo en la inactivaci6n de coliformes fecales o unidades formadoras de colonias en los tres tipos de disoluciones fue afectada por la radiaci6n solar, es decir, tanto la temperatura ambiente (radiaci6n infrarroja) como por la radiaci6n incidente o radiaci6n ultravioleta. En los dias en los que la temperatura ambiente estuvo arriba de los 26°C fueron donde se observan las mayores eficiencias del metodo en cuanto a la inactivaci6n de bacterias se refiere. ·nel rnismo modo, en la figura 9 se observa como el incremento de la cantidad de radiaci6n ultravioleta afect6 la eficiencia del metodo positivamente. -~ 0 - .~ CJ s::: .9! CJ I;:: w 100% 80% 60% 40% 20% r---- - - - - -------------,- 27.5 • -,--, v / .. 27.0 -26.5 e. ns 26.0 .a ~ ~ 1\ 25.5 8. 1\ . v . . .. 25.0 ~ . .fl ~ T · · · 24.5 0 o/o --I--L~L,l__l_IIL,.-LL--~~-.-'----'--L,-'--L...O----,'----'--,-'--'-~-t- 24.0 1 2 3 4 5 6 7 8 Dia ~ Eficiencia (A) ~ Eficiencia (B) - Eficiencia (C) -+-Temp Arnbiente Figura 8. Eficiencia del metodo SO DIS en la inactivaci6n de la poblaci6n de UFC a diferentes disoluciones vs la Temperatura Ambiente Promedio de cada dia. : I I. -- = 29 5.8 100% --- - ------ -- - --- -- - - - ,. 5.6 - N' 1/ 5.4 < E 80% ------ - - -- - - 1 ~ ~ 5.2 ~ ~ .~ 60% - - - / - 1\ - 5.0 .2l u ~ c: c: .!!:! ' - '• 4.8 Q) u 40% 0 - - -- :g t;: v - - 4.6 u w 1\ ..5 I v 4.4 'C 20% - . - - \ l - - - ns ~ 4.2 0:: 0% 4.0 = Eficiencia (A) 1 2 3 4 5 6 7 8 = Eficiencia (B) Dia - Eficiencia (C) - RsfW\//rr/'2 Figura 9. Eficiencia del metodo SODIS en la inactivaci6n de la poblaci6n de UFC a diferentes vs la Radiaci6n Incidente de cada dia 4.2.4. pH y Turbidez En la muestra de agua de la Have de la Sede de Catacamas, el agua se mantiene dentro de los rangos permisibles tanto de pH como de turbidez, 6.5 a 8.5 unidades de pH y 15NTU como maximo de turbidez de acuerdo a las Normas Tecnicas para Agua Potable de Honduras. Durante la epoca de experimentaci6n se obtuvo un pH promedio de 7.52 antes de la exposici6n del agua al sol y 7.81 despues de la exposici6n al sol. En cuanto a la turbidez, se obtuvo una turbidez promedio de 1. 78NTU antes y 1.82NTU despues de la exposici6n al sol. 8 .5.-----------------~------------------------------~ 8.3 --------------- - - ---- - - -------- - -------------------------- 8.1 - ----- -- ------- ----- -- - - - ----- -- -- --- - ~ :z:: 7.9 c. Q) 7.7 'C 0 7.5 ~ 7.3 ns r:r:: 7.1 6.9 6.7 [ [ 6. 5 +'-----'--'--.--'- 2 -r=- -----r- --- .·~ - -- ' 3 4 5 Dia 6 7 8 0 pH inicial Ts • pH final Ts 0 pH inicial A o pH final A Figura 10. Comparaci6n entre el pH inicial y final de las disoluciones frente al pH del testigo durante los dias de experimentaci6n 30 Se puede observar que el pH inicial de la disoluci6n A fue siempre menor que las otras disoluciones (Figura 12 y 13, Anexo 12) debido al volumen de la disoluci6n madre que se utilizaba para prop6sitos del estudio. Es decir, como las bacterias viven en un medio acido, no es de extrafiar que el pfl: del agua tienda a bajar cuando vertimos el volumen correspondiente a cada disoluci6n. (A = 20ml, B = 2ml y C = 0.2ml de la disoluci6n madre) y que tam bien este tienda a subir una vez transcurridas las 8 horas de exposici6n al sol como una forma de comprobar la muerte de las mismas. Todo esto se observa en la figura 5, recordemos que el dia 26 de julio fue el dia cuya temperatura promedio fue la mayor registrada durante el experimento, es el dia en donde las tres disoluciones alcanzaron una eficiencia del 100% en la inactivaci6n de coliformes fecales y por lo tanto, tambien es el dia en donde el pH final de las disoluciones se acerc6 mas al pH de la muestra testigo. En cuanto a la turbidez, se observa que esta tambien tendi6 a disminuir tras las 8 horas de exposici6n, tal como se observa en la Figura 14 (Anexo 1 0). Pese a tener una turbidez mayor a 1 NTU, todavia se acepta como agua apta para consumo humano de acuerdo ala Norma Tecnica para uso de Agua Potable de Honduras (1995), en la cual se especifica que el nivel maximo permisible corresponde al agua con una turbidez de 15 NTU. En la disoluci6n A, Figura 11, algunos dias se obtuvieron val ores superiores a los recomendados por el metodo SO DIS (turbidez mayor a 30 NTU). Sin embargo, tambien si comparamos la Figura 11 con los resultados de la Figura 8, observamos que pese a una turbidez de 45 NTU ( dia 8), la reducci6n de la poblaci6n de coliformes fue igualmente significati va. La variaci6n entre la turbidez inicial y final pudo deberse a la deposici6n de los s6lidos suspendidos en el fondo del envase puesto que se observ6 una disminuci6n significativa de la turbidez tras las 8 horas de exposici6n. Aunque de todas formas el agua de esta disoluci6n, no cumple con los requisitos para el agua apta para consumo humano. 50 ,-----------------------------------------. 45 ---- ----- - ------------------ --- -- --- -------- 40 5 35 .... ~ 30 ~ 25 "C :c 20 ... ~ 15 10 5 0 Dia Figura 11. Turbidez inicial y final de la disoluci6n A o Turb. lnicial A • Turb. Final A 5. CONCLUSIONES El metodo SODIS demostr6 ser un metodo efectivo para Ia inactivaci6n y disminuci6n de diferentes concentraciones de poblaci6n colonias de E. Coli para el agua de Ia Ciudad de Catacamas, seglin las siguientes condiciones: - Tal como lo demuestran los datos obtenidos en los dias de exposici6n, en condiciones climaticas ideales, es decir, un dia completamente despejado y alta temperatura, se logr6 obtener hasta 100% de eficiencia en Ia disminuci6n de Ia poblaci6n inicial de coliformes bajo las tres concentraciones iniciales de E. Coli al final de las 8 horas de exposici6n. - En dias nublados, se requiere Ia exposici6n al sol por dos dias consecutivos para asegurar Ia eficiencia del metodo. En el dia 19 de julio donde hubo 21 .59mm de precipitaci6n, el metodo present6 una eficiencia de 19.15% ( concentraci6n de 20ml) durante Ia exposici6n del primer dia. Sin embargo, al exponer Ia botella nuevamente al sol (20 de Julio) se logr6 obtener una eficiencia de 99 .4%. Es decir, se logr6 reba jar Ia poblaci6n de E. Coli de 4700 coliformes por lOOm! a 28 coliformes por iOOml (en el segundo dia de exposici6n al sol). De acuerdo a Wegelin et.al. (2005), para Ia efectividad del metodo se hace necesario una intensidad minima de radiaci6n solar de 500 W/m2 , en el caso de Ia ciudad de Catacamas, Ia radiaci6n promedio registrada a lo largo del afio se mantiene entre un rango de 3.5 a 4 KW/m2 (Ver Anexo 7); es decir, 7 veces mas Ia minima requerida para el buen funcionamiento del metodo, por lo tanto, se puede utilizar el metodo SODIS para Ia desinfecci6n del agua durante todo el afio, siempre y cuando se cuente con el otro requisito adicional: dias completamente despejados. En cuanto a los metodos de analisis microbiol6gicos, se comprob6 que el metodo de filtraci6n de membrana es mucho mas exacto que el metodo de placas Petrifilm, debido a que se analiza un volumen mayor de agua. Sin embargo, dada Ia naturaleza del experimento y Ia alta concentraci6n de colonias de bacterias al inicio del tratamiento, el filtrado de las mismas era moroso y al cabo de 24 horas de exposici6n no se podia distinguir entre elias. Por lo tanto, el uso de placas Petrifilm para analisis inicial y final facilit6 el conteo de Ia poblaci6n de E. Coli de las disoluciones, y aunque el metodo de filtraci6n de membrana es mas exacto, para concentraciones por encima de 1 0 coliformes por ml es mas conveniente el uso de placas Petrifilm de Industrias 3M. Finalmente, ya que el agua de Catacamas posee una turbidez promedio de 1.78NTU y una cuenta de colonias de coliformes fecales que no superan las maximas alcanzadas por el 32 experimento (38 UFC/ml) y considerando los resultados obtenidos durante los dias de exposici6n se concluye que el metodo SODIS puede ser usado como un metodo alternative para la desinfecci6n de agua en el hogar, tomando en consideraci6n sus restricciones con respecto al factor clima. 6. RECOMENDACIONES A la poblaci6n de Catacamas, se le recomienda utilizar el metodo SODIS como metodo altemativo para la desinfecci6n del agua en el hogar, principalmente en la epoca de verano que es donde se presentan los dias mas calientes. En la epoca de inviemo o en dias lluviosos, se recomienda el uso de otros metodos altemativos ode lo contrario exponer las botellas al sol durante dos dias consecutivos. Considerando a la poblaci6n de las zonas altas del municipio, en donde las familias por lo general no tratan el agua, sino que la consumen directamente de la fuente, este metodo puede ser de gran de ayuda para evitar o disminuir los casos de enfermedades gastrointestinales; porque al usar las botellas solo para su exposici6n al sol, se garantiza que el agua contenida en elias no sera victima de contaminaci6n secundaria por manipulaci6n deficiente en el hogar. Se recomienda realizar un monitoreo anual del metodo, esto generara datos con los cuales se podra establecer mucho mejor ·la influencia de los diferentes parametros analizados sobre la eficiencia del metodo para diferentes condiciones climaticas. Al tener una base de datos se podria al igual que en Cochabamba, Bolivia crear un modelo para determinar las horas de exposici6n necesarias para la inactivaci6n en cualquier sitio en Honduras. Requiriendose tan solo contar con datos de: temperatura, radiaci6n y poblaci6n inicial de coliformes. Para futuros estudios con disoluciones, se recomienda tratar agua con azucar como medio altemativo para el cultivo de bacterias. De esta forma se podria garantizar que la turbidez del agua con disoluci6n seria aproximada al dato de turbidez del agua pura. Durante la preparaci6n de disoluciones se comprob6 que es mejor utilizar jeringas, porque estas son descartables y de facil uso, en especial para volumenes pequefios como en el caso de 0.2ml (Disoluci6n C). Si bien son menos exactas que la pipeta de lml, su uso es mucho mas facil generando ahorro en tiempo durante el experimento. Para analisis microbiol6gicos de agua destinada a consumo humano, es recomendable el metodo de Filtro de Membrana porque se tiene la oportunidad de poder analizar un volumen mayor de agua generando datos mucho mas exactos (en el caso de Honduras es necesario analizar un volumen de-lOOml, en algunos paises como Espafia este volumen asciende a 250ml). En ambos casos, el contenido apto de UFC para agua potable deber ser cero. Se pueden utilizar placas Petrifilm de Industrias 3M cuando se necesita ahorrar tiempo o de lo contrario cuando la poblaci6n inicial de coliformes es considerable, mayor a 30 coliformes por ml, como fue el caso del experimento. Si se desea utilizar la tecnica de 34 filtraci6n de membrana y se conoce que la poblaci6n de colonias de colifonnes es alta, entonces se pueden efectuar disoluciones de manera de facilitar el amilisis; sin embargo, para efectuar disoluciones es necesario contar con equipo especializado y mantener pnicticas de asepsia para evitar la contaminaci6n de las muestras. Se recomienda realizar un estudio comparative sobre la eficiencia de otros metodos de desinfecci6n de agua en el hogar; como por ejemplo: filtros lentos de arena, filtr6n, cloraci6n y otros, frente al uso del metodo SODIS comparando: condici6n socioecon6mica de la familia versus el grado de adopci6n de los diferentes metodos de acuerdo a su efectividad para mejorar la calidad del agua ( disminuci6n de la poblaci6n de colifonnes fecales, retenci6n de s6lidos suspendidos por parte del sistema, acci6n gennicida, entre otros). Finalmente, se recomienda realizar un estudio sobre la aceptaci6n social y percepciones de la poblaci6n sobre la eficiencia, eficacia y rentabilidad del metodo SODIS por parte de la poblaci6n de la ciudad de Catacamas, Departamento de Olancho. 7. BIBLIOGRAFiA American Water Works Association. 1969. Agua y aguas de desecho. Trad. Por Pedro J. Caballero. Mexico D.F., Mexico. Interamericana. 609p. Branden, J.B.; Lovejoy, S.B. 1990. Agriculture and water quality; international perspectives. Colorado, USA, Lynne Rienners. 224p CEPIS. 2006. Recoleccion de Muestras. (en linea). Consultado en: 4 de oct. De 2006. Disponible en: http:/ /www.cepis.org.pe/bvsatr/fulltext/operacion/cap 12.pdf Czajkowski, J.; Gomez, A. . 2006. Catedra de Instalaciones. (en linea). Consultado en 24 de sept. 2006. Disponible en: http://www.arquinstal.com.arlsoftware.htm Encinas, J.; Iriarte, M .. 2003. 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Descripci6n de los principales metodos de desinfecci6n de agua en el hogar Como se dijo en el apartado 2.7, entre los principales metodos para desinfecci6n del agua en el hogar, identificados por el componente de Agua del Proyecto USAID/MIRA, son: ebullici6n, desinfecci6n con cloro, desinfecci6n con yodo, filtraci6n y SODIS. Los cuales se detallan en los subtftulos siguientes. 1. Ebullici6n Este metodo consiste en hervir el agua hasta que alcance una temperatura entre 90° a 1 00°C, durante tres minutos, tiempo en el cualla mayorfa de las bacterias, esporas, virus y quistes logran morir; ademas, se puede realizar en todos los hogares. Sin embargo, se requiere el uso de lefia, gas o energfa electrica, ocasionando gastos adicionales y no existe protecci6n residual, es decir que el agua esta expuesta a contaminarse nuevamente ya sea por las manos sucias, cucharones, el aire o inclusive el mismo recipiente domestico. 2. Desinfecci6n con Cloro El Cloro, ya sea en forma granula!_ o lfquida, actua en el agua destruyendo las bacterias. Es importante que el agua posea menos de 5NTU, porque de lo contrario no funcionarfa. Se lo puede encontrar como hipoclorito de sodio de color amarillo verdoso con fuerte olor a cloro o como hipoclorito de calcio, de estructura s6lida, de color blanco, el cual por su facil descomposici6n en el agua, es el mas utilizado para el tratamiento en los sistemas de agua potable. Sin embargo, grandes cantidades de cloro pueden desmayar o intoxicar en caso de inhalarlo. Se pueden sufrir lesiones corrosivas en la boca, garganta, es6fago, est6mago; ademas de hemorragias intemas, perforaciones y eventualmente la muerte, cuando ha sido ingerido. El contacto con la piel puede causar quemaduras, ampollas o en el peor de los casos ulceras debido a que es un oxidante fuerte. 3. Desinfecci6n con Y odo Es de uso limitado debido a que es hasta 10 veces mas caro que el cloro, para su uso requiere de dispositivos protectores y puede producir reacciones adversas sobre la salud de las personas. La dosis de yodo puede ser de 2 gotas por litro de agua clara, este metodo ayuda ala eliminaci6n de bacterias, virus, quistes de amebas y otros microorganismos, el agua tratada se puede utilizar para ellavado de hortalizas. 4. Filtraci6n Consiste en hacer pasar el agua por un filtro, ya sea de piedra, arena o ceramica con el fin de eliminar turbiedad, quistes y protozoarios. Existen varios tipos de filtros, los mas utilizados son el filtro lento de ceramica y el filtro de arena. Ambos filtros ayudan a eliminar los s6lidos que se encuentran en el agua aunque no es seguro que se eliminen totalmente las bacterias ni los virus. Por lo que es necesario que previo ·al consumo humano se hierva o aplique cloro. 42 Anexo 3: Set de filtraci6n para amilisis microbiol6gico por metodo de filtraci6n de membrana Pinza metalica Beaker Membrana de celulosa Rejilla Tap6n de silicona Conducto de la bomba de vacio Matraz esmerilado 43 Anexo 4. Armado de la estructura 44 Anexo 5. Calculo de las Disoluciones Para comprobar la eficiencia del metodo, se parti6 de la premisa que los tubos de ensayo inoculados poseian una poblaci6n de 107 colonias de coliformes fecales y totales por ml. Entonces se realizaron los siguientes calculos: 1. Preparacion de Ia Solucion Madre Para 1 OOml de soluci6n madre: ci . V; = c/11 . v,ll [2] 107 ·X = 106 ·lOOm/ X = 1Om! de la soluci6n inicial Donde: Ci = Concentraci6n de los tubos de ensayo Vi = Volurnen de la concentraci6n de 107 Cm = Concentraci6n de la soluci6n madre V m = Volurnen de la soluci6n madre 2. Preparacion de las soluciones hijas Para la soluci6n hija (A) de concentraci6n 104 bacterias: Donde: X = CA ·VA 111 c 111 X = 10 4 • 2000ml 111 106 x/11 =20m! CA = Concentraci6n de la soluci6n hija (A) VA = Volumen la concentraci6n hija (A) Cm = Concentraci6n de la soluci6n 'madre Xm = Volumen requerido de la soluci6n madre Para la soluci6n hija (B) de concentraci6n 103 bacterias: [3] X = CB ·VB [4] 111 c 111 X = 1 0 3 • 2000ml 111 106 X 111 = 2m! Don de: C8 = Concentraci6n de la soluci6n hija (B) V8 = Volumen la concentraci6n hija (B) - Cm = Concentraci6n de la soluci6n madre 45 Xm = Volumen requerido de la soluci6n madre Para la soluci6n hija (C) de concentraci6n 10 2 bacterias: Don de: X = Cc ·Vc Ill c Ill X = 10 2 • 2000ml Ill 106 xm = 0,2ml Cc = Concentraci6n de la soluci6n hija (C) Vc = Volumen la concentraci6n hija (C) Cm = Concentraci6n de la soluci6n madre Xm = Volumen requerido de la soluci6n madre [5] 46 Anexo 6. C