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El análisis de la calidad del agua es vital para salvaguardar la integridad de los recursos hídricos. La presencia de microorganismos indicadores se correlaciona con la presencia de materia fecal, que puede contener patógenos causantes de enfermedades. Por lo tanto, los organismos indicadores pueden utilizarse para evaluar la seguridad de los suministros de agua.
La contaminación fecal en el agua representa un riesgo significativo para la salud de las plantas, los animales y los seres humanos, ya que los patógenos gastrointestinales se eliminan en cantidades muy altas en las heces. Sin embargo, no es factible monitorear muestras de agua para cada tipo de patógeno único asociado con la contaminación fecal. La prospección de organismos indicadores proporciona una forma sencilla, rápida y rentable de detectar la contaminación fecal en los recursos hídricos.
Este video ilustrará los principios detrás del uso de organismos indicadores para evaluar la calidad del agua, cómo analizar las muestras de agua recolectadas y la interpretación y cuantificación de los datos resultantes.
Para ser utilizado como indicador de la calidad del agua, los organismos deben cumplir cinco criterios específicos. En primer lugar, debe ser detectable en el agua donde el patógeno está presente, y ausente cuando el patógeno está ausente. En segundo lugar, el número de organismos indicadores debe corresponder con los niveles de patógenos. También debe ser más resistente y persistir más tiempo en el medio ambiente que el patógeno. Por último, la detección debe ser fácil, segura y económica, y eficaz en todos los tipos de agua.
Dos de los grupos indicadores bacterianos más comunes son los coliformes totales y los coliformes fecales, típicamente E. coli. Los coliformes totales se pueden encontrar en el intestino de los mamíferos, pero también pueden ocurrir naturalmente en el suelo y las aguas superficiales. Los coliformes fecales son un subconjunto que reside completamente dentro del tracto gastrointestinal de los mamíferos y las aves y se excreta continuamente en las heces. Los coliformes son vulnerables a las mismas tensiones que muchos patógenos intestinales comunes, como el tratamiento del agua o los bajos niveles de nutrientes, su presencia en una muestra de agua es un indicador útil de la presencia potencial de patógenos. Tanto los coliformes totales como los E. coli se detectan fácilmente en el laboratorio.
Para su detección, se añaden sustratos químicos a la muestra que metabolizan los coliformes, lo que da lugar a un cambio de color. En el caso de los coliformes totales, el ONPG añadido se convierte en nitrofenol, lo que hace que el agua sea amarilla. En el caso de los coliformes fecales, E. coli convierte la MUG en un producto de metil-umbeliferona que emite fluorescencia azul verdosa bajo luz ultravioleta. En su aplicación más simple, la prueba de sustrato puede confirmar la presencia o ausencia de coliformes existentes en el agua en el momento de la toma de muestras.
A diferencia de este método cualitativo, el número de coliformes totales por muestra puede estimarse utilizando una bandeja particionada especializada. Después de disolver el sustrato reactivo, la muestra de agua se agrega a una bandeja que contiene pozos grandes y pequeños, y luego se incuba. Se cuentan los pocillos que muestran el cambio de color, y la proporción de pocillos pequeños y grandes que muestran señales colorimétricas positivas se alinea con un gráfico que indica una cantidad. Los suministros de agua potable de los EE. UU. deben contener cero coliformes totales por cada 100 ml.
Ahora que estamos familiarizados con los principios del uso de organismos indicadores para identificar y cuantificar la contaminación del agua, echemos un vistazo a cómo se lleva a cabo esto en el laboratorio.
Una vez que se hayan recolectado las muestras, llévelas al laboratorio para analizarlas. Para comenzar, abra una botella de plástico de 100 ml. Los frascos pueden contener una pequeña cantidad de reactivo de tiosulfato de sodio en polvo que se utiliza para garantizar la neutralización de cualquier cloro que pueda estar presente. Agregue 100 ml de muestra de agua en la botella. Abra un tubo almohadillado que contenga sustrato de nutrientes y vierta el contenido en la muestra de agua dentro de la botella. Tape y selle la botella, luego agite vigorosamente, invirtiendo repetidamente la botella hasta que el sustrato se disuelva por completo. A continuación, incube el frasco de muestra-reactivo a 35 ? C durante 24 h.
Observe el cambio de color amarillo en la mezcla de muestra y reactivo. El color amarillo indica que hay coliformes. Ningún cambio en el color indica que los coliformes están ausentes. Por último, exponga la mezcla de muestra y reactivo a la luz ultravioleta y observe. La fluorescencia azul, en combinación con un cambio de color amarillo, indica que E. coli está presente. La ausencia de fluorescencia indica ausencia.
El número más probable, o NMP, también se puede determinar para las muestras. Abra una botella y agregue 100 ml de muestra de agua. Abra el tubo de almohada de sustrato nutritivo y vierta el contenido en la muestra de agua de la botella. Tapa y sella la botella. Agitar vigorosamente, invirtiendo repetidamente hasta que el sustrato se disuelva por completo. Abra con cuidado la bandeja apretando los bordes de la parte superior y tire de la lengüeta de papel hacia atrás. Aplique presión constante para mantener la bandeja abierta. Vierta la mezcla de muestra y reactivo en la bandeja y selle. Incubar la bandeja a 35 ? C durante 24 h.
Observe el cambio de color en la bandeja de mezcla de muestra y reactivo. Cuente el número de pozos grandes y pequeños que se han vuelto amarillos para indicar la presencia de coliformes. A continuación, exponga la bandeja de muestras y reactivos a la luz ultravioleta y observe la fluorescencia azul. Cuente el número de pozos grandes y pequeños que señalan la presencia positiva de E. coli.
Utilizando la hoja de NMP suministrada, cuantifique la concentración de cada organismo indicador presente en 100 mL de agua. Encuentre el número de pozos positivos pequeños a lo largo de la parte superior de la tabla y el número de pozos positivos grandes en el eje del lado izquierdo. La intersección de los dos dará una cifra que representa el Número Más Probable, que es el número estimado de organismos por cada 100 mL.
Las pruebas de detección de coliformes totales y E. coli se utilizan para verificar la contaminación en una variedad de muestras de agua.
El agua destinada al consumo humano, o potable, se analiza de forma rutinaria para detectar la contaminación. Para que el agua se considere segura, debe contener menos de 1 coliforme por cada 100 ml. Aquí, se recolectó agua de un grifo y se analizó para detectar contaminación total por coliformes o E. coli, como se demostró anteriormente. Los resultados determinaron si una fuente de agua era segura para el consumo.
Otra muestra comúnmente analizada son las aguas residuales tratadas. El agua debe ser analizada para garantizar que sea segura para su liberación en el medio ambiente o su reutilización para uso humano. Como se esperaban altos niveles de contaminación antes del tratamiento, la muestra de aguas residuales sin tratar se diluyó a 1:100.000. A continuación, estas muestras se sometieron a pruebas de detección de coliformes totales y E. coli, y se calcularon los valores de NMP. El valor seguro después del procesamiento debe ser cero bacterias indicadoras detectables.
Acabas de ver la introducción de JoVE a la medición de la calidad del agua utilizando organismos indicadores. Ahora debe comprender cómo analizar muestras de agua para detectar E. coli y otros coliformes, y cómo cuantificar el grado de contaminación presente. ¡Gracias por mirar!
