COMPARACIÓN MICROBIANA EN LA ENTRADA Y SALIDA DE UN SISTEMA DE PURIFICACIÓN DE AGUA POR OSMOSIS INVERSA LOCALIZADO EN LA COMUNIDAD DE CERRITO DE AGUA CALIENTE. Nombre de los integrantes: Galicia Espinosa Ana Laura Navarrete Valadez Claudia Abril Raya Rangel Yahaira Yazmín Serratos Hernández José Daniel Materia: Microbiología Sanitaria Turno: Matutino Carrera: Ingeniería Bioquímica Nombre de la profesora: Maria Azucena Márquez Lucio [Año] Contenido COMPARACIÓN MICROBIANA EN LA ENTRADA Y SALIDA DE UN SISTEMA DE PURIFICACIÓN DE AGUA POR OSMOSIS INVERSA LOCALIZADO EN LA COMUNIDAD DE CERRITO DE AGUA CALIENTE. .................................................................. 5 INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 5 MARCO TEÓRICO........................................................................................................................... 7 OSMOSIS INVERSA ................................................................................................................... 7 MUESTREO .................................................................................................................................. 8 Muestreo de tanques y cisternas ........................................................................................... 9 Muestras de la superficie ........................................................................................................ 9 Muestreo del fondo................................................................................................................. 10 Recolección de muestras de agua ...................................................................................... 10 IMPORTANCIA DE LOS MICROORGAMISMOS EN EL AGUA POTABLE .................... 14 CARACTERISTICAS MICROBIOLOGICAS DEL AGUA ..................................................... 15 HIPÓTESIS ..................................................................................................................................... 20 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................... 20 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................ 20 JUSTIFICACIÓN............................................................................................................................. 21 METODOLOGÍA ............................................................................................................................. 22 Esquema general de trabajo..................................................................................................... 22 Muestreo y transporte de agua ................................................................................................ 23 Recuento de bacterias mesófilas aerobias en agua para consumo humano. .................. 24 Determinación de bacterias, Coliformes Totales y Fecales, Método de recuento por dilución en tubo: NMP ................................................................................................................ 25 Determinación de estreptococos fecales en agua. ............................................................... 26 Determinación de clostridios sulfitos reductores en agua.................................................... 27 Determinación de los protozoos y helmintos patógenos patógenos en agua. ................. 29 2 Determinación de DQO en el agua.......................................................................................... 30 Determinación de pH en agua .................................................................................................. 31 Determinación de conductividad eléctrica en el agua .......................................................... 31 Determinación de dureza en el agua ...................................................................................... 32 Resultados ....................................................................................................................................... 34 Bacterias mesófilas aerobias en agua para consumo humano. ......................................... 34 Coliformes totales y fecales ...................................................................................................... 34 Clostridios sultifitoreductores .................................................................................................... 35 Estreptococos fecales ................................................................................................................ 35 Protozoos y Helmintos ............................................................................................................... 36 DQO.............................................................................................................................................. 36 pH.................................................................................................................................................. 36 Conductividad eléctrica ............................................................................................................. 37 Dureza total ................................................................................................................................. 37 Discusión ......................................................................................................................................... 39 Conclusión ....................................................................................................................................... 41 Memoria fotográfica ....................................................................................................................... 42 Bibliografía: ...................................................................................................................................... 46 3 Índice de tablas Tabla 1.-Acción y aplicación de algunos tipos de conservadores usados comúnmente .................. 13 Tabla 2.- Características microbiológicas de las aguas de consumo publico .................................... 19 Tabla 3.- resultado de bacterias mesofilas aerobias ......................................................................... 34 Tabla 4.- resultado de coliformes totales y fecales........................................................................... 34 Tabla 5.- resultado de clostridios sulfito-reductores ........................................................................ 35 Tabla 6.- resultado de esterptococos fecales.................................................................................... 36 Tabla 7.- resultado de DQO ............................................................................................................... 36 Tabla 8.- resultado de pH .................................................................................................................. 37 Tabla 9.- resultado de conductividad electrica ................................................................................. 37 Tabla 10.- resultado de dureza total ................................................................................................. 37 Tabla 11.- resumen de los resultados en comparacion con los limites permisibles ......................... 38 Índice de ilustraciones Ilustración 1.- localización del pozo .................................................................................................. 42 Ilustración 3.- Río de aguas residuales .............................................................................................. 43 Ilustración 2.- Río de aguas residuales .............................................................................................. 43 Ilustración 4.- Molino generador de energía .................................................................................... 44 Ilustración 5.- Entrada de Pozo de agua............................................................................................ 44 Ilustración 6.- Bomba para transporte de agua ................................................................................ 45 Ilustración 7.- Tanque de almacenamiento de agua ......................................................................... 45 Ilustración 8.- comunidad de cerrito de agua caliente ..................................................................... 46 4 COMPARACIÓN MICROBIANA EN LA ENTRADA Y SALIDA DE UN SISTEMA DE PURIFICACIÓN DE AGUA POR OSMOSIS INVERSA LOCALIZADO EN LA COMUNIDAD DE CERRITO DE AGUA CALIENTE. INTRODUCCIÓN En México la contaminación del agua superficial y subterránea alcanza niveles preocupantes, más de 75 % del total de agua disponible presenta grados de calidad que pueden calificarse de contaminada a excesivamente contaminada. Un aspecto particularmente grave es la presencia de altos niveles de sales minerales en aguas subterráneas. En Guanajuato hay más de 500 comunidades rurales con problemas en la calidad por contaminación de diversas sales minerales. Químicos que además de causar daños en la piel, puede causar depresión en las personas y disminución del coeficiente intelectual. Ante ello, actualmente la Comisión Nacional del Agua (Conagua), el Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Guanajuato (Concyteg) y el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), pusieron en marcha un proyecto denominado "Desarrollo e Instalación de Osmosis Inversa Eólica para la Potabilización de Aguas Contaminadas con sales minerales en Zonas Rurales". 5 En las cual se implica la remoción de arsénico, fierro, manganeso y flúor del agua. La innovación tecnológica de este trabajo se basa en el desarrollo de un sistema de acoplamiento directo de la energía eólica en la unidad de ósmosis inversa, sin la necesidad de pasar por la energía eléctrica. Actualmente en la comunidad Cerrito de Agua Caliente se instalo uno de estos purificadores de agua, comunidad que se ubica a 11 kilómetros de la cabecera municipal de Cuerámaro. En ella viven 531 personas que enfrentan un alto nivel de marginación; su agua de pozo excede la norma oficial para arsénico seis veces y para flúor 2.13 veces, el nivel de plomo rebasa en ocasiones la norma hasta 1.6 veces. En actualidad la comunidad de cerrito de agua caliente hace uso del agua procedente del proceso de purificación para consumo humano. En esta comunidad debido a la alta marginación que presentan los habitantes nunca han puesto atención en el área microbiológica del agua que están consumiendo, solo se basan en las propiedades organolépticas que esta presenta (Patiño Gerardo. 2007). 6 MARCO TEÓRICO OSMOSIS INVERSA Es la separación del agua de una solución concentrada a través de una membrana semipermeable por medio de una presión mayor que la presión osmótica y en sentido inverso (Geankoplis Christie John. 2008). Para ser útil en la separación de diferentes, una membrana debe permitir el paso de ciertas moléculas e impedir o restringir en gran medida el paso de otras. La propiedad de la solución determina el valor de la presión osmótica, no la membrana, siempre y cuando esta sea verdaderamente semipermeable (Jiménez Cisneros Blanca Elena. 2002). La osmosis inversa reúne las siguientes características: Permite remover la mayoría de los sólidos (inorgánicos u orgánicos) disueltos en el agua (hasta el 99%). Remueve los materiales suspendidos y microorganismos. Realiza el proceso de purificación en una sola etapa y en forma continua. Es una tecnología extremadamente simple, que no requiere de mucho mantenimiento y puede operarse con personal no especializado. El proceso se realiza sin cambio de fase, con el consiguiente ahorro de energía. 7 Es modular y necesita poco espacio, lo que le confiere una versatilidad excepcional en cuanto al tamaño de las plantas: desde 1 1.000.000 , a . La osmosis inversa puede aplicarse en un campo muy vasto y entre sus diversos usos podemos mencionar: Abastecimiento de aguas para usos industriales y consumo de poblaciones. Tratamiento de efluentes municipales e industriales para el control de la contaminación y/o recuperación de compuestos valiosos reutilizables En la industria de la alimentación, para la concentración de alimentos (jugo de frutas, tomate, leche, etc.). En la industria farmacéutica, para la separación de proteínas, eliminación de virus, etc. (Geankoplis Christie John. 2008). MUESTREO El muestreo puede definirse como el proceso de separar una pequeña porción del total, de tal manera que la muestra colectada represente las características y la calidad de la masa de la cual se tomo. El objetivo del muestreo es obtener una porción del material lo suficientemente necesario en volumen para ser transportado convenientemente y manejado en el laboratorio, y que siga representando con la misma precisión el material que está 8 siendo muestreado, debe ser manejada de tal forma que no existan cambios significativos en la composición antes de que se lleven a cabo los análisis. Para el caso de tanques el agua deberá tomarse en un frasco de vidrio o plástico limpio y en la línea de salida del tanque para que sea representativa del volumen total, así como cuidar que sea tomada abajo del nivel para evitar contaminación (Ramos Olmos Raudel, Sepúlveda Marques Rubén, Villalobos Moreto francisco. 2003). De acuerdo a la norma NMX-AA-135-SCFI-2007 potabilización del agua para uso y consumo humano – poliamidas – especificaciones y métodos de prueba. Muestreo de tanques y cisternas Tomar muestra de cada punto de acceso, de acuerdo a lo siguiente: o De la superficie del líquido, usando un cucharón. o Del fondo del tanque o cisterna usando un tubo muestreador, o usando un aparato especialmente diseñado para muestrear el fondo. o De una o más posiciones, dependiendo de la profundidad total, entre el fondo y la superficie usando una lata de muestreo pesada. Muestras de la superficie Tomar una muestra usando un cucharón conveniente. Introducir el cucharón dentro del líquido hasta que el borde esté justo debajo de la superficie. Retirar el cucharón antes de que se llene completamente y permitir que cualquier líquido adherido al cucharón se escurra. 9 Muestreo del fondo Tomar una muestra empleando un tubo muestreador abierto, o un tubo muestreador con válvula inferior adecuado al tamaño del contenedor y a la viscosidad del líquido. Si se usa un tubo abierto, cerrarlo en su parte superior antes de llevarlo al fondo del contenedor. Destapar el tubo y moverlo rápidamente, de tal manera que el tubo recorra todo el fondo del contenedor antes de llenarse. Cerrar el tubo, retirarlo del contenedor y permitir que todo el líquido que hubiere quedado adherido al tubo escurra. Cuando se use un tubo de muestreo con válvula inferior, cerrar la válvula antes de introducir el tubo al contenedor y después proceder de manera similar a lo indicado en el caso de tubo abierto (SEMARNAT. 2007). Recolección de muestras de agua Requisitos básicos: Uno de los elementos claves en el control de la calidad del agua potable es el examen microbiológico de la misma. Este se efectúa mediante el análisis de muestras de agua recolectadas del sistema de abastecimiento. Al recolectarse las muestras. 10 Se deben satisfacer los siguientes requisitos: a) El muestreo debe de realizarse con frecuencia suficiente a manera de detectar cualquier variación de la calidad del agua. b) Las muestras deben ser recolectadas, guardadas y enviadas en frascos esterilizados y apropiados para el tipo de agua a muestrear. c) El volumen de agua recolectado debe ser lo suficientemente grande como para permitir un análisis apropiado. d) Los puntos de muestreo en los sistemas de abastecimiento de agua deben ser seleccionados de tal manera que las muestras obtenidas sean lo mas representativas posibles. e) Debe tenerse cuidado durante el proceso de muestreo para evitar cualquier tipo de contaminación cruzada. f) Deben de describirse las especificaciones de la muestra y colocarse y llenarse las etiquetas en los frascos de muestras en forma apropiada para evitar errores (Organización panamericana de la salud. 1988). g) Deben lavarse manos y antebrazos con agua y jabón. h) Las muestras tomadas deben colocarse en hielera con bolsas refrigerantes o bolsas de hielo para su transporte al laboratorio, de preferencia a una temperatura entre los 4 y 10ºC, cuidando de no congelar las muestras, El periodo máximo que debe transcurrir entre la toma de muestra y el análisis es, para análisis bacteriológico 6 horas (Pérez Duarte Filiberto.1994). 11 Equipo de muestreo: Aunque para el muestreo se pueden utilizar ciertos tipos de frascos de plástico, es mejor utilizar frascos de vidrio; estos deben tener tapas o tapones de cierre seguro y ajustado; y tanto los frascos como sus tapas o tapones deben estar adecuadamente esterilizados. Los frascos deben tener una capacidad de por lo menos 200ml de agua. Si la muestra tomada para el análisis microbiológico contiene algo de cloro residual, este continuara actuando sobre cualquier bacteria presente después de realizado el muestreo esto implica que el análisis pudiera no ser indicativo del verdadero contenido microbiológico de la muestra de agua. Para superar esta dificultad, es común añadir bisulfato de sodio a la muestra; este reactivo inactivara inmediatamente cualquier cloro residual presente, pero no afectara a los microorganismos presentes en la muestra, sea que allá cloro presente o no (Organización panamericana de la salud. 1988). En la tabla 1 de la acción y aplicación de algunos tipos de conservadores usados comúnmente para otro tipo de muestras: 12 Conservador Acción Aplicable a: Cloruro Inhibidor Nitrógeno y fosforo en todas sus formas. mercúrico bacteriano. (HgCl2) Acido Nítrico Disolvente de (HNO3) metales, Metales. prevenir la precipitación. Acido sulfúrico Inhibidor Muestras orgánicas, carbono orgánico (H2SO4) bacteriano. total, DBQ, aceites y grasas. Hidróxido de Formación de Cianuro y ácidos orgánicos. sodio (NaOH) sales con compuestos volátiles. Refrigeración a Inhibición Acidez, alcalinidad, material orgánico, 4ºC o bacteriana. color, para análisis bacteriológico, sólidos congelación en todas sus formas, dureza, sulfatos, etc. Tabla 1Acción y aplicación de algunos tipos de conservadores usados comúnmente (Ramos Olmos Raudel, Sepúlveda Marques Rubén, Villalobos Moreto francisco. 2003) 13 IMPORTANCIA DE LOS MICROORGAMISMOS EN EL AGUA POTABLE Desde hace mucho tiempo se reconoce la importancia de las enfermedades transmitidas por el agua. Las causas principales de las enfermedades entéricas del hombre son los microorganismos patógenos. La contaminación del agua potable por excrementos humanos o animales constituye el mecanismo más común para la transmisión de estos organismos a los humanos, no solo de forma directa, sino también indirectamente por la preparación de los alimentos. Por lo tanto, el principal objetivo del examen bacteriológico del agua potable es la detección de contaminación fecal. Aunque es posible detectar diferentes organismos patógenos en el agua, el aislamiento e identificación de muchos de ellos suelen ser extremadamente complicados y rara vez se logran resultados cuantitativos. Por lo tanto, se utiliza un método indirecto para evaluar los riesgos asociados al agua potable contaminada por organismos enteropatógenos, tomando como base el supuesto de que la estimación de los grupos de organismos entéricos normales (organismos indicadores) señalara el nivel de contaminación fecal del abastecimiento de agua. De esta manera, la estimación de tales organismos brinda una indicación del riesgo que pueda provenir de organismos enteropatógenos transmitidos por el agua (Organización panamericana de la salud. 1988). La presencia en el agua de sustancias y microorganismos que suponen un riesgo para la salud obliga a definir unos criterios que garanticen a la población un suministro de agua de calidad adecuada. Estos criterios sanitarios se recogen en las correspondientes legislaciones de cada país, por lo que son de obligado cumplimiento. 14 Existen dos características que establecen los niveles de concentración para las sustancias presentes en el agua: 1. Nivel guía (NG): Por debajo del cual se establece la calidad deseable en el agua. 2. Concentración máxima admisible (CMA): constituye el valor que no podrá sobrepasar si riesgo para la salud. Un agua potable es aquella en la que ninguna de sus componentes supera las concentraciones máximas admisibles establecidas (Gonzalo Piédrola Gil. 2000). CARACTERISTICAS MICROBIOLOGICAS DEL AGUA Desde el punto de vista microbiológico, la condición esencial que debe reunir el agua destinada al consumo humano es que este exenta de parásitos y patógenos, con objeto de que no constituya un vehículo de infección. Sin embargo, aunque en el agua potable deben estar ausentes parásitos y patógenos, la definición de la calidad y el control microbiológico del agua no se puede orientar, exclusivamente, hacia la búsqueda de especies patógenas, otra parte, el numero de microorganismos es pequeño en relación a otros saprofitos, debido a que el numero de individuos enfermos y portadores es muy pequeño en relación al total de la población. Por esta razón, se utilizan indicadores microbiológicos, que deben reunir una serie de condiciones como: a) Estar siempre presentes a la vez que los patógenos. b) Ser más frecuentes y numerosos que los patógenos. 15 c) Presentar una mayor resistencia a las condiciones medioambientales que los patógenos. d) Ser objeto de fácil aislamiento, recuento e identificación. De acuerdo a las características señaladas y teniendo presente su diferente capacidad de supervivencia, la calidad sanitaria del agua de consumo se establece mediante los siguientes grupos: coliformes totales, coliformes fecales, estreptococos fecales y clostridios sulfitorreductores. Algunos enterovirus muestran una mayor resistencia en determinados ambientes acuáticos, así como en los procesos convencionales de tratamiento, incluida la desinfección. Estas es la principal razón que ha determinado la inclusión de clostridios sulfitorreductores como parámetro microbiológico del agua. Además de los grupos señalados, también se utiliza e recuento de bacterias aerobias a 22 y 37 0C, ya que expresa el contenido global de bacterias, es decir, la carga microbiana presente en el agua. El recuento de bacterias aerobias a 22 0C tiene una menor significación, ya que las bacterias patógenas para el hombre tienen una temperatura óptima de 37 0C. Muchos de estos grupos de microorganismos no se encuentran exclusivamente en los intestinos humanos. También forman parte, en diferentes proporciones, de la flora intestinal de diversos animales de sangre caliente. Ello es importante porque algunos animales contribuyen al aporte de microorganismos patógenos por medio de la contaminación fecal, como ocurre con Salmonella, Leptospira y Escherichia coli enteropatógeno. 16 Coliformes, estreptococos fecales (EF) y clostridios sulfitorreductores (CSR) tienen el valor de indicadores microbiológicos de contaminación fecal. Los tres se utilizan simultáneamente por presentar distinto grado de resistencia a las condiciones medioambientales. Este hecho puede observarse en la figura 1, en la que se representa el porcentaje de supervivientes de cada uno de los grupos mencionados, tras un tratamiento convencional de aguas residuales, y en que puede observarse que coliformes totales y estreptococos fecales sufren similar reducción porcentual, pero inferior a los clostridios sulfitorreductores. FIGURA 1.- Supervivencia relativa de los indicadores microbiológicos de contaminación fecal Este diferente grado de resistencia en el agua permite obtener información acerca del origen y el momento en que se produjo la contaminación fecal, lo que aporta importantes datos para el estudio epidemiológico de brotes de enfermedades infecciosas transmitidas por el agua. 17 La relación entre diversos indicadores puede utilizarse como fuente de información sobre el origen de la contaminación microbiológica. La abundancia de coliformes y estreptococos fecales en relación a los clostridios sulfitorreductores, al tener mayor capacidad de supervivencia que coliformes y estreptococos fecales. Los coliformes y estreptococos fecales tienen una capacidad similar de supervivencia similar, pero se utilizan con mucha frecuencia para saber si el origen de la contaminación es humano o animal. Los estreptococos fecales se encuentran en mayor numero que los coliformes en las heces de los animales de explotación ganadera, domestica y peridomesticos, mientras que, en las heces humanas, los coliformes se encuentran en mayor numero que los estreptococos fecales. Cuando la razón coliformes fecales/ estreptococos fecales es mayor de 4, se trata de heces o aguas residuales de origen humano; cuando es menor de 0.7, la contaminación es de origen animal. Si la razón se encuentra en el intervalo entre 0.7 y 4, la interpretación es difícil: puede responder a una contaminación mixta de origen animal y humano (Gonzalo Piédrola Gil. 2000). En todo caso, las aguas destinadas el consumo humano deben reunir las características microbiológicas de potabilidad que se resumen en la tabla 2. La concentración máxima admisible (CMA) establecida no debe superarse en ninguno de los parámetros señalados. 18 Parámetro NG CMA A 37ºC 10 --------- A 22ºC 100 --------- A 37ºC 5 20 A 22ºC 20 100 ------- <1 ------- <1 ------- <1 ------- ≤1 Bacterias aerobias (en 1 ml) Bacterias aerobias en aguas acondicionadas (en 1 ml) Coliformes totales (NMP/100ml) Coliformes fecales (NMP/100ml) Estreptococos fecales (NMP/100ml) Clostridios sulfitorreductores (en 20ml) Parásitos y/o patógenos Ausencia Elementos figurados Ausencia (animáculos) Algas Ausencia Tabla 2.- Características microbiológicas de las aguas de consumo publico NG: nivel de guía; CMA: concentración máxima admisible; NMP: numero más probable. (Gonzalo Piédrola Gil. 2000) 19 HIPÓTESIS La carga microbiológica del efluente del sistema diseñado para la reducción de sales minerales por osmosis inversa se encuentra dentro de los límites permisibles para el uso y consumo humano. El sistema de purificación de agua diseñado para la reducción de sales minerales por osmosis inversa produce una importante disminución en la carga microbiológica. OBJETIVO GENERAL Determinar si el sistema de purificación de agua por osmosis inversa diseñado para reducir sales minerales del pozo de agua de cerrito de agua caliente, logra disminuir la carga microbiana a un nivel permisible para el consumo humano. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar si la carga microbiana a la salida del sistema de purificación de agua se encuentra dentro de los límites permisibles para el uso y consumo humano determinados por las normas oficiales mexicanas. Determinación de la efectividad del sistema en base a la comparación de la carga microbiológica obtenida en la entrada y salida del sistema de purificación de agua. 20 JUSTIFICACIÓN En Guanajuato hay más de 500 comunidades rurales con problemas en la calidad del agua por contaminación de sales minerales entre ellas se encuentra la comunidad de cerrito de agua caliente localizada a 11 km de la cabecera de cuerámaro en ella viven 531 personas que presentan un alto nivel de marginación teniendo como principal actividad económica las labores del campo. En dicha comunidad se implemento un sistema de purificación de agua por osmosis inversa el cual fue diseñado para la disminución de sales minerales dejando de lado la importancia de la carga microbiológica que pueda tener esta agua y las consecuencias que pudiera estar provocando en la salud de los habitantes de esta comunidad. Por ello es importante realizar un análisis del agua para conocer la carga microbiana que presenta esta agua antes y después de ser tratada, ya que por ser personas que no tiene conocimiento en el área microbiológica no han prestado atención a este aspecto ya que solo se basan en las propiedades organolépticas del agua que están consumiendo. 21 METODOLOGÍA Esquema general de trabajo COMPARACIÓN MICROBIANA EN LA ENTRADA Y SALIDA DE UN SISTEMA DE PURIFICACIÓN DE AGUA POR OSMOSIS Esterilización de material a utilizar para el muestreo INVERSA LOCALIZADO EN LA COMUNIDAD DE CERRITO DE AGUA CALIENTE. Llevado al laboratorio donde realizaran los análisis de interés se Preparación de medios de cultivo para realización de las pruebas presuntivas. Pruebas presuntivas positivas Preparación de medios de cultivo para pruebas confirmativas Realización confirmativas de Muestreo muestras Realización presuntivas. o toma de de pruebas Pruebas presuntivas negativas. Realización de las pruebas microbiológicas que determinan la calidad del agua para consumo humano pruebas Realización de las pruebas microbiológicas que determinan la calidad del agua para consumo humano. Elaboración de resultados y discusión de resultados 22 Muestreo y transporte de agua El procedimiento realizado se basó en la norma NOM 014-SSA1-1993 la cual establece los procedimientos sanitarios para el muestreo de agua para uso de consumo humano en los sistemas de abastecimiento públicos y privados, incluyendo aspectos bacteriológicos y físico-químicos, así como criterios para manejo, preservación y transporte de muestras. El frasco debe de llevar una etiqueta para la identificación de la muestra con los siguientes datos: DATOS DE LA MUESTRA Localidad: _________________ Punto de muestreo: __________ Lugar: ____________________ Fuente: ___________________ Cloro residual: _____________ Fecha de muestreo: _________ Hora del muestreo: _________ Remitente: _______________ (Organización panamericana de la salud. 1988). 23 Recuento de bacterias mesófilas aerobias en agua para consumo humano. El recuento de bacterias mesófilas fue realizado de acuerdo a la norma NOM-092SSA1-1994, Bienes y Servicios. Método para la Cuenta de Bacterias Aerobias en Placa. 1.- Distribuir las cajas estériles en la mesa de trabajo de manera que la inoculación; la adición de medio de cultivo y homogenización, se puedan realizar cómoda y libremente. Marcar las cajas en sus tapas con los datos pertinentes previamente a su inoculación y correr por duplicado. 2.- Después de inocular las diluciones de las muestras preparadas según la NOM110-SSA1-1994 "Preparación y Dilución de Muestras de Alimentos para su Análisis Microbiológico" en las cajas Petri, agregar de 12 a 15 ml del medio preparado, mezclarlo mediante 6 movimientos de derecha a izquierda, 6 en el sentido de las manecillas del reloj, 6 en sentido contrario y 6 de atrás a adelante, sobre una superficie lisa y horizontal hasta lograr una completa incorporación del inoculo en el medio; cuidar que el medio no moje la Cubierta de las cajas. Dejar solidificar. 3.- Incluir una caja sin inoculo por cada lote de medio y diluyente preparado como testigo de esterilidad. 4.- El tiempo transcurrido desde el momento en que la muestra se incorpora al diluyente hasta que finalmente se adiciona el medio de cultivo a las cajas, no debe exceder de 20 minutos. 5.- Incubar las cajas en posición invertida (la tapa hacia abajo) por el tiempo y la temperatura que se requieran, según el tipo de alimento y microorganismo de que se trate. 24 Determinación de bacterias, Coliformes Totales y Fecales, Método de recuento por dilución en tubo: NMP Esta práctica se fundamenta en la norma NMX-F-308-1992. ALIMENTOS CUENTA DE ORGANISMOS COLIFORMES FECALES. FOODS - FECALS COLIFORM ORGANISMS COUNT. NORMAS MEXICANAS. DIRECCIÓN GENERAL DE NORMAS. a) Prueba Presuntiva 1.- Inocular 1ml de cada dilución a cada uno de los 3 tubos con 10 ml de caldo Lauril sulfato triptosa. 2.- Incubar los tubos durante 48 ±2 horas a 35°C ± 3.- Examinar los tubos a las 24 ± en la campaña de fermentación. Reincubar 24 horas más. La presencia de gas en cualquier cantidad, dentro de 48 horas positiva la prueba. b) Prueba confirmatoria 1.- Agitar suavemente los tubos de caldo Lauril sulfato triptosa que resultaron positivos. 2.-Transferir de 2 - 3 asadas de cada tubo de caldo EC 3.- Incubar los tubos de 44.5 ± producción de gas a las 24 y 48 horas. 25 4.- La presencia de gas en cualquier cantidad, dentro de 48 horas hace positiva la prueba. 5.- Alternativamente transferir de 2 a 3 asadas de cada tubo positivo en la prueba presuntiva, a tubos con caldo lactosa bilis verde brillante y agua peptonada. 6.- Incubar l producción de gas a las 24 y 48 horas. Determinación de estreptococos fecales en agua. Esta práctica se basó en el Manual de laboratorio de microbiología aplicada de la UAM-A (Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco). 2007. Todas las operaciones deberán efectuarse en absolutas condiciones de asepsia. 1. Preparar tres series sucesivas de 5 tubos con caldo Rothe, una de doble concentración y las otras dos de concentración sencilla. 2. Etiquetar las series con 10, 1 y 0.1 ml, respectivamente. 3. Agitar vigorosamente la muestra por lo menos 20 veces antes de tomar el volumen que se va a inocular, a efecto de homogeneizar. 4. Antes y después de realizar las inoculaciones, la boca del frasco de la muestra deberá ser flameada con objeto de evitar contaminación. 5. Inocular con una pipeta de 10 ml este volumen de muestra en la serie de tubos con caldo de doble concentración, con otra pipeta de 1 ml para 1 ml de muestra en la segunda serie de tubos con caldo de concentración simple. 26 6. Igualmente con la misma pipeta podrá inocularse la tercera serie de tubos con 0.1 ml de muestra. 7. Incubar todos los tubos a una temperatura de 37 °C (± 1 °C) durante 24-48 h. 8. Después de 24 h de incubación, hacer una primera lectura. La reacción positiva de algún tubo se pone de manifiesto por la aparición de turbidez y/o sedimento en el fondo del mismo. Con los tubos que en este momento resulten positivos se puede empezar a la realización de la prueba confirmativa. 9. En caso de no apreciarse crecimiento se llevan a incubación por 24 horas más, es decir un total de 48 horas (± 3h) después de las cuales se efectúa la lectura final. 10. Si pasado el período de 48 h no ha habido crecimiento (turbidez y/o sedimento) en ninguno de los tubos se consideran definitivamente como negativos. Determinación de clostridios sulfitos reductores en agua. La determinación de clostridios sulfitos reductores fue realizada de acuerdo al Manual de laboratorio de microbiología aplicada de la UAM-A (Universidad Autonoma Metropolitana Azcapotzalco). 2007. 1. Agitar vigorosamente la muestra para homogeneizar. 27 2. A partir de la muestra previamente homogeneizada tomar alícuotas de 10 Ml con una pipeta estéril y depositarlas en cada uno de los tubos estériles. 3. Una vez que estos tubos contienen los 10 mL de agua, mantenerlos en un baño de agua a 80 °C durante 5 minutos a efecto de que se destruyan las formas vegetativas y permanezcan solamente las formas esporuladas. 4. Tomar los tubos con SPS agar a 50 °C y proceder a su inoculación profunda, de la siguiente manera: a. Con una pipeta estéril tomar 5 mL de dicha agua e introducirla hasta el fondo del tubo que contiene el agar. b. Con mucho cuidado se va depositando el agua a lo largo de todo el tubo desplazando la pipeta al exterior procurando que el total de la muestra quede en el agar y no se airee. c. Rápidamente pasar el tubo a la llave del agua para enfriarlo. d. Después añadir una capa de vaselina ó parafina estéril de unos 3 mm de espesor para conseguir condiciones de anaerobiosis. e. Este procedimiento se repite con los 3 tubos restantes. f. Es aconsejable rotular cada tubo convenientemente. 5. Una vez inoculados todos los tubos, incubar a 37°C (±1°C) durante 24 h (±2 h). 6. Transcurrido el período de incubación, contar las colonias de color negro que aparezcan en la totalidad de los cuatro tubos inoculados. 28 Determinación de los protozoos y helmintos patógenos patógenos en agua. Esta práctica se basó en el Manual de laboratorio de microbiología aplicada de la UAM-A (Universidad Autonoma Metropolitana Azcapotzalco). 2007. 1. Filtrar la muestra a través de membrana millipore. Si la muestra es de agua de consumo humano se deben filtrar de 100 a 400 L y si es de agua estancada natural ó para riego agrícola, por lo menos 2L. Si se trata de estas últimas se recomienda filtrar previamente en condiciones de esterilidad a través de gasa y utilizando un embudo de filtración rápida, con el objeto de eliminar las partes gruesas que pudiera contener el agua y facilitar la filtración a través de la membrana millipore. 2. Retirar el filtro, trozarlo, colocarlo en un tubo de centrífuga y lavarlo con agua destilada. 3. Centrifugar a 2300 rpm durante 3 minutos. 4. Decantar y agregar nuevamente agua destilada con objeto de efectuar otro lavado. 5. Centrifugar a 2300 rpm durante 3 minutos. 6. Repetir los pasos 4 y 5 dos o tres veces más hasta que el sobrenadante resulte transparente. 7. Decantar y añadir una solución sobresaturada de sulfato de zinc (Técnica de Faust), y volver a centrifugar en las mismas condiciones. 8. Recoger una gota del sobrenadante con una pipeta Pasteur y colocarla sobre un portaobjetos, colocar un cubreobjetos sobre la gota y observar al microscopio primero con el objetivo seco débil (10X) y posteriormente con el seco fuerte (40X) los quistes de Protozoos y huevecillos de Helmintos presentes en la muestra. 29 9. Otra forma de recoger el sobrenadante es, después de la última centrifugación, colocar sobre el tubo un cubreobjetos tocando el menisco, se retira, se coloca sobre el portaobjetos y se observa al microscopio. Determinación de DQO en el agua Para la determinación de DQO, el procedimiento realizado fue consultado en el manual de operación del equipo Hanna C99 (normas de diseño 410.4 de la USEPA y norma de control de calidad de acuerdo al método estándar 5220D) 1. se prepara una solución de dicromato de potasio para cada muestra a determinar. 2. Se añaden dos mililitros de muestra a analizar ala solución de dicromato de potasio. 3. Se coloca en la parrilla de calentamiento durante 2 horas a 150°C. 4. Sacar de la parrilla de calentamiento y dejar enfriar. 5. Colocar el blanco patrón preparado para calibrar el fotómetro. Realizar la medición con el fotómetro de la muestra que se tiene. Los resultados obtenidos se expresan en términos de mg/ml. 30 Determinación de pH en agua Determinación de pH por medio del equipo ORION 420-A, basándose en la metodología del manual de vinculación entre contenidos temáticos: concentración de soluciones ácidas o alcalinas, cálculo de ph y su relación concentración-e intensidad de paso de corriente eléctrica publicado por Marco Antonio López Rubi. 1.- Usar el potenciómetro, encender y dejar que tome su calor para calibrar dependiendo del modelo del mismo 2.- Lavar muy bien los electrodos introduciendo uno de ellos en un recipiente con agua destilada y el otro en el de la muestra, se dispara y se toma la lectura. 3.- Lavar el electrodo para cada cambio de muestra. Determinación de conductividad eléctrica en el agua Determinación de conductividad eléctrica por medio del Manual de instrucciones para el conductímetro portátil multi-rango equipo HANNA HI 8033 1. verter la cantidad suficiente de muestra problema en un vaso de precipitados hasta cubrir los agujeros en la sonda. Si es posible, use recipientes de plástico para minimizar cualquier interferencia EMC. 2. Sumergir la sonda de conductividad asegurándose que los agujeros queden completamente sumergidos y el ChecktempC en la solución. 3. Esperar un par de minutos hasta que el equilibrio térmico sea alcanzado. 4. Tocar la sonda en el fondo, posteriormente agitar en forma circular para asegurarse de que no queden atrapadas burbujas de aire en la sonda. 5. Registrar la temperatura de la muestra problema HI 7030/ HI 8030 del ChecktempC. 31 6. Ajustar la temperatura hasta 18 0C. 7. Girar la perilla hasta seleccionar el rango 1 8. Girar la perilla de calibración de k% hasta que la pantalla muestre la lectura de conductividad a 25 0C. 9. Todas las medidas subsecuentes serán ajustadas a 25 0C 10. Registrar en la bitácora Determinación de dureza en el agua Para la determinación de dureza se consultó la metodología del MANUAL DE ANALISIS DE AGUAS elaborado por el Ing. J. Trinidad Ojeda Suárez. Estandarización para dureza total 1. Tomar 20ml de la solución patrón de CaCO3 en un matraz Erlenmeyer de 125 ml, añada 0.4 ml de la solución Buffer de pH =10 y 5 gotas de indicador de ericromo negro T, aparece un color púrpura con la presencia de iones calcio y magnesio, se procede a titular con la solución de EDTA hasta la aparición de un color azul. 2. Con los ml de EDTA gastados obtener la cantidad de mg de CaCO3 por ml de EDTA. 3. La solución de CaCO3 tiene 0..25g/1000ml, si se toman 20 ml de la solución habrá: 32 Dureza de las muestras. a) Tomar unos 30 ml de muestra en un matraz Erlenmeyer de 125 ml, añadir 0.6ml de solución buffer de pH=10 y 5 gotas de indicador de ericromo negro T, titular con la solución de EDTA hasta vire de color púrpura a azul. (Trabajar cada muestra por duplicado) b) Calcular la dureza total como mg/L: DUREZA DE CALCIO Estandarización para calcio 1. Colocar 20 ml de muestra de la solución de CaCO3 en un matraz erlenmeyer de 125 ml, añadirle 0.8ml de NaOH 4N, enseguida agregarle 80 mg de Murexide y finalmente titular con EDTA (sal disódica) hasta un cambio de vire de rosa a púrpura. 2. Encontrar el factor de EDTA como en la parte de dureza total : Dureza de calcio en muestras: 1.- Tomar 30 ml de muestra en un matraz Erlenmeyer de 125 ml y añadir 1.2 ml de NaOH 4N más 0.12g de murexida, se torna rojo vivo, titular con el EDTA hasta el color púrpura b) Cálculos: 33 Resultados Bacterias mesófilas aerobias en agua para consumo humano. NMX-F-253-1977. Cuenta de bacterias mesofilicas aerobias. method for aerobic mesophylic bacteria count. Normas mexicanas. Dirección general de normas. ENTRADA SALIDA <10 UFC/ml <10UFC/ml Tabla 3.- resultado de bacterias mesofilas aerobias Coliformes totales y fecales Norma NMX-AA-42-1987 “Calidad del agua, determinación del número más probable (NMP) de coliformes totales, coliformes fecales (termotolerantes) y Escherichia coli presuntiva. ENTRADA SALIDA Ausencia de coliformes totales y fecales Ausencia de coliformes totales y fecales Tabla 4.- resultado de coliformes totales y fecales 34 Clostridios sultifitoreductores Manual de microbiología sanitaria de la Universidad Metropolitana Azcapotzalco ENTRADA SALIDA Vol. de muestra inoculada (ml) Tubo Número de colonias Vol. de muestra inoculada (ml) Tubo Número de colonias 5 1 13 5 1 9 5 2 17 5 2 5 5 3 9 5 3 4 5 4 15 5 4 7 0 (blanco) 5 0 0 (blanco) 5 0 Número total de colonias = 54 Número total de colonias=25 Volumen total de muestra inoculada= 20ml Volumen total de muestra inoculada= 20ml Número de esporas de clostridios sulfito-reductores= 54/20ml Número de esporas de clostridios sulfito-reductores=25/20ml Tabla 5.- resultado de clostridios sulfito-reductores Estreptococos fecales 35 Manual de microbiología sanitaria de la Universidad Metropolitana Azcapotzalco Entrada Salida Ausencia de estreptococos fecales Ausencia de estreptococos fecales Tabla 6.- resultado de esterptococos fecales Protozoos y Helmintos Manual de microbiología sanitaria de la Universidad Metropolitana Azcapotzalco Se encontraron principalmente la presencia de nematodos entre los cuales pudimos identificar los siguientes: • Strongyloides stercolaris (Larva rabditiforme) • Trichuris vulpis DQO Manual de operación del equipo Hanna C99 (normas de diseño 410.4 de la USEPA y norma de control de calidad de acuerdo al método estándar 5220D) ENTRADA SALIDA Cero mg/I O2 Cero mg/I O2 Tabla 7.- resultado de DQO pH 36 Manual de vinculación entre contenidos temáticos: concentración de soluciones ácidas o alcalinas, cálculo de pH y su relación concentración-e intensidad de paso de corriente eléctrica publicado por marco Antonio López Rubi ENTRADA SALIDA 7.37 7.19 Tabla 8.- resultado de pH Conductividad eléctrica Manual de instrucciones para el conductímetro portátil multi-rango equipo HANNA HI 8033 Entrada Salida 2250µs/cm 200µs/cm Tabla 9.- resultado de conductividad electrica Dureza total Manual de análisis de aguas elaborado por el Ing. J. Trinidad Ojeda Suárez Entrada Salida 56.30mg/L 45.04mg/L Tabla 10.- resultado de dureza total 37 Parámetro analizado Coliformes totales y fecales Resultados Limites máximo permisibles Entrada Salida Ausencia de coliformes totales y fecales Ausencia de coliformes totales y fecales <1,1 NMP/100ml, 0 UFC/100ml, Ausente/100ml (NOM127-SSA1-1994) Bacterias mesófilas aerobias <10 UFC/ml <10 UFC/ml 100 UFC/ml (NOM-041SSA1-1993) Clostridios Núm. de esporas sultifitoreductores de clostridios sulfito-reductores= 54/20ml Núm.de esporas de clostridios sulfitoreductores= 25/20ml <1 NMP/100ml (F.A.S.T.2008) Estreptococos fecales Ausencia de estreptococos fecales Ausencia de estreptococos fecales <1 NMP/100ml Protozoos y Helmintos presencia de nematodos presencia de nematodos Ausente DQO Cero mg/I O2 Cero mg/I O2 Cero mg/I O2 (F.A.S.T.2008) (F.A.S.T.2008) (F.A.S.T.2008) pH 7.37 7.19 6,5-8,5 (NOM-127SSA1-1994) Conductividad eléctrica 2250µs/cm 200µs/cm 1200µs/cm (NOM-127SSA1-1994) Dureza total 544.4367mg/L 435.5493mg/L 500mg/L (NOM-127SSA1-1994) Tabla 11.- resumen de los resultados en comparacion con los limites permisibles 38 Discusión El sistema de purificación de agua diseñado para reducir sales minerales en la comunidad de cerrito de agua caliente sufre de una mala operación y por tanto tiene repercusión en los resultados tomando en cuenta nuestros resultados podemos observar que solo se pudo detectar la presencia de esporas de clostridios sulfito-reductores, encontrándose en mayor numero a la entrada, esto se puede relacionar con el hecho de que el sistema se osmosis inversa si disminuye la carga de dicho microorganismo, sin embargo lo adecuado sería que no se encontrara ninguna espora, relacionando esto con la ausencia de los coliformes totales y fecales y de estreptococos fecales, podemos suponer que la fuente del clostridios sulfito-reductores proviene de las sales y minerales presentes en el agua, lo que se puede relacionar con la falta de mantenimiento del sistema y también con algún tipo de filtración que se pueda estar produciendo desde el río de desechos que pasa a menos de 10m de nuestro pozo, esto también puede ser la causa de la presencia de los helmintos que se encontraron, además de que la gente no le da un buen uso al sistema de osmosis inversa. En lo que respecta al nivel de DQO encontrado no podemos suponer que este sea un valor de cero, ya que se midió en un rango de valor medio, por lo cual si se encuentra un nivel menor a este, la sensibilidad del equipo no nos permitió la detección de este. Por otro lado en lo que respecta al valor de la conductividad eléctrica a la entrada podemos suponer que está relacionada con las sales en solución de la entrada 39 esto debido a la misma naturaleza del pozo de agua comparando el valor obtenido en la entrada con el obtenido en el sistema podemos plantear el hecho de que el sistema de osmosis inversa si está funcionando para la disminución de sales minerales ya que al obtener un valor de salida de un 91.2 % menor que al de la entrada, aunque se podría tener una mejor eficiencia del sistema si se le diera un mantenimiento adecuado. Para el parámetro de dureza del agua se entiende como la capacidad de un agua para precipitar al jabón y esto está basado en la presencia de sales de los iones calcio y magnesio. La dureza es la responsable de la formación de incrustaciones en recipientes y tuberías lo que genera fallas y pérdidas de eficiencia en diferentes procesos, El término dureza se aplicó en principio por representar al agua en la que era difícil (duro) de lavar y se refiere al consumo de jabón para lavado, en la mayoría de las aguas alcalinas esta necesidad de consumo de jabón está directamente relacionada con el contenido de calcio y magnesio. Para nuestras muestras obtuvimos un resultado dentro de los límites permisibles para la dureza del agua para consumo humano a la salida obteniéndose un valor para la dureza total de 435.5493 mg/L, sin embargo este valor se encuentra muy alto ya que el límite máximo es de 500, por ello a pesar de ser un valor alto se encuentra dentro de los límites establecidos por la norma. A la entrada se tomo un valor de 544.4367mg/L el cual se encuentra fuera de la norma, sin embargo se pudo mostrar una disminución entre el valor de entrada al de la salida demostrando que el sistema si funciona para el objetivo que está diseñado el cual es la remoción de sales, sin embargo no está dando un rendimiento optimo. 40 Conclusión El sistema de purificación de agua diseñado para reducir sales minerales del pozo de agua de la comunidad cerrito de agua caliente logra dar un aspecto organoléptico agradable para consumo de los habitantes, pero no afecta significativamente la carga microbiana del agua ,arrojando un agua de baja calidad para los habitantes de dicha comunidad. El sistema no es efectivo debido al mal mantenimiento y uso de este. 41 Memoria fotográfica Rio de aguas residuales (desechos provenientes de león y comunidades aledañas) POZO Ilustración 1.- localización del pozo 42 Ilustración 2.- Río de aguas residuales Rio de agua residual Ilustración 3.- Río de aguas residuales 43 Molino para la generación de energía Ilustración 4.- Molino generador de energía Pozo de agua a una temperatura aproximada de 58 grados Celsius. Ilustración 5.- Entrada de Pozo de agua 44 Transporte del agua mediante una bomba Ilustración 6.- Bomba para transporte de agua Tanque de almacenamiento para la distribución en la comunidad Ilustración 7.- Tanque de almacenamiento de agua 45 Comunidad del cerrito de agua caliente Ilustración 8.- comunidad de cerrito de agua caliente Bibliografía: Geankoplis Christie John. 2008. Procesos de transporte y principios de procesos de separación. 4ta edición. edit.: Patria Pág.: 892 Gonzalo Piédrola Gil. 2000. Medicina preventiva y salud pública. Edición: decima. Edit.: Masson. Pág.: 300. Consultado en línea: http://books.google.com.mx/books?id=4iRoEhRsB0C&printsec=frontcover& source=gbs_v2_summary_r&cad=0#v=onepage&q=&f=false. Fecha de consulta: 12/09/09. F.A.S.T. (Faith microbiológicos. and Sustainable Technologies). Consultado 2008. en Parámetros línea: 46 http://www.fastonline.org/CD3WD_40/HDLHTML/ENVMANL/ES/VOL353D. HTM#CONTINUACI%C3%93N. Fecha de consulta: 23/11/09. Jiménez Cisneros Blanca Elena. 2002. La contaminación ambiental en México. Edición: 1ra. Edit.: Limusa. Pág.: 231. Consultado en línea: http://books.google.com.mx/books?id=5NR8DIk1n68C&pg=PA233&dq=osm osis+inversa#v=onepage&q=osmosis%20inversa&f=false Fecha de consulta: 12/09/09 NMX-F-253-1977. cuenta de bacterias mesofilicas aerobias. method for aerobic mesophylic bacteria count. normas mexicanas. dirección general de normas. NORMA MEXICANA NMX-AA-42-1987 calidad del agua determinación del numero más probable (NMP) de coliformes totales, coliformes fecales (termotolerantes) y escherichia coli presuntiva. NORMA Oficial Mexicana NOM-041-SSA1-1993, Bienes y servicios. Agua purificada envasada. Especificaciones sanitarias NORMA Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994, Salud ambiental, agua para uso y consumo humano-Límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. NORMA Oficial Mexicana NOM-230-SSA1-2002, Salud ambiental. Agua para uso y consumo humano, requisitos sanitarios que se deben cumplir en los sistemas de abastecimiento públicos y privados durante el manejo del agua. Procedimientos sanitarios para el muestreo. 47 PROYECTO de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-SSA1-250-2007, Agua para uso y consumo humano. Límites máximos permisibles de la calidad del agua, control y vigilancia de los sistemas de abastecimiento. Organización panamericana de la salud. 1988. 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