Desinfeccion Solar de Agua (Ingestion Accidental)

Minicurso de Evaluación del Riesgo Microbiológico Cuantitativo
Evaluación del Riesgo Microbiológico Cuantitativo del
Método SODIS para el Uso Doméstico del Agua
Andrea Montaño1, Olimpia Blanco2 y Eber Leyva1
1
2
Facultad de Ciencias y Tecnología, Universidad Mayor de San Simón, Cochabamba, Bolivia
Facultad de Bioquímica y Farmacia, Universidad Mayor de San Simón, Cochabamba, Bolivia
Agosto de 2014, Cochabamba, Bolivia
Abstract
SODIS method is an economic, efficient, simple and sustainable solution to shortage of drinking
water in rural areas of Bolivia. Part of the assessment of quality and safety of water is done by the
Quantitative Microbiological Risk Assessment (QMRA) that guaranties the minimum infected
population percentage and provides information about the risk that diary activities involve for its
application in standards directed to health protection. In this study we determined the maximum
concentrations of Salmonella tiphy and Campylobacter jejuni in raw water that could be treated
with SODIS for its domestic use, when it is accidentally ingested during the personal cleanness
specifically, and in this way reduce the risk (calculated trough the infection probability) to only 1
person of 10.000 people. As result we obtained concentrations of 25000000 y 12100 UFC/ 100
ml respectively, also infective doses of 14 UFC/ml and 0,009 UFC/ml. To complete the study,
we calculated the lost days of work because of incapacity per year obtaining values of 4,66 x10-4
DALYs for both microorganisms.
Key Words: Riesgo microbiológico, Método SODIS.
Resumen
El método SODIS constituye una solución económica, eficiente, sencilla y sostenible para la
escasez de agua potable en zonas rurales de Bolivia. Parte de la evaluación de la calidad y sobre
todo de la seguridad del agua viene dada por una Evaluación del Riesgo Microbiológico
Cuantitativo (ERMC) que garantice el mínimo porcentaje de población infectada y proporcione
información acerca de los riesgos que conllevan las actividades cotidianas para su aplicación en
normas dirigidas al resguardo de la salud. En este estudio se determinaron las concentraciones
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Minicurso de Evaluación del Riesgo Microbiológico Cuantitativo
máximas de Salmonella tiphy y Campylobacter jejuni en agua cruda que podrá ser tratada por
SODIS para el su uso doméstico, específicamente cuando es ingerida accidentalmente durante el
aseo personal y de esta forma se reduzca el riesgo (calculado a través de la probabilidad de
infección) a sólo 1 persona infectada de 10.000. Como resultado se obtuvieron concentraciones
de 25000000 y 12100 UFC/ 100 ml respectivamente además de Dosis infectivas de 1,39E+01 y
9,34E-03 UFC/ml. Para completar el estudio, se calculó los días perdidos al año por discapacidad
obteniendo valores de 4,66 E-4 DALYs para ambos microorganismos.
suministro del producto. Tampoco hierven el
1. Introducción
agua por escasez de la leña, alto costo, la
La falta de acceso a agua de buena calidad
dificultad de tener que acarrearla o porque el
constituye un riesgo elevado de transmisión
sabor también cambia. El uso de la plata
de enfermedades hídricas. En países en vías
coloidal se ve limitado por su costo y baja
de desarrollo más de un tercio de la población
disponibilidad en comunidades marginadas
no cuenta con el servicio de agua potable.
(Cortés, 2000).
(CASA, 2005). En Bolivia más de 2.5
millones de habitantes no tienen acceso al
La desinfección solar del agua (SODIS) es
servicio de agua potable y en el área rural
una solución simple, de bajo costo y
representa un 43% (Ministerio de Vivienda y
ambientalmente sostenible que ha sido
Servicios Básicos, 2002)
Por esto es necesaria
recomendada durante el Día Mundial del
Agua
la aplicación de
(http://www.worldwaterday.org/2001/index.h
métodos apropiados de potabilización de
agua,
prevención
de
tml). La base de su eficacia reside en la
contaminación
combinación del efecto de radiación UV-A,
secundaria, disposición adecuada de excretas
la elevada temperatura del agua y la
y medidas de promoción y educación de la
higiene
(Red
Iberoamericana
2001
oxidación.
de
Potabilización y Depuración del Agua, 2006).
Adicional
a
un
tratamiento
eficaz,
la
Organización Mundial de la Salud promueve
Muchas comunidades rurales no añaden cloro
el control de la seguridad del agua a través de
al agua por rechazo al sabor o falta de
la evaluación del riesgo microbiológico y su
2
Minicurso de Evaluación del Riesgo Microbiológico Cuantitativo
manejo (Cortés, 2000). Howard et al (2006)
cabría
esperar
que
si
un
tratamiento
demuestran en su trabajo que esta evaluación
controlara estos patógenos de referencia,
puede ser realizada en países con información
también pudiera controlar otros patógenos
limitada y los resultados proveen información
importantes dentro del grupo de las bacterias.
valiosa para el manejo de fuentes de agua,

concluyendo que el QMRA constituye una
Análisis estadístico
herramienta importante cuando se juzga el
nivel de seguridad requerida de las fuentes de
Se utilizó el procedimiento estándar de
agua considerando las múltiples rutas de
QMRA (Haas et al., 1999) combinado con
exposición.
simulaciones de Monte Carlo (Mara et al.,
2007).
El objetivo de este trabajo es determinar las
concentraciones máximas aceptables para
La ecuación de Dosis-Reacción fue utilizada
Salmonella tiphy y Campylobacter jejuni en
para obtener una concentración máxima
agua no tratada y mediante el método SODIS
necesaria para cumplir con una probabilidad
obtener el tratamiento necesario para reducir
de infección de 1 en 10.000 individuos
el riesgo de infección en los niveles
recomendada por la EPA (2010).
recomendados por la Organización Mundial
D=c*v*e-kt
de Salud (EPA, 2010), en el caso específico
Dónde:
de que se beba esta agua accidentalmente
durante el aseo personal en la ducha.
D= dosis en UFC/ml
c = concentración de Salmonella en agua cruda
2. Métodos
v = volumen de agua ingerida accidentalmente

Los
k = tasa de inactivación
Selección de patógenos de referencia
patógenos
seleccionados
t = tiempo de exposición a rayos UV-A
fueron
Campylobacter jejuni y Salmonella tiphy por
Para el uso de agua doméstica se tiene el dato
ser relativamente bien caracterizados, tener
de referencia que un volumen entre 0,00002 a
gran importancia para la salud pública y por
0,00084
su carácter conservador con respecto a la
ml
de
agua
son
ingeridos
accidentalmente cuando un individuo usa la
relación dosis-respuesta y la infectividad
ducha. (Ahmed et al., 2010)
(Gheethi et al., 2013). En otras palabras,
3
Minicurso de Evaluación del Riesgo Microbiológico Cuantitativo
Finalmente se calculó el tiempo de pérdida por
Parámetros para Salmonella tiphy
discapacidad
El agua de uso doméstico tratada por el método
en
DALYs
utilizando
las
siguientes dos ecuaciones:
SODIS para Salmonella tiphy se expone a
rayos UV-A durante 6 horas cuando el tiempo
esta nublado y 4 horas cuando el tiempo esta
Probabilidad Anual de enfermedad:
soleado completamente despejado, obteniendo
PAenf = 1 – (1 – PDenf )n
un resultado de 7 log de reducción. (CASA,
2005)
donde se tomó un valor de n=365 considerando
Para encontrar el mejor modelo de Dosis-
que el aseo se realiza a diario y la probabilidad
Reacción se usaron valores de referencia para
de infección diaria PDenf = 0,0001.
6
N50 = 1,11x10 y alfa = 0,175. (Kyle S.
Enger, 2013)
Carga anual de enfermedad:
Parámetros para Campylobacter jejuni
CA = Penf * Cc* fs
Para este microorganismo el tiempo de
exposición a rayos UV-A fue de un máximo de
fs
8 horas sin embargo a las 0,333 horas se tuvo
donde
(fracción susceptible) es igual a 1 y
resultados de 4 log de reducción. (Boyle et al.,
Cc (carga de salud de la enfermedad por año)
2008). Por lo tanto se utilizó un rango de
es igual a 1.3x10-2 , dato general para
tiempo.
bacterias. (EPA, 2010)
Los valores de referencia utilizados para hallar
el mejor modelo fueron para N50 = 896,0 y alfa
3. Resultados
= 0,145. (Mara D.D., 2008)
Para el modelamiento de los datos asignamos
Probabilidad de infección y DALYs
un valor constante a la concentración y
ajustamos el valor hasta aproximar al
Se utilizó la ecuación del Modelo Beta-
Promedio de la Probabilidad de Infección de
Poisson para hallar la Probabilidad de
1
infección:
en
10.000
(0,0001)
individuos,
consiguiendo los siguientes resultados:
4
Minicurso de Evaluación del Riesgo Microbiológico Cuantitativo
Tabla 1. Dosis, Concentración y Probabilidad de
Existe una gran diferencia entre los valores
infección obtenidas para Salmonella tiphy
de la
dosis de infección, pues al ser
Campylobacter
Resultados para Salmonella tiphy
un
microorganismo
más
infeccioso se necesita solo 0,006 UFC/ml
Promedio Dosis (UFC/ml)
14,00
Promedio Prob. Infectados
0,0001
para infectar una persona de diez mil. Por lo
tanto es importante considerar la infectividad
y
25.000.000
Concentración (UFC)
sensibilidad
al
tratamiento
de
cada
organismo.
Se necesitan 14 UFC/ml de Salmonella tiphy
para que una persona cada diez mil se infecte
considerando
una
concentración
de
25
millones UFC en el agua antes de ser tratada.
Tabla 2. Dosis, Concentración y Probabilidad de
infección obtenidas para Campilobacter jejuni
Fig. 1. Probabilidad de infección de acuerdo a un
Resultados para Cmapylobacter jejuni
Promedio Dosis (UFC/ml)
0,009
Promedio Prob. Infectados
0,0001
Concentración (UFC)
12.100
gradiente de Dosis en UFC/ml de Salmonella
tiphy
El mejor ajuste se alcanzó con el modelo
Beta-Poisson que nos proporcionó una
desviación estándar de 13,79 similar a la que
se tenía de referencia (Enger, 2013) para
Salmonella tiphy.
En el caso de Campilobacter jejuni se
necesitan 0,009 UFC/ml para infectar una
persona
de
diez
mil
teniendo
4. Recomendaciones
una
A pesar de la alta tasa de remoción de
concentración inicial de 12.100 UFC.
microorganismos por este método Gheethi et
al (2013) se observaron re-crecimiento
5
Minicurso de Evaluación del Riesgo Microbiológico Cuantitativo
–harvested
después de incubar muestras del agua tratada
roof
rainwater
in
southeast
por 24 horas a 37ºC. Por lo tanto se
Queensland, Australia, as Potable or Non-
recomienda la optimización del tratamiento a
Potable Water, determined using QMRA”,
través del almacenamiento en condiciones
Applied & Environmental Microbiology, 76
oscuras que impidan el re-crecimiento de
(22), 7382 –7391.
Salmonella sp.
- Centro de Aguas y Saneamiento Ambiental
Además la adición de 10 mg L−1 de H2O2
(CASA). (2005). Desinfección solar del agua:
mejora la tasa de inactivación sin ningún re-
de la investigación a la aplicación. Serie de
crecimiento posterior según los estudios
Publicaciones Técnicas Nº 1. Facultad de
realizados por Sciacca et al (2009).
Según
la
Red
Potabilización
y
Iberoamericana
Depuración
del
Ciencias y Tecnología, Universidad Mayor
de
de San Simón (UMSS), Cochabamba.
Agua
(2006), cuando se vierte el agua SODIS en
- Cortés, J. (2000) “Radiación solar para
otro recipiente se corre el riesgo de una
desinfectar agua en comunidades rurales”;
contaminación secundaria del agua razón por
Informe final, proyecto IMTA/CNA, Instituto
la que se debería hacer uso directo.
Mexicano de Tecnología del Agua, 59 pp.
- EPA. (2011). Exposure Factors Handbook:
Por otro lado, el tratamiento SODIS no
2011
produce ninguna indicación de que se haya
Edition.
EPA/600/R
-
090/052F,
Washington,D.C.
logrado la calidad del agua deseada, lo que
genera dudas, mucha gente no se fía y
prefiere
comprar
agua
- Gheethi, A., Norli, I., y Mohd Omar, K.
embotellada
(2013). Elimination of enteric indicators and
(Solorzano, 2014). Entonces se necesitan
pathogenic
métodos para determinar cuándo el agua
bacteria in secondary effluents
and lake water by solar disinfection (SODIS).
tratada por desinfección solar ya puede ser
Journal of Water Reuse and Desalination.
consumida con seguridad.
Vol 3. IWA Publishing
5. Referencias
- Kyle S. Enger. (2013). Salmonella tiphy
- Ahmed, W.; Ventz, A.; Gooentilleke, A.;
Doses-
Gardner, T. (2010). “Risk from the use of
response
Models.En:
file:///D:/riesgoMicrobiano/Riesgo/web/Salm
6
Minicurso de Evaluación del Riesgo Microbiológico Cuantitativo
onella%20Typhi%20%20Dose%20Response
iron. Chemosfera. Volume 78, Issue 9.
%20Models%20-%20QMRAwiki.htm
Pp.1186–1191.
- Haas, C., Rose, J. & Gerba, C. (1999).
- Solorzano, F. (2014). Método SODIS para
Quantitative Microbial Risk Assessment.
la Desinfección del agua en los paises en
New York, John Wiley & Sons.
desarrollo.
En:
http://www.luisfsolorzano.com/blog/metodo- Mara, D., Sleigh, P., Blumenthal, U. &
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comparing estimates
- http://www.worldwaterday.org/2001/
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Health 5 (1), 39−50.
- Ministerio de Vivienda y Servicios Básicos.
(2002). Plan Bolivia- Sector de Servicios
Básicos de Agua Potable y Saneamiento. La
Paz – Bolivia. Pp 1-2.
- Red Iberoamericana de Potabilización y
Depuración del Agua. (2006). Agua potable
para
comunidades
rurales,
reuso
y
tratamientos avanzados de aguas residuales
domésticas. Capítulo 09
- Sciacca , F., Rengifo, J., Wéthé, J.,Pulgarin,
C. (2009). Dramatic enhancement of solar
disinfection (SODIS) of wild Salmonella sp.
in PET bottles by H2O2 addition on natural
water of Burkina Faso containing dissolved
7