Riego con Agua Residual Tratada

UMSS
Caso de estudio 1:
Evaluación del riesgo microbiano del
REUSO DIRECTO DE AGUA PARA RIEGO DE
CULTIVOS NO COMESTIBLES
ESTUDIANTES:
ACNUTA PINTO SUSANA LAURA
GOMEZ CACERES SANDRO
GUTIERREZ LOPEZ MARISELA
PEREZ MERCADO LUIS FERNANDO
SALAZAR PEREZ JOSE LUIS
Curso:
EVALUACION
CUANTITATIVA DE RIESGO
MICROBIANO
Fecha: 29/agosto/2014
Cochabamba. Bolivia
Introducción
La OMS, ante el fracaso de la gestión de aguas residuales basada sólo en el tratamiento (OMS, 2006),
está promoviendo a la Evaluación Cuantitativa de Riesgos Microbiológicos (ECRM) como alternativa
debido a su flexibilidad y aplicabilidad. Ésta es una técnica desarrollada para el cálculo de la carga de
enfermedad de un patógeno específico (Howard et al, 2006). En Bolivia, las políticas
gubernamentales reconocen al reuso de aguas residuales como una estrategia para enfrentar la
escasez del agua, reconociéndose también la insuficiencia de las normas ambientales vigentes y la
poca información disponible para gestionar sus riesgos (Marka, 2011). Entonces, ECRM constituye
una opción factible para apoyar procesos de evaluación de riesgos, y toma de decisiones sobre reuso
de aguas residuales en Bolivia.
En Arani, el efluente de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) es utilizada para el riego
de cultivos no comestibles durante la época de estiaje. Los problemas de mantenimiento que
atraviesa, resultan en altos contenidos de patógenos en el efluente, representando un riesgo para la
salud de los productores (Iriarte et al, 2013). En efecto, el riesgo de ingestión accidental de agua o
suelo durante el laboreo agrícola puede ser significativo (Ottoson y Stenstrom, 2003; OMS, 2006;
Seidu et al, 2008). Así, la finalidad del presente estudio es cuantificar el riesgo microbiano en
términos de perdida de años de vida ajustados por discapacidad, que podría resultar de la ingestión
accidental de agua por los agricultores que reusan las aguas residuales de la PTAR de Arani.
Métodos
El presente estudio siguió la metodología para la ECRM propuesta por Haas et al (1999). Se ha
escogido a Giardia y Cryptosporidium, debido a su capacidad de sobrevivencia en el medio ambiente,
su importancia como referencia en guías internacionales para reuso de aguas (Iriarte et al, 2013) y su
mínima dosis infectiva. El escenario modelado fue la ingestión accidental del agua residual por los
productores, lo que es propiciado por la ausencia de medidas de protección (uso de botas, guantes,
barbijos, etc.) durante los riegos (Camacho, 2005).
Los datos de entrada para la ECRM se han obtenido de diferentes fuentes según el tipo de datos. Las
concentraciones de patógenos en el agua residual provinieron del estudio de Iriarte et al (2013). El
volumen de agua ingerida accidentalmente (i.e. 1-5ml) fue utilizado por Seidu et al (2008). Los datos
de los modelos Dosis-Respuesta han sido tomados de Rendtorff (1954) para Giardia y de Messner et
al (2001) para Cryptosporidium, siendo ambos exponenciales. Además, se ha estimado el número de
días que los productores riegan (i.e. 20 al año) en base al estudio de Camacho (2005).
El modelo exponencial de dosis-respuesta se expresa como:
P(d) = 1 – exp (-k*d)
Donde P(d) es la probabilidad de infección al ingerir una cantidad d de microorganismos en un día, k
es la constante de infectividad y d es la dosis ingerida. En el caso de Giardia, se asumió una k de
0,0199 y de 0,0562 para Cryptosporidium. Dado el riesgo de infección diario, el riesgo anual de
infección para múltiples exposiciones por persona fue calculado de:
Pranual = 1 – (1 – P(d))n
Donde n es el número de días al año en que una persona es expuesta a la dosis diaria d de
organismos. Para las 1000 simulaciones de Monte Carlo se han usado variables aleatorias de la
distribución de probabilidades de la dosis de agua residual, generadas por Excel. La media y mediana
de los riesgos anuales de infección fue calculada. Finalmente, se obtuvo la carga de salud (Ca)
resultante en DALY’s para cada parásito propuesto, según la siguiente expresión:
Ca = Pranual * Cc * fs
Donde Cc es la carga de salud de la enfermedad y fs es la fracción susceptible de población, asumida
como 1 para el presente caso.
Resultados
Los principales resultados obtenidos son mostrados en las Figura 1, y la Tabla 1. De ellos destaca que
los datos obtenidos son bajos en comparación con las recomendaciones de la OMS -que consideran
0,0001 DALY’s como una carga de enfermedad aceptable para enfermedades diarréicas en países en
desarrollo y 0,00067 DALY’s para Cryptosporidium- a pesar de la elevada carga patogénica del agua
residual para riego (Iriarte et al, 2013) y la ausencia de medidas de protección durante el riego
(Camacho, 2005).
250
Frequency
200
150
100
Frecuencia
0,928845…
0,001739…
0,896875…
0,800968…
0,705061…
Bin
a) Giardia
0,577184…
0,673091…
0,545215…
0,481276…
0,449307…
0,353400…
0,289462…
0,225523…
0,161585…
0,097647…
0
0,033708…
50
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Clase
b) Cryptosporidium
Figura 1. Distribución de probabilidades de infección obtenidas
Tabla 1. Resumen de resultados de la ECRM para el uso de agua residual para riego en Arani
Giardia
Cryptosporidium
Dosis media diaria
(quistes/día)
0,473
0,039
Probabilidad anual de
infección (%)
14
3,8
Carga anual de
enfermedad (DALY’s)
0,0000198
0,0000014
Por otra parte, se aprecia diferencia en la carga de enfermedad producida por Giardia en
comparación con Cryptosporidium, siendo mayor para la primera. La explicación probablemente es el
uso de la misma carga de salud (Cc) para ambos patógenos y la asunción de 1 como valor para la
fracción susceptible de población. De esta forma, la única variación proviene de los datos de
concentraciones de Giardia y Cryptosporidium, en los cuales Giardia (i.e. 76 quistes/litro) es mayor
que Cryptosporidium (i.e. 4 quistes/litro), según los datos de Iriarte et al (2013).
Recomendaciones
El riesgo obtenido puede ser considerado bajo en comparación con las recomendaciones de la OMS
(2006). Sin embargo, Seidu et al (2008) han demostrado que gran parte del riesgo microbiano para
los agricultores que usan aguas residuales proviene de la ingestión del suelo, para la cual no se
dispone de datos. En efecto, prácticas agrícolas como el uso de abono animal, y factores externos
como la temperatura y humedad, pueden propiciar la sobrevivencia de patógenos en el suelo
agrícola (Agodzo et al, 2003). Además, la alta persistencia de los protozoos en el medio ambiente
podrían causar un efecto de acumulación, por lo que se podrían esperar contenidos de patógenos
comparables o mayores a los del agua residual, incrementando el riesgo. Por tanto, son necesarios
estudios respecto al contenido de patógenos en el suelo.
De la misma forma, el nivel de riesgo encontrado asume 20 días de riego al año. Sin embargo, al
considerar la ingestión accidental del suelo, se deben considerar también los días en que se realiza
trabajo agrícola aún sin riego. Por otra parte, la posibilidad de que existan agricultores con más de
una parcela incrementaría los días de exposición al año y, por tanto, el riesgo. Entonces, también se
deben complementar los datos respecto a las prácticas agrícolas para la producción con aguas
residuales.
Adicionalmente, se deben mencionar dos posibles factores que podrían reducir el riesgo estimado. El
primero de estos es que los datos provistos por Iriarte et al (2013) no se refieren a la viabilidad de los
quistes. Si los viables son menores que los reportados, la estimación del riesgo se haría con un dato
menor y, por tanto, el riesgo disminuiría. El segundo está relacionado con las prácticas de producción
agrícola. Dichas labores no son realizadas siempre por la misma persona. Esto implicaría aún menos
días de exposición, lo cual reduciría el riesgo estimado. Así, la recomendación general evidente es la
realización de estudios relevantes ante la escasa información local validada y disponible.
Finalmente, considerando que el riesgo estudiado es la ingestión accidental, medidas de protección
sencillas pueden ser una alternativa factible y de fácil asimilación. En este caso, el uso de un barbijo o
cobertor para la boca durante las prácticas agrícolas, reducirían aún más el riesgo estimado.
Referencias bibliográficas
Agodzo, S. K., Huibers, F. P., Chenini, F., van Lier, J. B., Duran, A. (2003). “Use of Wastewater in
Irrigated Agriculture. Country Studies from Bolivia, Ghana and Tunisia. Volume 2: Ghana.”
Wageningen, Holanda.
Camacho, A. (2005). “Importancia de la gestión y uso actual de las aguas residuales urbanas en la
producción agrícola” Tesis de maestria. Universidad de Las Palmas y Gran Canaria. España.
Haas, C., Rose, J., Gerba, C. (1999). “Quantitative microbial risk assessment” John Wiley & Sons, New
York
Howard, G., Pedley, S., Tibatemwa, S. (2006). “Quantitative microbial risk assessment to estimate
health risks attributable to water supply: Can the technique be applied in developing countries with
limited data?” Journal of Water and Health, 4, 49–65.
Iriarte, M., Mercado, A., Verbyla, M. E., Fuentes, G., Rocha, J. P., Almanza, M. (2013). “Monitoreo de
microorganismos indicadores y patógenos en dos sistemas de lagunas de estabilización en el valle
alto de Cochabamba,” XV Congreso Bolivariano de Ingenieria Sanitaria y Medio Ambiente, 20 – 22 de
noviembre, 2013, ADIS-AIDIS, Cochabamba, Bolivia.
Marka, L. (2011). “El desarrollo de capacidades en el uso seguro de las aguas residuales en la
agricultura en Bolivia”. Viceministerio de riego, Bolivia.
Messner, M.J., Chappell, C.L. & Okhuysen, P.C. (2001). “Risk assessment for Cryptosporidium: a
hierarchical Bayesian analysis of human dose response data.” Water Research, 35(16), 3934-40.
Organización Mundial de la Salud. (2006). “Guías para el uso seguro de agua residual, excretas y
aguas grises. Volumen 2: Agua residual y uso de excretas en agricultura” OMS, Suiza.
Ottoson, J., Stenström, T. A. (2003). “Faecal contamination of greywater and associated microbial
risks.” Water Research, 37(3), 645–55.
Rendtorff, R.C., 1954. “The experimental transmission of human intestinal protozoan parasites. II.
Giardia lamblia cysts given in capsules.” American Journal of Epidemiology, 59(2), 209-220.
Seidu, R., Heistad, A., Amoah, P., Drechsel, P., Jenssen, P. D., Stenström, T.A. (2008). “Quantification
of the health risk associated with wastewater reuse in Accra, Ghana: a contribution toward local
guidelines.” Journal of Water and Health, 6(4), 461–71.