PROCESOS DE AUTODEPURACIÓN EN RIOS

CONGRESO REGIONAL
de ciencia y tecnología
NOA 2002
Secretaría de Ciencia y Tecnología
Universidad Nacional de Catamarca
PRODUCCIONES CIENTÍFICAS. Sección: Ciencias Naturales.
Procesos de Autodepuración en Ríos y Embalses
del Noroeste Argentino (Salta y Tucumán).
Autores: Luna, Daniel S., Salusso, María M. y Moraña, Liliana B..
Dirección:
msalusso@unsa. edu.ar
Facultad de Ciencias Naturales, Universidad Nacional Salta
Buenos Aires 177- 4400 Salta
Introducción:
La mayoría de las aguas naturales contienen una amplia variedad de
microorganismos, constituyendo un sistema ecológico balanceado. Los grupos
fisiológicos presentes están vinculados a la calidad del agua y demás factores
ambientales.
Los análisis bacteriológicos del agua constituyen uno de los parámetros
más sensibles (Tebbut, 1999). Las bacterias presentan una serie de estrategias
fisiológicas que les permiten aprovechar los diferentes recursos energéticos, en los
cambiantes ambientes acuáticos. Las alteraciones fisicoquímicas o nutricionales del
ambiente, tales como el aporte de los efluentes o el escurrimiento de poluentes desde
la cuenca de drenaje producen un cambio en la estructura y densidad de las
poblaciones microbianas.
Los sistemas naturales, generalmente son capaces de soportar dichas
alteraciones siempre y cuando la cantidad y calidad de desechos introducidos no
superen su capacidad de autorecuperación.
El uso de bacterias indicadoras permiten tener una apreciación general de
la cantidad de poluentes de carácter antrópico que se generan a nivel de cuenca y
establecer el grado de funcionamiento de los mismos, y la capacidad del sistema de
autodepurar las cargas orgánicas que son vertidas en diferenes sitios del mismo. La
contaminación del agua por estos microorganismos indicadores está en general
asociada a los fenómenos de polución orgánica, ya que no siendo originarios del
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ambiente acuático solamente tienen acceso a éste, principalmente por vía de los
desechos cloacales (Cairncross, 1992).
La contaminación microbiana afecta fundamentalmente a las aguas
superficiales, en especial a los sistemas lóticos. En el noroeste argentino, de las cuatro
cuencas hidrográficas existentes, se destacan por su importancia socio.económica la
cuenca endorreica del Salí-Dulce y la Alta Cuenca del Juramento. En ambas cuencas,
la casi totalidad de los ríos son utilizados de forma intensiva para riego, consumo
humano, generación de energía eléctrica e industrial.
El desarrrollo tecnológico industrial de las últimas décadas ha fomentado la
inversión en infraestructura hidráulica, como una de las principales fuentes de
generación de energía eléctrica, que, se encuentra representada en la Provincia de
Salta por los Embalses General Belgrano (Cabra Corral) y El Tunal, y en la Provincia
de Tucumán, por los Embalses Dr. Gelsi (El Cadillal), Escaba y Río Hondo.
La utilización de los reservorios para actividades recreativas con contacto
directo, en ambas cuencas que son las más afectadas por la polución antrópica,
determinan la necesidad de monitorear la calidad bacteriológica de dichos cuerpos de
agua.
El objetivo del presente trabajo es determinar si los sistemas lénticos del
noroeste argentino pertenecientes a las cuencas del río Salí-Dulce y del Juramento
presentan una mejor condición de calidad bacteriológica de sus aguas que los cursos
influentes y efluentes que aportan a los mismos. El incremento en la demanda del
recurso, como así también el conflicto de intereses generado por los distintos usos que
requieren diversos grados de calidad del agua, está agravada por la situación de
degradación permanente del recurso hídrico.
Area de Estudio y Metodología:
El área de estudio se encuentra localizada en el noroeste argentino,
comprende gran parte de las Provincias de Salta, Catamarca, Tucumán y Santiago del
Estero.
La cuenca endorreica del Salí-Dulce se extiende principalmente sobre los
faldeos de las Sierras Calchaquíes, Aconquija, Santa Ana, Narvaez, el Alto y Ancasti.
Pequeños tributarios de escaso caudal nacen desde las Sierras Subandinas, en tanto
que sobre las Sierras Pampeanas abarca una extensa área geográfica entre los
paralelos 26º y 28º de latitud sur.
La Alta Cuenca del Juramento por su parte, atraviesa los valles de Metán,
Lerma y Calchaquíes, y cubre una extensa superficie de 40.821 km2 e incluye una
gran extensión de la Provincia de Salta (alrededor de 15070 km2), sectores de la
Provincia de Tucumán (departamento de Tafí del Valle) y Catamarca (departamentos
de Santa María, Antofagasta de la Sierra, Belén y Andalgalá).
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En el área de estudio aparecen definidos los rasgos del clima tropical
serrano, con su típica lluvia orográfica estival, de pronunciados contrastes según las
laderas, oscilando entre los 700 y 1800 mm sobre los faldeos orientales con un
máximo de hasta 2000 mm. y precipitaciones menores en los faldeos occidentales.
Los valles y quebradas escalonados en altura y enmarcados por los cordones
montañosos gozan de microclimas que determinan la gradación de las formaciones
vegetales. Así las serranías del noreste y oeste del Valle de Lerma comprende
especies del bosque subtropical serrano con especies xerófilas, el norte de Tucumán
está representado por el bosque chaqueño serrano y elementos de transición (bosque
caducifolio) y hacia el sur de Tucumán y Salta está representado el bosque chaqueño
(Cabrera 1971, Vervoorst, 1981).
Desde el punto de vista hidráulico todos los ríos son de régimen pluvial,
con dos períodos bien marcados: el estiaje que se extiende desde abril a octubre y el
período de crecidas con máximos caudales en el mes de febrero.
La red tributaria de la Alta Cuenca del Juramento, comienza hacia el norte
en el valle de Lerma con el río Toro, que tiene sus nacientes en los nevados de Acay a
más de 3.500 msnm y se une al río Rosario, que desemboca posteriormente en el
Arias-Arenales a 40 km de la ciudad de Salta y desde allí toma una orientación general
N-S para desembocar en el embalse Cabra Corral.
El embalse cuyo espejo de agua abarca una superficie de 11.360 ha., a
una altitud de 945 msnm, está situado en el paraje Las Juntas, donde se unen el AriasArenales con el río Guachipas para dar origen al río Pasaje o Juramento.
A partir del embalse el río Juramento corre con dirección noreste hasta las
cercanías del meridiano 65ºW, estando su caudal regulado por las presas
compensadoras de Peñas Blancas y Miraflores en su recorrido por el valle de Metán; y
recibe entre otros afluentes al río Medina para luego desembocar a la Presa El Tunal,
e ingresar a la Provincia de Santiago del Estero.
El embalse El Tunal se sitúa a 200 km de la ciudad capital de Salta, a una
altura de 460 msnm, siendo su capacidad actual de 472 msnm y alcanza un volúmen
de 147 hm3.
La cuenca endorreica del Salí-Dulce tiene una zona de aportes bien
diferenciada en la Provincia de Tucumán, constituída por afluentes que en su mayoría
bajan de las cumbres Calchaquíes y del Aconquija, fluyendo hacia el río Salí que es el
colector principal, que con dirección norte-sur constituye el eje hidrográfico de la
cuenca. Entre los tributarios de la cuenca superior se destaca el río Vipos, formado por
numerosos arroyos que con rumbo oeste-este confluyen con el Salí para desembocar
al embalse El Cadillal. El río Tapia ingresa al reservorio por el oeste, siendo otros
afluentes el río Choromoro y el arroyo India Muerta. El Cadillal (ó Dr. Celestino Gelsi)
se sitúa a 26 km al norte de la ciudad de San Miguel de Tucumán, entre los 26º 45’ S y
65º 14’ W a 611 msnm, y tiene una superficie de 13,5 km2, con una profundidad media
de 27.8 m y un volúmen de 240,8 hm3. Aguas abajo del reservorio, el río Salí sigue su
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rumbo meridional atravesando las llanuras en su parte media con dirección NE-SE,
recibiendo los aportes del río Lules, Pueblo Viejo, éste último se origina a partir de la
unión de los ríos Los Reales y La Horqueta. Hacia el sur se encuentran los ríos
Gastona y Medina, éste último entrega sus aguas al arroyo Matazambí que conserva
su nombre hasta la confluencia con el río Marapa, que se inicia en la unión de los ríos
Singuil y Chavarría en la Silleta de Escaba, ocupada actualmente por el embalse
homónimo.
El embalse Escaba se encuentra en la localidad J.B.Alberdi, entre los
27º40’S y 65º 46’ W a 630 msnm, y cubre un área de 585 ha., con un volúmen de 150
hm3. A partir del embalse, el río Marapa corre en dirección oeste a este, atravesando
el dique compensador de Batiruana, para luego desembocar en el embalse Río
Hondo.
El embalse Río Hondo se ubica entre el meridiano 64º 30’W y el paralelo
sur 27º 35’ , con una extensión de 34.000 ha., situado en el límite de las provincias de
Tucumán y Santiago del Estero, a una altitud de 274 msnm. y recibe como tributarios
principales a los ríos Salí, Gastona y Marapa. A partir del cierre frontal en territorio
santiagueño, nace el río Dulce.
Se realizó un muestreo de 36 sitios representativos de ambas cuencas:
Endorreica del Salí-Dulce y Alta Cuenca del Juramento, los sitios se detallan para
cada una de las cuencas (tabla 1).
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Estaciones de muestreo
Sistema de la Cuenca del Embalse Río Hondo
Embalse Los
Los Quirogas
El Badén
Río Los Reales
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Juramento ingreso a El Tunal
Río Singuil
Río Chavarría
2
14
Pueblo Viejo
Río Gastona
1
Medina
13
Batiruana
12
Miraflores
11
Peñas Blancas
10
Río La Horqueta
9
Cabra Corral Presa
8
C.Corral ingreso Río Arias A.
Río Tapia
Pueblo Viejo
7
Río Salí (Río Loro)
Río Salí (Trancas)
Escaba
C.Corral ingrso Río Guachipas
Río Vipos
Río Dulce
Arroyo Matazambí
Frente Presa Cadillal
6
Cuenca del Embalse
Río Guachipas
5
Cuenca del Embalse
Río Arias P. Sto.
4
9
Río Arias Sta Lucía
3
8
Río Rosario
2
7
Río Toro
1
Cola Cadillal
Cuenca del Embalse El Cadillal
6
Frente Presa Río Hondo
5
Central Presa Escaba
4
Cola Río Hondo
3
Río Marapa
1
Río Salí Norte
2
Río Medina
Quirogas
Alta Cuenca del Río Juramento
Presa El Tunal
13
Tabla 1: Detalle de los sitios muestreados en las cuencas del Salí-Dulce y Cuenca
Superior del Juramento
Se muestrearon los siguientes parámetros fisicoquímicos “in situ”:
temperatura, pH, conductividad, oxígeno disuelto (en mg/l y %) y turbidez (NTU). Para
efectuar las determinaciones microbiológicas, se colectaron muestras en recipientes
estériles que se conservaron a 4ºC hasta su siembra en laboratorio, según técnica de
filtración por membrana para cuantificar los siguientes grupos fisiológicos: aerobios
mesófilos totales (AMT), coliformes totales (CT) y coliformes termoresistentes o
fecales (CF) y Pseudomonas aeruginosa, según metodología de la APHA (1992).
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Resultados y Discusión:
Se encontró una gran variación en la concentración de microorganismos
analizados en los 36 cuerpos de agua (ríos y embalses) considerados conjuntamente
(tabla 2). Esta amplia variabilidad se debió principalmente a las características
climatológicas, geográficas y biológicas existentes
en las diversas regiones
analizadas, como así también a la incidencia diferencial de las actividades antrópicas
en cada una de las cuencas.
Parámetro
Mínimo
Máximo
Media
Desvio
C.V.
AMT/1ml
25,00
1500000
81709,42
267617,93
3,28
CT/100ml
0,00
140000
5964,92
23838,43
4,00
CF/100ml
0,00
6600
370,64
1202,32
3,24
Pseudomonas/100ml
13,00
500000
64174,50
158025,52
2,46
Temperatura
12,50
33,10
22,44
5,76
0,26
PH
6,67
8,99
8,41
0,52
0,06
Conductividad
54,00
1811
571,64
359,51
0,63
Turbidez
1,00
444
30,88
77,10
2,50
OD %
0,90
146,80
81,41
30,86
0,38
OD.mg/l
0,08
19,90
7,22
3,26
0,45
Tabla 2: Variación de los parámetros estudiados en el total de muestras N=36.
En la tabla 3 se detallan las variables consideradas, solamente para los
cursos lóticos. El máximo valor de AMT correspondió al río Gastona, en tanto que los
máximos de CT y CF se dieron en el río Salí, a 1 km de su ingreso al embalse de Río
Hondo. El río Salí actúa como el colector principal de los vertidos cloacales y
agroindustriales de la región centro y este de Tucumán, que es la que presenta
también los principales asentamientos urbanos de la provincia.
Por su parte, el río Gastona, recibe efluentes provenientes de imporantes
ingenios azucareros, los cuales durante el período de muestreo estaban en plena
zafra, registrándose también el máximo valor de Pseudomonas aeruginosa (486.000
ufc/100 ml).
Estas bacterias desempeñan un papel preponderante en la
descomposición de la materia orgánica, cuya descarga en dicho curso fue también
alta (DBO5 73 mgO2.l-1).
El máximo valor de Pseudomonas lo presentaron los ríos Arias-Arenales
(en Paso Sarmiento) y el río Medina, ambos pertenecientes a la Cuenca del
Juramento.
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Parámetro
Mínimo
Máximo
Media
Desvio
C.V.
AMT/1ml
25
1500000
112745,16
317908,86
2,82
CT/100ml
0,00
140000
8529,80
28395,03
3,33
CF/100ml
0,00
6600
528,92
1422,13
2,69
Pseudomonas/100ml
30,00
500000
72355,84
163477,69
2,26
Temperatura
12,50
33,10
22,06
6,14
0,28
pH
6,67
8,99
8,37
0,57
0,07
Conductividad
54,00
1811,00
574,71
395,21
0,69
Turbidez
1,00
444,00
40,76
91,16
2,24
OD %
0,90
146,80
79,80
32,41
0,41
OD.mg/l
0,08
19,90
7,11
3,79
0,53
Tabla 3: Variación en los parámetros estudiados en los ríos de ambas cuencas N= 25
El río Arias.Arenales en su recorrido recibe permanentemente el aporte de
cargas urbanas puntuales relacionadas con la actividad industrial y los vertidos
cloacales procedentes de una planta depuradora de la ciudad capital de Salta, y
también desagües clandestinos de diversos asentamientos urbanos y periurbanos del
área del Gran Salta, siendo los principales, los que provienen de los barrios Villa 20 de
Junio, Villa Mitre.
También el río Arias-Arenales presentó valores altos de AMT (585.000
ufc/ml), CT(82400 ufc/100 ml) y CF (100 ufc/100 ml), evidenciando la fuerte presión
antrópica a la que está sometido y que también reduce los niveles de oxígeno al
menor valor registrado (0.08 mg/l) en el muestreo.
Por su parte, en el río Medina, durante el muestreo se estaban realizando
tareas de canalización y reencauzamiento, por lo que los valores obtenidos se
atribuyen en parte al ingreso de Pseudomonas desde lo suelos adyacentes, por efecto
de la remoción efectuada por las maquinarias.
Los valores mínimos tanto de AMT como de Pseudomonas se registraron
en el río Guachipas, presentando además bajos valores de CT (20 ufc100 ml) y no se
detectaron CF. La incidencia de actividades antrópicas en el área de influencia del
mismo es sumamente baja, dado que no existen poblaciones de importancia en la
quebrada semiárida por la que desciende dicho río.
Embalses o Reservorios:
En el caso de los embalses o reservorios estudiados, se observa que los
AMT tuvieron su máximo valor en la Presa de Escaba y el mínimo en las presas de El
Cadillal y Cabra Corral.
En el embalse Río Hondo, se produjeron los valores máximos de CT en
ambas estaciones de muestreo (presa y desembocadura del río Salí) y en la última
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también los máximos de CF. Por su estratégica situación dentro de la cuenca del Salí,
éste embalse representa el ambiente de mayor contaminación, debido a la actividad
azucarera. alcoholera y citrícola que incrementan durante el período de estiaje . La
concentración elevada de bacterias indicadoras coliformes, está vinculada a la zafra.
Estudios de comunidades fitoplanctónicas también permitireron identificar enel
embalse, especies algales indicadoras de aguas fuertemente poluídas (Euglena
proxima y Nitzschia palea) (Tracanna, 1996).
Por su parte, en la Alta Cuenca del Juramento, tanto en el Cabra Corral
como El Tunal, se dieron valores nulos de CF y CT (tabla 4).
El grupo de las Pseudomonas, tuvo el valor más elevado en la estación El
Zapallar del Embalse C.Corral (500.000 ufc/100 ml) donde también se dió un nivel
elevado de turbidez (31.80 NTU). La presencia de material facilmente erodable
facilitaría la adsorción de las bacterias, afectando la proliferación de los organismos
autótrofos al impedir el paso de la luz solar, con menor producción de oxígeno (mínimo
de 4.20 mgO2/l).
Los resultados correspondientes a los AMT registraron un máximo de
23.400 ufc/ml, también en El Zapallar, mientras que en el ingreso del río AriasArenales al C.Corral se dió el menor valor de AMT (220 ufc/ml) y en la presa el mínimo
de Pseudomonas(13 ufc/100 ml), siendo superiores comparativamente a los obtenidos
en el embalse El Tunal.
La cuenca del Arias-Arenales cubre un área de drenaje de 7.400 km2,
atravesando el valle de Lerma que concentra el 92.15% de la población, con una
densidad media de 31,6 hab/km2 , dedicada a actividades agro-ganaderas. Se conoce
que la agricultura produce un 64% de la masa total de contaminantes puntuales que
ingresan a los cursos fluviales, y la actividad ganadera en particular libera cinco veces
más desechos orgánicos que los provenientes de los seres humanos. El área de
influencia de El Tunal, en cambio proviene de los ríos Juramento y Medina al atravesar
el valle de Metán, con asentamientos urbanos considerablemente menores al valle de
Lerma, y aporta en promedio 0.227 kg/año/km2 de materia orgánica, sensiblemente
menor a la región del Arias-Arenales, que en promedio arroja 3.568 kg/año/km2 de
equivalentes poblacionales (expresados como materia orgánica en términos de DBO5)
(Panzeri y Salusso, 2000).
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Parámetro
Mínimo
Máximo
Media
Desvio
C.V.
AMT/1ml
220
37500
11173,64
15112,44
1,35
CT/100ml
0,00
600,00
135,64
237,16
1,75
CF/100ml
0,00
80,00
10,91
23,85
2,19
Pseudomonas/100ml
13,00
500000
45580,54
150713,95
3,31
Temperatura
15,00
29,90
23,30
4,96
0,21
PH
7,90
8,99
8,51
0,41
0,05
224,00
1063,00
564,67
278,27
0,49
Turbidez
1,30
31,80
8,43
8,12
0,96
OD %
40,80
117,80
85,08
28,12
0,33
OD.mg/l
4,20
9,18
7,47
1,62
0,22
Conductividad
Tabla 4 : Variación en los parámetros limnológicos determinados en los embalses de
ambas cuencas N= 11.
El embalse Cabra Corral actuaría como amortiguador de las cargas
orgánicas y por ende de la carga microbiana, dado que en un monitoreo continuo
realizado, el conjunto de los sitios ubicados aguas abajo de la presa, presentaron
valores significativamente inferiores a los situados aguas arriba de la misma ( Moreno,
2000; Salusso y Moraña, 2000).
En un análisis conjunto, de todos los cursos lóticos en comparación con los
reservorios existentes en ambas cuencas: del Salí-Dulce y Juramento, se aprecia que
los reservorios de ambas provincias: Tucumán y Salta, presentaron mejor condición
de calidad bacteriológica (tabla 5).
Parámetro
Promedio
Promedio
test de
Probabilidad
Microbiológico
ríos
embalses
Mann- Whitney
CT
7944.80
135.636
205
0.019
CF
1113.92
1991
227
0.002
Pseudomonas spp.
72355.84
45580.54
209
0.014
AMT
112745.16
11173.64
221
0.050
Tabla 5: Valores promedios de las variables bacteriológicas en cursos lóticos y
lénticos de las cuencas del Salí-Dulce y Alta Cuenca del Juramento
La diferencia observada en la condición media de los reservorios se
debería a la acción reguladora que ejercen los mismos, debido al mayor tiempo de
residencia hidráulica que favorece la tasa de descomposición y sedimentación
bacteriana. Si bien, reciben nutrientes y materia orgánica de los influentes
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superficiales, que conllevan a un exagerado consumo de oxígeno en el hipolimnio, el
funcionamiento del mismo conduce a desviar una fracción considerable de elementos
fuera del ciclo, sobre todo por precipitación en los sedimentos.
Numerosos estudios experimentales han demostrado que la mayor parte
de las bacterias se encuentran adheridas a los sólidos suspendidos, por lo tanto ocurre
una reducción de la concentración bacteriana, como consecuencia de los procesos
físicos de sedimentación.
Los cursos lóticos durante los períodos de estiaje, ven reducido su caudal,
y la disminución del volúmen genera menor turbulencia y velocidad de flujo,
provocando una menor difusión del oxígeno atmosférico y la mayor concentración de
nutrientes, ambas condiciones que tienden a favorecer el crecimiento bacteriano. A
diferencia de ésto, los embalses cubren una amplia superficie con una mayor tasa de
difusión de oxígeno en el epilimnio que es reforzada por el efecto del viento.
Los sedimentos en los embalses tienden a depositarse de acuerdo a su
peso y tamaño, siguiendo una zonación horizonal, dado que en “la cola” se depositan
las partículas más grandes y pesadas y las más finas lo van haciendo a lo largo del eje
en dirección a la presa, con lo que en ésta es previsible que exista una disminución
aún mayor de la carga bacteriana, acentuada por el efecto desinfectante de los rayos
ultravioletas en la zona fótica.
La concentración de coliformes tiende a disminuír en los embalses, ya que
el tiempo de residencia del agua es mayor que en las aguas corrientes, lo que
incrementa la posibilidad de sedimentación y las relaciones antagónicas con otros
microorganismos.
El contenido de coliformes fecales se diferencia significativamente también
al comparar ambos tipos de ambientes (tabla 5). Dicho contraste se atribuye tanto a
las razones precedentes, como al hecho de que los ríos reciben efluentes cloacales de
todas las localidades en donde existen asentamientos humanos de cierta magnitud. La
composición de los líquidos residuales es equilibrada en lo que se refiere a la
concentración de azúcares, ácidos grasos, alcoholes, aminoácidos y otros compuestos
nitrogenados e iones inorgánicos, que provocan el desarrollo exuberante de los
microorganismos, principalmente de las bacterias de la putrefacción, como:
Pseudomonas fluorescens, P. aeruginosa, Proteus vulgaris, Bacillus cereus, B. subtilis,
Aerobacter cloacae y otros. También, de representantes de otros grupos fisiológicos
como los gérmenes sacarolíticos y los que degradan el almidón, grasas, urea y
celulosa.
Las bacterias intestinales son capaces de permanecer vivas cierto tiempo
limitado en el agua, pero su número es a menudo considerable en el agua
contaminada, donde las formas patógenas conservan su virulencia por un tiempo más
prolongado. La población humana está sujeta a riesgo cuando se utilizan los cuerpos
de agua indiscriminadamente para recreación con contacto directo, agua de bebida y
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elminación de residuos, dado que los patógenos alcanzan viabilidad como resultado
de la contaminación fecal.
El estudio realizado, permite conocer el nivel de ocurrencia de los procesos
de autodepuración en función de la concentración relativa de los principales grupos
indicadores microbiológicos.
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Referencias:
•
APHA, AWWA, WPCF. 1992. Métodos estandarizados para examinación de aguas
y aguas de desecho. Ed. Santos, España. 654 pp.
•
CABRERA, A. 1971. Regiones fitogeográficas argentinas. Enciclopedia Argentina
de Agricultura y Jardinería. Tomo IIº. Editorial Acme, Buenos Aires. 85 pp.
•
CAIRNCROSS, S. 1992. Control of enteris pathogens in developing countries. In
Environmental Microbiology. Ed. R. Mitchel. New York. Pp. 157- 189.
•
MORENO, C.C. 2000. Calidad bacteriológica de los ríos pertenecientes a la Alta
Cuenca del Juramento (Provincia de Salta). Tesis profesional. Facultad Ciencias
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Sección: Ciencias Naturales.
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