El rol de las partículas sólidas en la persistencia de bacterias en aguas recreativas y sus implicancias en la salud pública: un estudio preliminar

Abstract

La contaminación microbiológica de ambientes acuáticos recreativos es una preocupación global ya que el 80% de las enfermedades de origen hídrico son causadas por microorganismos que llegan a las aguas través de las heces, partículas orgánicas e inorgánicas y otros restos que producen personas infectadas. Para evaluar la calidad microbiológica se realizan monitoreos en los que se determinan bacterias indicadoras de contaminación fecal, según lo establece la legislación. A pesar de los avances realizados en métodos de detección y control, se siguen informando enfermedades de transmisión hídrica. Esto puede deberse a que existen otros factores ambientales que influyen en la persistencia de los microorganismos en el agua. Una de las causas principales de la persistencia es la presencia de partículas sólidas. Los microorganismos pueden encontrarse, y eventualmente transportarse, en el agua ya sea libres o adheridos a dichas partículas. En épocas de bajo caudal, algunas partículas pueden sedimentar con los microorganismos adsorbidos, sacándolos de la columna de agua y aumentando así su persistencia. El proceso de resuspensión por una actividad recreativa o por turbulencia natural, causa el retorno de estas partículas sólidas con los microorganismos adheridos a la superficie y su probable desorción, convirtiéndose en un riesgo para la salud de los usuarios. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto que ejercen las partículas sólidas en diferentes matrices acuosas ambientales sobre la persistencia de dos bacterias indicadoras. Se realizaron ensayos discontinuos de sedimentación-resuspensión en el laboratorio utilizando cuatro matrices acuosas preparadas con aguas ambientales de uso recreativo: dos con baja y dos con alta turbidez. En cada matriz se sembraron concentraciones conocidas de Escherichia coli y Enterococcus faecalis. Se homogeneizaron y se tomaron muestras superficiales en el tiempo para evaluar su desaparición durante la sedimentación. Simultáneamente se midió la turbidez. Cuando el recuento de colonias estuvo por debajo del límite de detección, se realizó una resuspensión y se cuantificó nuevamente. La cinética de desaparición se evaluó mediante un modelo matemático de primer orden, de donde se obtuvieron distintos parámetros cinéticos. Aunque se observó una mayor persistencia de Escherichia coli comparada con Enterococcus faecalis en presencia de partículas sólidas, lo cual se evidenció en la reaparición de bacterias cultivables ante la resuspensión de las matrices con alta turbidez, los valores de las constantes cinéticas de desaparición fueron similares para matrices con baja y alta turbidez. Esto indicaría que otras características del agua pueden estar influenciando en dicha persistencia. El uso de parámetros cinéticos calculados experimentalmente en modelos de evaluación de riesgo y calidad de agua es de gran importancia ya que permite obtener resultados más realistas de la situación.

Microbiological pollution of recreational aquatic environments is a global concern since 80% of water-borne diseases are caused by microorganisms that reach the water through feces, organic and inorganic particles and other residues excreted by infected people. The assessment of microbial water quality is carried out through monitoring campaigns where fecal indicator bacteria are measured, according to legislation. Despite the advances made in detection and control methods, water-borne outbreaks are still reported. It is then possible that other environmental factors are influencing on the persistence of microorganisms in water. One of the main causes of persistence is the presence of solid particles. Microorganisms can be found and eventually transported in water as planktonic cells or attached to particles. During low flow rate events, some particles can sediment with microorganisms adsorbed, removing them from the water column and thus increasing their persistence. The resuspension process due to recreational activities or natural turbulence causes the return of these solid particles with the microorganisms attached and their probable desorption, becoming a health risk for users. The aim of this work was to evaluate if the presence of solid particles in different environmental matrices with recreational uses exerts some effect on the persistence of two indicator bacteria. Sedimentation-resuspension tests were carried out in the laboratory using four water matrices prepared with recreational ambient waters: two with low and two with high turbidity values. Known concentrations of Escherichia coli and Enterococcus faecalis were spiked on each matrix and homogenized. Samples were taken from the surface over time to evaluate their disappearance during sedimentation process. Turbidity decrease over time was also measured. When colony count was below the detection limit, a resuspension was performed, and bacteria were quantified again. A first-order decay model was applied from which different kinetic parameters were obtained. Although a greater persistence of Escherichia coli compared to Enterococcus faecalis was observed in the presence of solid particles, which was evidenced in the reappearance of culturable bacteria after resuspension of matrices with high turbidity, the decay constant rates was similar for matrices for both low and high turbidity. This would indicate that other water characteristics rather than turbidity may be influencing on their persistence. Finally, the determination of kinetic parameters is of quite importance due to their potential inclusion into risk assessment and water quality models, allowing a better analysis of the situation.