Coliformes fecales

Un coliforme fecal (británico: coliforme fecal) es una bacteria facultativamente anaeróbica, con forma de bastón, gramnegativa y no esporulante. Las bacterias coliformes generalmente se originan en los intestinos de los animales de sangre caliente. Los coliformes fecales son capaces de crecer en presencia de sales biliares o agentes superficiales similares, son oxidasa negativos y producen ácido y gas a partir de la lactosa en 48 horas a 44 ± 0,5°C. El término coliforme termotolerante es más correcto y está ganando aceptación frente a "coliforme fecal".

Las bacterias coliformes incluyen géneros que se originan en heces (por ejemplo. Escherichia) así como géneros no de origen fecal (por ejemplo. Enterobacter, Klebsiella, Citrobacter). El ensayo pretende ser un indicador de contaminación fecal; más específicamente de E. coli que es un microorganismo indicador para otros patógenos que pueden estar presentes en heces. La presencia de coliformes fecales en el agua puede no ser directamente dañina, y no necesariamente indica la presencia de heces.

Bacterias fecales como indicador de la calidad del agua

Fondo

En general, los niveles elevados de coliformes fecales proporcionan una advertencia de falla en el tratamiento del agua, una ruptura en la integridad del sistema de distribución y una posible contaminación con patógenos. Cuando los niveles son altos, puede haber un riesgo elevado de gastroenteritis transmitida por el agua. Las pruebas para detectar la bacteria son baratas, fiables y rápidas (incubación de 1 día).

Posibles fuentes de bacterias en el agua

La presencia de coliformes fecales en ambientes acuáticos puede indicar que el agua ha sido contaminada con materia fecal de humanos u otros animales. Las bacterias coliformes fecales pueden ingresar a los ríos a través de la descarga directa de desechos de mamíferos y aves, de escorrentías agrícolas y pluviales y de aguas residuales humanas. Sin embargo, su presencia también puede ser el resultado de material vegetal y efluentes de fábricas de pulpa o papel.

Aguas residuales humanas

Los sistemas sépticos domésticos defectuosos pueden permitir que los coliformes del efluente fluyan hacia el nivel freático, los acuíferos, las zanjas de drenaje y las aguas superficiales cercanas. Las conexiones de aguas residuales que están conectadas a tuberías de drenaje pluvial también pueden permitir que las aguas residuales humanas lleguen a las aguas superficiales. Algunas ciudades industriales más antiguas, particularmente en el noreste y el medio oeste de los Estados Unidos, utilizan un sistema de alcantarillado combinado para manejar los desechos. Un alcantarillado combinado transporta tanto aguas residuales domésticas como aguas pluviales. Durante los períodos de lluvias intensas, un alcantarillado combinado puede sobrecargarse y desbordarse hacia un arroyo o río cercano, sin pasar por el tratamiento.

Animales

Las mascotas, especialmente los perros, pueden contribuir a la contaminación fecal de las aguas superficiales. El escurrimiento de las carreteras, estacionamientos y patios puede transportar desechos animales a los arroyos a través de las alcantarillas pluviales. Las aves pueden ser una fuente importante de bacterias coliformes fecales. Los cisnes, gansos, gaviotas y otras aves acuáticas pueden elevar los recuentos de bacterias, especialmente en humedales, lagos, estanques y ríos.

Agricultura

Las prácticas agrícolas como permitir que el ganado paste cerca de cuerpos de agua, esparcir estiércol como fertilizante en los campos durante los períodos húmedos, utilizar biosólidos de lodos de depuradora y permitir que el ganado abrase los arroyos pueden contribuir a la contaminación por coliformes fecales.

Problemas derivados de la contaminación fecal del agua

Peligros para la salud humana

Grandes cantidades de bacterias coliformes fecales en el agua no son dañinas según algunas autoridades, pero pueden indicar un mayor riesgo de que haya patógenos presentes en el agua. Algunas enfermedades patógenas transmitidas por el agua que pueden coincidir con la contaminación por coliformes fecales incluyen infecciones de oído, disentería, fiebre tifoidea, gastroenteritis viral y bacteriana y hepatitis A.

Efectos sobre el medio ambiente

La materia orgánica no tratada que contiene coliformes fecales puede ser perjudicial para el medio ambiente. La descomposición aeróbica de este material puede reducir los niveles de oxígeno disuelto si se descarga en ríos o vías fluviales. Esto puede reducir el nivel de oxígeno lo suficiente como para matar peces y otras formas de vida acuática. La reducción de coliformes fecales en las aguas residuales puede requerir el uso de cloro y otros químicos desinfectantes, o un tratamiento de desinfección UV. Dichos materiales pueden matar los coliformes fecales y las bacterias patógenas. También matan bacterias esenciales para el equilibrio adecuado del medio acuático, poniendo en peligro la supervivencia de especies que dependen de esas bacterias. Por lo tanto, niveles más altos de coliformes fecales requieren niveles más altos de cloro, lo que amenaza a esos organismos acuáticos.

Extracción y tratamiento

Los coliformes fecales, al igual que otras bacterias, generalmente pueden inhibirse en su crecimiento hirviendo agua, tratándolas con cloro o desinfectándolas con luz ultravioleta. Lavarse bien con jabón después del contacto con agua contaminada también puede ayudar a prevenir infecciones. Siempre se deben usar guantes al realizar pruebas de coliformes fecales. Los municipios que mantienen un suministro público de agua normalmente monitorearán y tratarán los coliformes fecales. También se puede eliminar con yodo.

Pruebas

Monitoreo de riesgos para la salud pública

En aguas de EE. UU., Canadá y otros países, la calidad del agua se controla para proteger la salud del público en general. La contaminación bacteriana es un contaminante monitoreado. En los EE. UU., la prueba de coliformes fecales es una de las nueve pruebas de calidad del agua que forman la calificación general de la calidad del agua en un proceso utilizado por la EPA de los EE. UU. El ensayo de coliformes fecales sólo debe usarse para evaluar la presencia de materia fecal en situaciones donde no se encuentran comúnmente coliformes fecales de origen no fecal. La EPA ha aprobado varios métodos diferentes para analizar muestras en busca de bacterias.

Análisis

Las bacterias se reproducen rápidamente si las condiciones son adecuadas para su crecimiento. La mayoría de las bacterias crecen mejor en ambientes oscuros, cálidos y húmedos con alimentos. Cuando se cultivan en medios sólidos, algunas bacterias forman colonias a medida que se multiplican y pueden crecer lo suficiente como para ser vistas. Al cultivar y contar colonias de bacterias coliformes fecales de una muestra de agua, se puede determinar la cantidad de bacterias presentes originalmente.

La filtración por membrana es el método de elección para el análisis de coliformes fecales en el agua. Las muestras que se van a analizar se pasan a través de un filtro de un tamaño de poro particular (generalmente 0,45 micrómetros). Los microorganismos presentes en el agua permanecen en la superficie del filtro. El filtro se coloca en una placa de Petri estéril con un medio selectivo, se fomenta el crecimiento de los organismos deseados, mientras que se suprime el de otros organismos no objetivo. Cada célula se convierte en una colonia separada, que se puede contar directamente y determinar el tamaño del inóculo inicial. Normalmente, se utilizarán volúmenes de muestra de 100 ml para analizar y filtrar el agua, con el objetivo de lograr un rango de densidad de colonias final deseable de 20 a 60 colonias por filtro. Las fuentes contaminadas pueden requerir dilución para lograr una concentración "contable" membrana. El filtro se coloca en una placa de Petri que contiene agar M-FC y se incuba durante 24 horas a 44,5 °C (112,1 grados F). Este calor a temperatura elevada impacta a las bacterias no fecales y suprime su crecimiento. A medida que crecen las colonias de coliformes fecales, producen un ácido (a través de la fermentación de la lactosa) que reacciona con el tinte de anilina en el agar, dando así a las colonias su color azul.

Los métodos más nuevos para la detección de coliformes se basan en sustratos enzimáticos específicos como indicadores de coliformes. Estos ensayos utilizan un azúcar unido a un tinte que, cuando actúa la enzima beta-galactosidasa, produce un color característico. La enzima beta-galactosidasa es un marcador de coliformes en general y puede analizarse mediante hidrólisis de glucósidos específicos de enzimas como la o-nitrofenil-beta-D-galactosa. Los ensayos suelen incluir un segundo azúcar unido a un tinte diferente que, cuando actúa la enzima beta-glucuronidasa, produce un producto fluorescente. Porque E. coli produce tanto beta-galactosidasa como beta-glucuronidasa, una combinación de dos colorantes permite diferenciar y cuantificar coliformes y E. coli en el mismo recipiente.

Más recientemente, la química detrás de los compuestos de detección enzimática se ha actualizado para que el componente indicador sea activo redox, a diferencia del formato cromogénico más habitual, lo que permite bacterias indicadoras fecales como E. coli y E. faecalis se puede detectar electroquímicamente sin ningún tratamiento previo de la muestra. Dado que el color del compuesto de detección no tiene importancia, esto permite la detección en matrices de colores intensos.

Requisitos de prueba de la EPA de EE. UU.

En 1989, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) publicó su Regla de coliformes totales (TCR), que impuso importantes cambios en el monitoreo de los sistemas públicos de agua en todo el país. Los requisitos de prueba según el TCR de 1989 eran más exhaustivos que los requisitos anteriores. Se aumentó el número requerido de pruebas de coliformes de rutina, especialmente para las empresas de agua más pequeñas. La regulación también requirió la repetición automática de pruebas de todas las fuentes que muestren un resultado positivo para coliformes totales (conocido como monitoreo activado de fuentes de agua). En 2013, la EPA revisó el TCR, con correcciones menores en 2014.

Recursos adicionales

• EPA. "Monitoring and Assessing Water Quality: Fecal Bacterias."