La distribución adecuada y la accesibilidad al agua potable segura y a los servicios de saneamiento son pilares
fundamentales para la sociedad y un Derecho Humano. La Unidad de Análisis de Agua es la responsable de la
toma de muestras y la posterior realización de los análisis.
María Soledad Martínez
Adalgisa Martínez
María Pía Cerdeiras
Unidad de Análisis de Agua, Área Microbiología, Departamento de Biociencias.
Facultad de Química, Universidad de la República
El agua constituye un elemento fundamental para la vida, la distribución adecuada y la accesibilidad al agua potable segura y a los servicios de saneamiento son pilares fundamentales para la sociedad y un Derecho Humano según la Asamblea General de la Organización de las Naciones Unidas (ONU) según la resolución 64/292 del 28 de julio de 2010. La mejora en la accesibilidad y calidad del agua potable genera un gran impacto en la salud de la población. Por lo tanto, deben realizarse todos los esfuerzos viables para mejorar la calidad del agua suministrada a la población y así poder proporcionarla en las condiciones más seguras posibles.
En términos generales, los mayores riegos agudos son los microbiológicos y comúnmente están asociados a la ingesta de agua contaminada con heces de origen humano o animal. La descarga de aguas servidas y su relación con los puntos de toma de agua para alimentar el proceso de potabilización es la mayor fuente de contaminación con microorganismos patógenos.
Las empresas proveedoras de agua potable invierten tiempo y dinero para controlar la presencia de microorganismos indeseables. Sin embargo, la falta de un conocimiento cabal sobre la microbiología de los sistemas de distribución de agua potable (SDAP) hace que las estrategias de manejo existentes sean insostenibles a largo plazo.
Varios aspectos de la ecología microbiana de los SDAP permanecen desconocidos, ya sea porque la información que tenemos es limitada o porque no es aplicable a las condiciones reales. La mayoría de los métodos de monitoreo existentes para el agua potable (por ejemplo, indicadores fecales), se basan en la detección de microorganismos en muestras de agua a granel proveniente de grifos para luego utilizar métodos dependientes del cultivo. Sin embargo, las muestras de agua a granel no son representativas de las comunidades presentes, pues las biofilms representan más del 95% de la biomasa en los SDAP. Por lo tanto, el monitoreo basado únicamente en muestras de agua a granel plantea deficiencias importantes como método para asegurar la inocuidad microbiológica del agua distribuida a los hogares. Desde hace ya un tiempo, se reconoce que los métodos basados únicamente en el cultivo subestiman la diversidad microbiana presente en un ecosistema dado.
En Uruguay
Según el decreto del Poder Ejecutivo No. 375 de noviembre de 2011, en Uruguay se define al agua potable como el agua apta para consumo humano, que no represente riesgos para la salud durante toda la vida del consumidor o que no genere rechazo por parte de éste. A su vez, este decreto establece que queda prohibida la distribución de aguas no potables para consumo humano directo o indirecto.
El decreto adopta la norma UNIT 833:2008 numerales 3.2 a 6 inclusive, en los que se establecen los parámetros de control, parámetros adicionales y parámetros complementarios a determinar, así como los requisitos para esos parámetros y métodos de ensayo. La norma fue creada por un comité especializado, del cual la Facultad de Química formó parte. Actualmente esta norma se encuentra en revisión por parte de un comité especializado del cual la Facultad de Química también forma parte.
Con fecha del 17 de febrero del 2004 se suscribió un Convenio Específico de Cooperación Institucional entre la URSEA y la Universidad de la República, a través de su Facultad de Química, para realizar estudios sobre temas relacionados con la calidad del producto agua potable en el sistema de distribución nacional. Este convenio ha sido renovado varias veces y se ha ido ampliando con el paso de los años.
Para atender estos requerimientos, se creó la Unidad de Análisis de Agua (UAA) que es la responsable de la toma de muestras y la posterior realización de los análisis. Se muestrean todas las localidades del país con prestación del servicio de agua potable, para la realización de análisis que involucran los siguientes tipos de parámetros: microbiológicos, biológicos, físicos y químicos de componentes orgánicos e inorgánicos. Se muestrea en los 19 departamentos, y las localidades, frecuencias y parámetros analizados son definidos directamente por la URSEA. Los estudios microbiológicos y fisicoquímicos se llevan a cabo por métodos estándar.
Sistemas secundarios de suministro de agua potable
Se denominan sistemas secundarios de suministro de agua potable (SSSAP) a la infraestructura (por ejemplo, tanques de almacenamiento de agua, bombas, tuberías) que se utilizan para almacenar, presurizar y transportar el agua desde el SDAP principal a los grifos de residencias o empresas particulares. Los tanques, en particular, se caracterizan por un tiempo de retención del agua relativamente prolongado, presencia de materiales activos (por ejemplo, metales), acumulación de sedimentos y estratificación del agua y temperatura elevadas debido a la exposición a la luz solar (especialmente los tanques al aire libre). Estas características pueden desencadenar la descomposición del agente químico utilizado como desinfectante y la posterior multiplicación microbiana, lo que resulta en el deterioro de la calidad del agua del grifo que alimenta 1.
Los tanques de almacenamiento son un elemento de gran preocupación, siendo tanto el punto de entrada de agua potable en los edificios, como el depósito de agua utilizado para abastecer el edificio completo. La mayoría de las propiedades más antiguas en el mundo desarrollado tienen tanques de almacenamiento de agua ubicados en el espacio del altillo o en el techo. Estos tanques generalmente alimentan los grifos y los calefones por gravedad. En los edificios modernos, los tanques de almacenamiento de agua se encuentran en general en el sótano o en la planta baja del edificio. Estos tanques están conectados a conjuntos de bombas presurizadoras para proporcionar agua a todo el edificio. Aun si los tanques están diseñados e instalados correctamente, tienen un impacto directo, generalmente negativo, en la calidad del agua que suministran. Factores como el método de construcción del tanque, los materiales utilizados, las cañerías, el flujo de agua interno y la ubicación del tanque tienen un impacto directo en el ambiente interno del tanque y suelen surgir condiciones que fomentan la proliferación de bacterias patógenas y/o patógenas oportunistas.
De los biofilms
Según la IUPAC, un biofilm es un agregado de microorganismos cuyas células están frecuentemente inmersas en una matriz de sustancia polimérica extracelular (SPE) de forma que se adhieren unas a otras y/o a la superficie. En general la SPE es autoproducida. Es un conglomerado polimérico generalmente compuesto por ADN extracelular, proteínas y polisacáridos. Pueden formarse sobre superficies vivas o inertes y aparecen tanto en lugares naturales como artificiales2.
Las células microbianas que están creciendo en un biofilm son fisiológicamente diferentes de las células planctónicas del mismo organismo. Cuando una célula pasa a la forma de crecimiento en biofilms, sufre un shift fenotípico en su comportamiento, donde un gran número de genes son regulados de forma diferente.
Etapas en el desarrollo de un biofilm3:
De los biofilms y la calidad del agua potable
La seguridad y la calidad del agua potable puede verse comprometida por patógenos que pueden sobrevivir dentro de los biofilms adheridos a las tuberías. Se sabe, que 50% de las cepas de Salmonella ssp. son capaces de formar biofilms 4. Al mismo tiempo, se ha observado que concentraciones subóptimas de antibióticos inducen la formación de biofilms en Staphylococcus aureus. También, los biofilms desempeñan un papel central en la aparición de color inadecuado en el agua y en cambios en su sabor y olor siendo éstas las principales causas de quejas de los clientes. Participan en la corrosión, favoreciendo la formación de incrustaciones en las tuberías, llegando al incluso a su bloqueo.
El grupo de Microbiología de la Unidad de Análisis del Agua comenzó a trabajar en asuntos de agua, biofilms y sedimentos en tanques de agua de edificios residenciales, hospitalarios y un edificio universitario.
Particularidades del agua en la industria farmacéutica
Es la materia prima más utilizada y presenta propiedades químicas únicas: disuelve, absorbe, adsorbe o suspende muchos compuestos distintos (incluyendo contaminantes). Su control de la calidad de los sistemas (microbiológica y química) son críticos en la producción farmacéutica, siendo a demanda y no sujeta a ensayos de liberación de lote antes de su uso en particular porque los resultados microbiológicos no son inmediatos. Según varios autores, el agua es el principal factor de riesgo en la fabricación causante del recall de productos debido a niveles no aceptables de microorganismos o la presencia de microorganismos objetables5.
Los microorganismos pueden proliferar en los componentes del sistema (tratamiento, almacenamiento y distribución) pudiendo los biofilms tomar todo el sistema. Hay que tener en cuenta que, si éste es destruido por completo, pero no eliminado, será una fuente de endotoxinas, y además las células muertas constituyen un medio ideal para la recolonización por nuevas bacterias.
¿Cuáles son los desafíos para lograr disminuir el problema de los biofilms? Lograr detectarlos y controlarlos. Su detección es complicada pues existe dificultad de acceso a los lugares donde se encuentran. Asimismo, los muestreos nos permiten enumerar solo los microorganismos libres (solo 1% de los microorganismos de un sistema están en el agua que fluye), las muestras no son representativas, la liberación de células es muy heterogénea y ocurren como eventos puntuales, tanto en el tiempo como en la localización. Los fragmentos desprendidos pueden contener cientos de miles de microorganismos que se visualizarán como una ufc. Nos tienen que alertar períodos de aparente control intercalados con picos periódicos, con aumento en la frecuencia de aparición a medida que el biofilm envejece y se dispersa. Hay que realizar muestreos adicionales, hisopados de tanques, cañerías y los lugares más propensos a la formación de biofilm (puntos muertos, uniones, zonas bajo caudal).
Para ayudar a su control debemos cuidar los materiales del sistema de agua y su rugosidad, mantener el agua en movimiento continuo con un alto flujo turbulento. Debe tener una adecuada pendiente con ausencia de ramales muertos. Debemos diseñar rutinas de sanitización manteniendo control de la temperatura, programar retrolavados según sea necesario. El agua que ingresa al sistema debe tener una baja cantidad de nutrientes (bajo TOC) y un mínimo número de microorganismos. Si estos se presentan, se puede realizar un control químico de los biofilms utilizando agentes oxidantes en particular ozono y ácido peracético.
El grupo de Microbiología de la UAA ha comenzado a trabajar el tema de agua, biofilms y sedimentos en tanques de agua de edificios residenciales, hospitalarios y un edificio universitario. Algunos de nuestros resultados preliminares indican que en cuanto a los parámetros microbiológicos requeridos por la Norma UNIT 833:2008, sólo dos de los 10 tanques analizados contenían agua que cumplía con ellos. Esto significa que no estaba apta para consumo al momento de la limpieza anual de los tanques. Se realizó la caracterización de las comunidades bacterianas y fúngicas utilizando técnicas de secuenciación masiva de amplicón.
Cabe destacar que es la primera vez que se realizan estudios de esta índole en estos sistemas en el país. La diversidad microbiana de cada matriz concuerda con los datos de bibliografía de los SDAP, no así los perfiles encontrados. Se logró implementar la metodología de qPCR para la cuantificación de microorganismos patógenos oportunistas en los SDAP, cuya importancia ha aumentado en los últimos años debido a los riegos que éstos implican en la salud de la población con un sistema inmune no competente. En los tanques muestreados se hallaron entre otros, Mycobacterium spp. y Stenotrophomonas maltophilia. Estos resultados reafirman la importancia del cuidado de los sistemas de almacenamiento y distribución del agua, en particular en la industria farmacéutica.
Bibliografía
- Peter, A. & Routledge, E. Present-day monitoring underestimates the risk of exposure to pathogenic bacteria from cold water storage
tanks. 1–21 (2018). doi:10.1371/journal.pone.0195635 - Fux, C. A., Stoodley, P., Hall-Stoodley, L. & Costerton, J. W. Bacterial biofilms: a diagnostic and therapeutic challenge. Expert Rev. Anti. Infect.
Ther. 1, 667–683 (2003). - Monroe, D. Looking for Chinks in the Armor of Bacterial Biofilms. 5, 2458–2461 (2007).
- Srey, S., Jahid, I. K. & Ha, S. Biofilm formation in food industries : A food safety concern. Food Control 31, 572–585 (2013).
- Roesti, D. & Goverde, M. Pharmaceutical Microbiological Quality Assurance and Control: Practical Guide for Non-Sterile Manufacturing.
(2020).