Tesis FCB

SECRETARIA DE EDUCACIÓN PÚBLICA TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE BOCA DEL RIO

LICENCIATURA EN BIOLOGÍA MARINA

Determinación e identificación de coliformes fecales, enterococos y parásitos en las lagunas el encanto y la ilusión en el puerto de Veracruz, Veracruz, México.

Tesis Para obtener la acreditación de la materia Taller de investigación II

Presenta: Faustino Cordova Bautista

Asesor externo: Q.F.B. Eréndira Vargas Hernández Asesoras internas Ing. Concepción Álvarez de la Cadena y Molerés M.C. Citlalli Galicia García BOCA DEL RÍO, VERACRUZ

2017

DEDICATORIA:

A mi familia: Por brindarme todo su apoyo y amor en el transcurso de este tiempo. A mi asesor: La Q.F.B. Eréndira Vargas Hernández por siempre estar al pendiente de mis avances y aclararme todas mis dudas a lo largo de este trabajo y siempre tener una palabra de ánimo. A mis profesores: Que dieron base a este trabajo la Ing. Concepción Álvarez de la Cadena y Moleres y la M.C. Citlalli Galicia García.

AGRADECIMIENTOS

Al Instituto Tecnológico de Boca del Rio, por brindarme la formación profesional y las herramientas necesarias durante el transcurso de la carrera.

A mis padres por siempre brindarme su apoyo y siempre tener una palabra de aliento en diversas ocasiones haciendo un gran esfuerzo para que yo culmine mis estudios.

A mis profesores que tuve a lo largo de mi carrera gracias por su paciencia, por los conocimientos brindados y por sus palabras de aliento para seguir adelante durante el transcurso de la carrera.

A la Q.F.B. Eréndira Vargas Hernández por su apoyo en todo momento, por sus consejos y la aportación de grandes conocimientos que sin ella este trabajo no se hubiera cumplido.

Gracias a todas esas personas que durante este largo camino me dieron su apoyo y consejos para seguir luchando para lograr mis metas.

ÍNDICE DE CONTENIDO Dedicatoria………………………………………………………………………………… 1 Agradecimientos………………………………………………………………………….... 2 Índice de figuras…………………………………………………………………………… 4 Índice de tablas…………………………………………………………………………….. 4 1. Resumen……………………………………………………………………………… 5 2. Introducción……………………………………………………………………….….. 6 3. Antecedentes……………………………………………………………………….…..7 4. Hipótesis……………………………………………………………………………....13 5. Objetivos……………………………………………………………………………...13 5.1 Objetivo general………………………………………………………...............13 5.2 Objetivos particulares………….……………...………………………..............13 6. Material y método……………………………………………………………………14 7. Literatura citada……………………………………………………………………...16

Índice de figuras Figura 1. Ubicación de la laguna el Encanto……………………………………………….9 Figura 2. Ubicación de la laguna la Ilusión………………………………………………..10 Figura 3. Zona de muestreos de las lagunas……………………………………………….14

Índice de tablas Tabla 1. Lagunas interdunarias de la ciudad de Veracruz………………………………..7 Tabla 2. Uso de suelo de las lagunas interdunarias de la ciudad de Veracruz…………...9

1.

RESUMEN

La calidad del agua se define como el conjunto de caracteres físicos químicos y biológicos que deben satisfacerse con el fin de que el agua que se suministra sea segura para el fin destinado (DGCOH, 1982). La contaminación del agua por materia fecal es un factor de importancia sanitaria debido a que las heces contienen una gran variedad de microorganismos, pudiendo contener inclusive microorganismos enteropatógenos como bacterias. El agua es un componente esencial del ambiente puesto que se considera el factor principal que controla el estatus de salud tanto en humanos como en la biota en general (Kazi, Arain, Jamali, Jalbani, Afridi, Sarfraz, Baig & Shah, 2009). Las lagunas interdunarias de la ciudad de Veracruz son humedales inmersos en la ciudad, cuyo funcionamiento se mantiene debido a las características hidrológicas particulares que le dan vida.

Palabras

Clave: enterobacterias,

coliformes, calidad del agua, parámetros, lagunas,

contaminación, parásitos, enterococos, indicadores.

2.

INTRODUCCION

Para determinar la calidad microbiológica en los ecosistemas acuáticos urbanos, se utilizan las bacterias indicadoras de contaminación fecal, entre las más utilizadas se encuentran los coliformes totales y fecales, aunque la abundancia de Escherichia coli se ha asociado más al riesgo sanitario en comparación con el resto de coliformes (Murell,2013). De acuerdo con Murell, Rojas, Romeu & Heydrich (2013), el empleo de estas bacterias para la evaluación de la calidad del agua ha sido aceptada ampliamente en países de clima templado. Hoy en día, la contaminación de nuestro entorno está considerada como un serio problema que incluye varios aspectos como la salud pública. Particularmente, las descargas de aguas negras son una fuente importante de contaminación de las zonas costeras. En estás un gran número de bacterias patógenas y virus, como estreptococos, estafilococos, Salmonella, Shigella, Vibrio, virus de la hepatitis y la poliomielitis son descargados representando un riesgo para la salud por la propagación de enfermedades infecciosas (Cortés, 2003). De acuerdo con Asano & Levine en 1998 el control de los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos es muy importante tanto en sistemas de potabilización como depuración del agua. Sin embargo, en los lugares donde el agua es consumida por el hombre o es reutilizada, el factor de riesgo más importante está asociado con la exposición a agentes biológicos que incluyen bacterias patógenas, helmintos, protozoos y virus entéricos. Las lagunas interdunarias de la ciudad de Veracruz son humedales inmersos en la ciudad, cuyo funcionamiento se mantiene debido a las características hidrológicas particulares que le dan vida. Son los dos principales beneficios que aporta a la ciudad de Veracruz y a su población. En primer lugar, mantienen ambientes naturales donde se reproducen plantas y animales y donde llegan aves migratorias (Sarabia Bueno, 2004). El sistema de lagunas interdunarias de la ciudad de Veracruz forma parte del sistema de dunas costeras que se establece en la región central del estado de Veracruz en México. Son lagunas interdunarias de agua dulce, someras, que se establecen debido al afloramiento del manto freático. Constituyen sistemas poco frecuentes en el resto del país por lo que tienen un valor especial regional. Comprenden distintos tipos de humedales, tales como vegetación flotante y sumergida, vegetación emergente además de que reciben numerosas especies de aves playeras y acuáticas y se localizan en la ruta del corredor migratorio de aves rapaces más grande del

mundo (Sarabia Bueno, 2004). El Sistema de lagunas interdunarias de la ciudad de Veracruz se localiza en el municipio de Veracruz, el cual se encuentra ubicado entre las coordenadas geográficas extremas: al norte 19º16´, al sur 19º06´ de latitud norte; al este 96º06´ y al oeste 96º20´ de longitud oeste. Las lagunas se encuentran en la periferia de la ciudad de Veracruz, hacia el poniente de ésta (Sarabia Bueno, 2004). La ciudad de Veracruz cuenta con 18 lagunas inmersas en la ciudad divididas en 3 grupos, el primer grupo está formado por las lagunas de Tarimoya, Las Conchas, Los Laureles y Malibrán. Se caracteriza por presentar un conjunto de especies particulares, el tipo de humedal corresponde a un humedal con vegetación enraizada emergente y vegetación acuática sumergida. El segundo grupo está formado por las lagunas Dos Caminos, El Encanto, Olmeca, Coyol y Laguna “D”. Finalmente, el tercer grupo es tá

formado por las lagunas La Colorada, Caracol, Ensueño e Ilusión (Sarabia Bueno, 2004).

Tabla 1. Lagunas interdunarias de la ciudad de Veracruz (Sarabia Bueno, 2004). 3.

ANTECEDENTES

En relación a este tipo de ecosistemas que se presentan en la Ciudad de Veracruz se cuenta con un trabajo realizado en el 2004 por la Dra. Clorinda del Carmen Sarabia Bueno que determino estos sitios como sitios RAMSAR y los considera como hábitats críticos y con atributos especiales como son unicidad y biodiversidad. Tienen funciones tales como carga y recarga del manto freático, retención de sedimentos, mantienen la calidad del agua y son soporte para

distintos hábitats; son sitios de descanso de aves migratorias y de reproducción de organismos locales, tienen influencia en las condiciones microclimáticas del área sirviendo también para diferentes actividades humanas como pesca de autoconsumo, recreación y mejoramiento de la calidad de vida. Actualmente enfrentan el desafío de instrumentar políticas de conservación de su propia naturaleza, al mismo tiempo que garantizar una adecuada calidad de vida a la población que los rodea e interactúa. Tomando en cuenta los valores de contaminación de las lagunas, las que están en mejor estado son: Las Conchas, Tarimoya, El Coyol, El Ensueño y Malibrán. Las que presentan condiciones intermedias son: Laureles, El Encanto, Caracol e Ilusión, y las que está en mal estado son: la laguna Parque Viveros, “D”, Dos Caminos y La Colorada. La región se

encuentra presionada de manera negativa por diferentes factores como son los asentamientos humanos, zonas industriales, descargas de aguas domésticas, descargas de cascajo (desechos de construcciones) y desecación entre otros, y son áreas críticas en proceso constante de reducción (Sarabia Bueno, 2004). El incremento de la ciudad ha sido radial a partir del puerto de Veracruz, (Secretaría del Desarrollo Urbano de Veracruz, 2000), y ha hecho que que las lagunas queden inmersas en ella. Este crecimiento ha afectado al sistema de las lagunas interdunarias, porque muchas de ellas han sufrido un proceso de colmatación (relleno) ya que han sido rellenadas con arena, basura y/o cascajo (desecho de construcciones). Las causas directas de este proceso son la falta de conocimiento de las funciones y servicios de los sistemas lagunares, la falta de vigilancia y educación ambiental de la población en general (Sarabia Bueno, 2004).

Tabla 2. Uso de suelo de las lagunas interdunarias de la ciudad de Veracruz (Sarabia Bueno, 2004).

Veracruz cuenta con una población de aproximadamente 7,643,194 habitantes (INEGI, 2017), en donde se encuentran inmersas diferentes lagunas y cuerpos de agua, en el Coyol se encuentran 2 de las 18 lagunas internudarias descritas por Sarabia Bueno (2004), las cuales con el transcurso del tiempo se han visto deterioradas por la urbanización afectando seriamente a la calidad del agua. La laguna El Encanto es una laguna ubicada en una de las zonas más impactadas por el proceso de la urbanización, se encuentra atrás de un centro comercial y rodeada en su totalidad de viviendas, esta laguna es utilizada por la sociedad como un centro recreativo en donde diariamente transitan cientos de personas. La laguna se ubica entre las coordenadas 19°10´04.47´´ latitud N y 96°09´20.29´´ longitud W (Sarabia Bueno, 2004).

Figura 1. Ubicación de la laguna el Encanto (Imagen tomada de Google Earth, 2017).

La otra laguna descrita en 2004 por Sarabia Bueno es la laguna La Ilusión la cual se ve impactada de gran manera por la Unidad Habitacional que la rodea, además de que cuenta con una planta de tratamiento de aguas residuales abandonada cuyas tuberías salen directamente a la laguna afectando gravemente la calidad de su agua, la ubicación de esta laguna es 19°10´04.46´´ latitud N; 96°09´01.08´´ longitud W (Sarabia Bueno, 2004).

Figura 2. Ubicación de la laguna la Ilusión (Imagen tomada de Google Earth, 2017).

Los humedales, caracterizados por albergar una alta biodiversidad, son reconocidos por los múltiples beneficios hacia el ser humano como soporte de nutrientes, por lo que juegan una función relevante para las estrategias de desarrollo socioeconómico sostenible (Tabilo,2003). Los humedales urbanos aportan diversidad biológica y estética al paisaje incluso teniendo en cuenta los impactos que genera el desarrollo de las ciudades. Sin embargo, la urbanización es una de las principales fuentes de deterioro ambiental que genera homogeneización de la biota (Kleppel, Madewell & Hazard, 2004). Debido a la falta de terreno disponible de bajo costo para la construcción siendo los impactos negativos para la biodiversidad aquellos que disminuyen la capacidad de carga del hábitat principalmente por fragmentación, cambios en la vegetación e introducción de especies invasoras y en el caso de la avifauna también aspectos de comportamiento y poblaciones (Burton, Huq, Lim, Pilifosova & Schipper, 2002). La mayoría de las lagunas costeras está asociada a una profusa vegetación, tanto la circundante que conforman los humedales y otro tipo de comunidades, como la sumergida que juega un papel primordial en la ecología litoral. Por ejemplo, los manglares se encuentran entre las comunidades de plantas más productivas del orbe. Además de lo anterior, cuando se relacionan

con sistemas estuarinos o lagunares, adquieren una especial relevancia por el aporte de materia orgánica (Contreras Espinosa, 2006). Los parámetros de la calidad de diferentes tipos de agua se han valorado a partir de variables físicas, químicas y biológicas, evaluadas individualmente o en forma grupal. Los parámetros fisicoquímicos dan una información extensa de la naturaleza química del agua y sus propiedades físicas, sin aportar información de su influencia en la vida acuática; los métodos biológicos aportan esta información, pero no señalan nada acerca del contaminante o los contaminantes responsables, por lo que muchos investigadores recomiendan la utilización de ambos en la evaluación del recurso hídrico (Orozco, Pérez, Gonzáles, Rodríguez & Alfayate, 2005). Según Fernández & Solano (2005), en el mundo hay por lo menos 30 índices de calidad del agua que son de uso común. Prácticamente todos estos índices incluyen al menos 3 de los siguientes parámetros: OD (Oxígeno Disuelto), DQO (Demanda química de oxigeno) y DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno) nitrógeno en forma amoniacal y de nitratos (NH 4 – N y NO3 N), fósforo en forma de ortofosfato (PO4, P), pH y sólidos totales (ST). Las bacterias que se encuentran con mayor frecuencia en el agua son las bacterias entéricas que colonizan el tracto gastrointestinal del hombre y son eliminadas a través de la materia fecal. Cuando estos microorganismos se introducen en el agua, las condiciones ambientales son muy diferentes y por consiguiente su capacidad de reproducirse y de sobrevivir son limitadas. Debido a que su detección y recuento a nivel de laboratorio son lentos y laboriosos, se ha buscado un grupo alternativo de indicadores que sean de más rápida y fácil detección (Solano, 2005). El grupo más utilizado es el de las bacterias coliformes. Los coliformes fecales, E.coli en particular, se han seleccionado como indicadores de contaminación fecal debido a su relación con el grupo tifoide-paratifoide y a su alta concentración en diferentes tipos de muestras (Romero, 1999). El aumento de este tipo de microorganismos está relacionado con cambios dramáticos en el ambiente y en la población, incrementados por los procesos de urbanización, la expansión de la pobreza, la ocupación de regiones no habitadas anteriormente, las migraciones no controladas

con gran número de refugiados y desplazados, la facilidad y rapidez en los desplazamientos y el movimiento creciente de animales y productos de srcen animal (Romero, 1999). La contaminación del agua por materia fecal es un factor de importancia sanitaria debido a que las heces contienen una gran variedad de microorganismos, pudiendo contener inclusive microorganismos enteropatógenos como bacterias del género Salmonella, Shigella y Vibrio; protozoarios como Entamoeba histolytica y virus como enterovirus o de la hepatitis A. Según Diaz, Salas, Fernández & Martínez (2002), la presencia de E. faecalis y E. faecium es usada frecuentemente para indicar contaminación de srcen fecal, E. faecalis es considerado como un indicador de contaminación de fuentes humanas, mientras que E. faecium y otras especies indican contaminación de otras fuentes. Del Pilar, Ávila, Gómez, Boehm & Soller (2002), refieren que un microorganismo indicador de contaminación fecal debe cumplir algunos requisitos para ser considerado como un buen indicador: debe ser un constituyente normal de la microbiota intestinal de individuos sanos, estar presente de forma exclusiva en las heces de animales homeotermos y cuando los microorganismos patógenos intestinales lo están, presentarse en número elevado lo que facilita su aislamiento e identificación, debe ser incapaz de reproducirse fuera del tracto gastrointestinal del ser humano y de los animales homeotermos, su tiempo de supervivencia debe ser igual o superior al de las bacterias patógenas, su resistencia a los factores ambientales debe ser igual o superior al de los patógenos de srcen fecal, debe ser fácil de aislar y cuantificar. Los estreptococos de srcen fecal o enterococos también son un indicador de contaminación fecal, debido a su abundancia en el tracto digestivo de animales y humanos, en comparación con E.coli, tiene algunas ventajas como su mayor supervivencia. De acuerdo con González, Paranhos, Méndez, San Pedro, Castillo & Vázquez (2007), existen numerosas limitaciones asociadas con la aplicación de estas bacterias como indicadores, como es su escasa supervivencia en cuerpos de agua y fuentes no fecales, su habilidad para multiplicarse después de su liberación en una columna de agua y debilidad frente a los procesos de desinfección, entre otras. El uso de Entorococcus como un indicador de contaminación fecal de aguas con fines recreativos fue recomendado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos

(USEPA, por sus siglas en inglés) en 1986. Al respecto Vergaray, Méndez, Morante, Heredia& Bejar (1997), consideran al género Enterococcus como el indicador bacteriológico más eficiente para evaluar la calidad del agua para uso recreativo. La NOM-210-SSA1-2014, tiene por objeto establecer los métodos generales y alternativos de prueba para la determinación de los siguientes indicadores microbianos y patógenos en alimentos, bebidas y agua para uso y consumo humano. Los miembros de la familia Enterococcaceae que incluyen a Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Enterococcus durans y Enterococcus hirae (SEMARNAT,

2014).

4.

HIPOTESIS

En las lagunas del Encanto y la Ilusión los niveles de coliformes fecales, enterococos y parásitos se encuentran dentro de los niveles permisibles de las normas oficiales NOM -112-SSA1-1994 y NOM-210-SSA1-2014. 5.

OBJETIVOS 5.1 OBJETIVO GENERAL

Identificar los coliformes fecales, enterococos y parásitos que se presenten en las lagunas El Encanto y La Ilusión de la Unidad Habitacional El Coyol durante un año para así evaluar si los niveles en los que se encuentran están dentro de los rangos permitidos establecidos por las normas NOM-112-SSA1-1994 y NOM-210-SSA1-2014. 5.2 OBJETIVOS PARTICULARES

1.

Determinar los niveles de concentración en los que se encuentran los coliformes fecales

y el efecto que generan hacia las lagunas El Encanto y La Ilusión. 2.

Determinar la proporción en la que se encuentran los enterococos presentes en las

lagunas El Encanto y La Ilusión. 3.

Determinar la existencia de parásitos presentes en las lagunas El encanto y La Ilusión y

el efecto que generan hacia la sociedad.

6.

MATERIAL Y METODOS

Se realizaron 6 salidas a la zona de estudio, 2 salidas cada bimestre, muestreando 4 puntos en ambas lagunas, se tomaron los parámetros del agua con el multiparámetrico U53G-10 en cada salida para poder observar si tenían influencia sobre las muestras recolectadas.

Figura 3. Zonas de muestreos de ambas lagunas (imagen tomada de Google Earth,2017)

Para la toma de muestras se utilizó la metodología descrita por Tabilo en 2003 la cual menciona que para tomar el agua de una zona que esté contaminada se recomienda tomar la muestra a 30 cm de profundidad porque ahí las concentraciones de los contaminantes se encuentran más presentes, la toma de las muestras se hizo con la ayuda de un frasco de 1 litro con taparosca y sujeto con una cuerda marcada hasta los 30 cm en cada uno de los puntos a muestrear, anotando los parámetros físicos y químicos. Una vez recolectadas las muestras se procedió a vaciarlas en los tubos de ensaye de capacidad de 10 mililitros separándolas dependiendo el sitio de muestreo y de la laguna que se estaba analizando, posteriormente se colocaron los tubos de ensaye en una nevera para poder ser transportadas al Instituto Tecnológico de Boca del Río para su análisis.

El análisis de las muestras de agua consistió en pasar las muestras por el proceso de centrifugación para que los sedimentos que pudieran tener se diluyeran o se vertieran al fondo, esto con la ayuda de una centrifugadora HETTICH MODELO MIKRO 220R sin rotor, una vez terminado el proceso de centrifugación se procedió con la implementación de los métodos a utilizar para la determinación de los coliformes fecales, enterococos y parásitos. Para determinar el índice de los coliformes fecales se utilizó la técnica del Numero Más Probable se colocaron 10 tubos de ensaye con 10 ml de caldo lactosado con campana de Durham y otros 10 tubos con caldo bilis verde brillante, posteriormente se colocaron 2 cajas Petri con agar rojo violeta para las muestras del caldo lactosado, 2 cajas con agar Eosina azul de metileno para el caldo bilis verde brillante. Una vez preparado el medio de cultivo se procedió a transferir las muestras a las cajas Petri y se homogenizo la muestra, se dejó en incubación de 24 a 48 horas para poder realizar las pruebas de confirmación (Romero,1999). Para la determinación de enterococos presentes en el agua se ocupó la técnica de filtración por membrana se filtraron 100 mililitros de cada muestra de agua a través de una membrana estéril de nitrocelulosa (47 mm de diámetro y 0,45 μm de tamaño) y los filtros se colocaron en la superficie de cada uno de los medios de cultivo. La primera membrana se depositó sobre mCromoCen ENT, incubándola a 35°C por 24 h y la segunda membrana se colocó sobre el agar Slanetz-Bartley (SB) y se incubo a 35 °C por 48 h, transfiriéndose, posteriormente al medio agar bilis esculina acida y incubándolo a 44 °C por 2 h. Se determinó el color de las colonias típicas que crecieron sobre cada medio de cultivo y se realizara su recuento. Los resultados se expresarán como UFC/100 mililitros. Se considerarán colonias típicas aquellas con coloración de rosado claro a oscuro sobre el medio cromogénico y las de color de marrón o negro en el medio de referencia y se reportarán como enterococos (Solano,2005).

Para la determinación de parásitos se utilizó la técnica de tubos múltiples, se dejó sedimentar la muestra de agua por 2 horas, una vez transcurrido el tiempo se removió el 90% del sobrenadante usando una bomba de succión, se transfirió el sedimento a 5 tubos de ensaye con taparosca y se colocaron en la centrifugadora HETTICH MODELO MIKRO 220R sin rotor centrifugando por 15 minutos. Se descartó el sobrenadante que se generó y todo el sedimento se colocó en un solo tubo de ensaye y se volvió a pasar por la centrifuga nuevamente por 15

minutos. Una vez terminado el proceso de centrifugación se colocó el sedimento en solución buffer acetoacetico con pH de 4.5, se le adicionó acetato de etilo y se mezcló manualmente, se volvió a centrifugar la muestra durante 15 minutos, una vez pasado el tiempo se midió el sedimento, posteriormente se vertió la muestra en solución de Sulfato de Zinc. Se resuspendió el sedimento y se volvió a mezclar con la ayuda de un vortex. Rápidamente se removió la alícuota con una pipeta de Pasteur y se transfirió a una cámara de McMaster se dejó reposar 5 minutos y posteriormente se colocó en el microscopio para su examinación final (Romero,1999).

7.

Literatura citada

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