Monitorización de Cryptosporidium y Giardia en el agua

Monitorización de Cryptosporidium y Giardia en el agua

tratamiento del agua

La presencia de parásitos protozoarios, como Cryptosporidium y Giardia, en el agua potable puede ser origen de grandes brotes diarreicos entre la población. Por su gran resistencia a la desinfección química, las plantas de tratamiento del agua no siempre consiguen eliminar sus estados vegetativos, quistes y ooquistes, por completo. La correcta monitorización de su presencia es importante para proteger la salud pública.

 

Giardia y Cryptosporidium son dos de los parásitos transmitidos por el agua más comunes a nivel mundial. Su gran resistencia a los tratamientos de desinfección del agua  hace posible que se produzcan brotes de infecciones atribuidas a ambos organismos incluso en regiones desarrolladas, como Europa o América del Norte, con normativas de salud pública bien desarrolladas y estándares altos de saneamiento del agua y gestión de aguas residuales Las infecciones se producen por via fecal-oral, a menudo a través del contacto con aguas recreacionales o piscinas contaminadas. Se considera que la ingestión de tan solo 10 quistes o 30 ooquistes pueden causar giardiasis y criptosporidiosis, respectivamente, en humanos. 

Las implicaciones para la salud pública de Cryptosporidium y Giardia dependen de las características de su presencia en lugares relevantes para el suministro público de agua. Una presencia que, en base a estudios realizados, se considera que es prácticamente universal y continua en las aguas superficiales.

Un estudio publicado en la revista Proceedings MDPI expone algunos aspectos básicos del monitoreo y el análisis de datos sobre la presencia de ambos parásitos en el agua, una información importante para la gestión del suministro público del agua y del riesgo que representan Cryptosporidium y Giardia para la salud pública, que se considera proporcional a la concentración de estos patógenos en el caudal captado. 

Distribución universal y continua en aguas superficiales

En las décadas de 1960 y 1970, brotes de giardiasis transmitida por el agua en EEUU dieron lugar a los primeros esfuerzos para encontrar y caracterizar a Giardia en el agua. En este período, las fuentes y la distribución de Giardia no se describieron en detalle y se entendieron mal, en relación a su introducción, distribución y destino en las aguas superficiales. Los primeros procedimientos de monitoreo del patógeno fueron toscos e ineficientes y los datos incompletos producidos por estos primeros esfuerzos sugirieron, de manera inexacta, una distribución geográfica intermitente y limitada. Por otra parte, Cryptosporidium fue reconocido como un patógeno humano de importancia durante la década de 1980,  y las similitudes físicas y biológicas con Giardia marcaron la fase temprana del monitoreo del nuevo patógeno.

Hasta el año 2000, el procedimiento de monitorización más utilizado incluia la filtración de grandes volúmenes de agua, típicamente 100L, a través de un filtro de hilo, la recuperación de organismos mediante el lavado del filtro y la centrifugación. Posteriormente se realizaba la detección por microscopía de inmunofluorescencia. Debido a la ineficiente recolección de partículas y recuperación de (oo)quistes, las concentraciones aparentes registradas fueron tipicamente bajas y no se detectaban los organismos en una proporción significativa de muestras.

En las últimas dos décadas, una tecnologia cada vez más sofisticada ha permitido ir generando información suficiente para conseguir una comprensión más completa de las características esenciales necesarias a tener en cuenta para poder realizar un monitoreo eficiente de los dos patógenos en el agua. El uso de análisis basados en la separación inmunomagnética (IMS), el uso de filtros más eficientes y la aplicación de controles más rigurosos han permitido una recuperación de organismos mucho más acurada en los análisis. Los datos obtenidos muestran que, al contrario de lo que se pensaba hace cuatro décadas, Cryptosporidium y Giardia se hallan distribuidos de forma universal en las aguas superficiales y están presentes continuamente, en concentraciones cercanas al límite de detección de la tecnología analítica disponible.

Fundamentos del monitoreo y análisis de datos para Cryptosporidium y Giardia en aguas superficiales

El artículo describe características básicas del monitoreo y análisis de datos realizados históricamente en sistemas públicos de agua, que la obtienen de una fuente superficial, en operación continua durante todo el año.

Es importante tener en cuenta que la calidad del agua en el punto de extracción es muy específica de la cuenca y está relacionada con el clima de la región, las características fisiográficas de la cuenca y las actividades naturales y humanas que se desarrollan. Cuanto más remota y subdesarrollada esté la cuenca, por lo general, mayor será la calidad del agua y, de manera intuitiva, menor será la concentración de organismos como Cryptosporidium y Giardia. Además es igualmente relevante conocer las variaciones típicas anuales de los parámetros clave de la calidad del agua. 

Por lo tanto, para la monitorización del sistema de tratamiento del agua y, a ser posible, de la cuenca hidrográfica, se requiere información tanto de la concentración de Cryptosporidium y Giardia en el agua sin tratar como de sus variaciones típicas anuales.

Datos recogidos en informes que cubren ciclos anuales, por ejemplo 12 meses o múltiplos, muestran típicamente entre uno y tres valores positivos, raramente más de cuatro, y el resto son ceros. El registro de mediciones más frecuentes, por ejemplo quincenales o semanales, durante varios ciclos anuales, puede revelar períodos típicos de niveles más altos y más bajos.

Al expresar estos datos en un gráfico de frecuencia acumulativa se ve que un grupo de datos dominado por ceros se trunca por el límite de detección, que depende de la eficiencia de recuperación del procedimiento analítico y del volumen de la muestra. Se ha demostrado que este fenómeno resulta de volumenes de muestra y concentraciones ambientales que se encuentran en el mismo rango que el límite de detección, lo que indica que los organismos se distribuyen de acuerdo con el modelo de distribución de Poisson.

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El efecto de la distribución de Poisson en el muestreo y los datos resultantes se ilustran fácilmente pero no son fáciles de entender. En cualquier agua superficial bien mezclada, un gran volumen, por ejemplo 106m3, a una concentración baja de quistes o ooquistes, por ejemplo 10/m3 o 0,01/L , dará un total de 107 organismos en el total de los 106m3, que se distribuiran normalmente a través del agua en su totalidad. Sin embargo, cualquier subvolumen de 10m3 contendrá 100 organismos y si las muestras de 50l se recolectan al azar del volumen de 10m3, la mitad de las muestras de 50l no contendran ningún organismo, porque en 10m3 hay 200x50 subvolumenes pero solo 100 organismos. La distribución de Poisson describe con precisión este fenómeno y dicta que para concentraciones reales en el rango ambiente típico de 0.01 a 0.1 / L, si se analizan volúmenes de muestra de solo 10 L y si la recuperación analítica es del 50%, la probabilidad de no encontrar ningún organismo es> 80%.

El uso de todo el conjunto de datos, incluidos los ceros, enfatiza la importancia del volumen de la muestra y de la eficiencia de recuperación. La extrapolación del conjunto de datos por debajo del límite de detección, obtenidos en una gran diversidad de ubicaciones de agua superficial en los EEUU,  indica la distribución continua de Cryptosporidium y de Giardia, enfatizando que aunque un (oo)quiste puede no ser encontrado en la muestra analizada, si se hubieran analizado muestras más grandes, se habría revelado más información sobre la distribución de los parásitos.

Finalmente, debido al coste relativamente alto del monitoreo para Cryptosoporidium y Giardia, éste debe ser eficiente. Para ello, los autores del artículo consideran que los volúmenes de muestra deben ser suficientes para producir al menos 3–4 resultados distintos de cero, de 12 muestras mensuales. A un plan de monitoreo mensual básico pueden añadirse análisis específicos para satisfacer objetivos de datos concretos.

 

Fuente: Cryptosporidium & Giardia in Water—Key Features and Basic Principles for Monitoring & Data Analysis

 

 

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