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Microbiologia y Toxicologia Del Agua
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UNFV/FISS Microbiología y Toxicología del Agua
UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
ESPECIALIDAD DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
MICROBIOLOGIA II
MICROBIOLOGIA Y TOXICOLOGÍA DEL AGUA
Contaminación de las aguas.
La polución de las aguas es provocada por las materias diversas procedentes
de los efluentes industriales y domésticos. El vertido en aguas de productos
diversos puede comunicar a estas propiedades toxicas a los seres, animales y
plantas, que viven en su seno, haciéndolas no aptas para los distintos usos
que les da el hombre. Por su impacto ambiental son mas relevantes las
especies solubles, dado que en esta forma las sustancias son más móviles y
su alcance toxico es mayor.
El transporte y dispersión de estos agentes contaminantes depende en gran
medida de los procesos que tiene lugar en el seno del agua, los estados en los
que reencuentra en la naturaleza.
Los diferentes ecosistemas por los que pasa. Para comprender de una manera
los mecanismos causantes de los cambios de concentración de las sustancias,
habría que tener en cuenta los tres estados en que los elementos químicos
coexisten (materia inorgánica disuelta, materia orgánica disuelta y materia
orgánica particulada), Así estos mecanismos son:
Reacciones químicas y bioquímicas
Reacciones de intercambio de compuestos volátiles con la atmósfera.
Efectos de sedimentación.
Transformación de sedimentos.
Pudiéndose diferenciar en cada uno de ellos, procesos químicos mas
específicos que vienen a aumentar el grado de complejidad de estos sistemas
de transporte.
Microbiología II 1
UNFV/FISS Microbiología y Toxicología del Agua
Origen de los contaminantes en el medio hídrico
Las fuentes de contaminación más importantes son:
Aguas residuales procedentes de las industrias.
Son muy difíciles de clasificar debido a su variabilidad de composición y
características.
Residuos sólidos
Procedentes de tierra o de los buques que se vierten directamente al mar.
Contaminantes líquidos y sólidos.
Arrastrados por los ríos.
Microbiología II 2
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ORIGEN DE LOS CONTAMINANTES EN EL MEDIO HIDRICO
Las fuentes de contaminación más importantes son:
Aguas residuales Aguas residuales:
Residuo sólidos Aguas negras
Contaminantes líquidos y sólidos Aguas pluviales
petróleo Aguas de limpieza publica
Aguas procedentes de usos domésticos.
La clasificación de los contaminantes químicos que afecta la hidrosfera
según su especie resulta de la siguiente manera:
Gases disueltos
Especies inorgánicos
Especies orgánicas: los contaminantes en le medio hídrico se dividen
en función a su peligrosidad:
1. Hidrocarburos y aceites 4. pesticidas y subproductos
2. Detergentes 5. herbicidas
3. PCB y subproductos ( furanos)
Microbiología II 3
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FAQ De la Contaminación Del Agua
¿Qué es la contaminación del agua?mmnnnn
nnnnnnnnnnnnnnnnnn
La contaminación del agua es cualquier cambio químico, físico o biológico en la
calidad del agua que tiene un efecto dañino en cualquier cosa viva que
consuma ese agua. Cuando los seres humanos beben el agua contaminada
tienen a menudo problemas de salud. La contaminación del agua puede
también puede hacer a esta inadecuada para el uso deseado.
¿Cuáles son los mayores contaminantes del agua?mmmmmmmmmmm
Hay varias clases de agentes contaminantes del agua. Los primeros son
agentes causantes de enfermedad. Éstos son bacterias, virus, protozoos y los
gusanos parásitos que se incorporan desde los sistemas de aguas residuales y
las aguas residuales sin tratar. Una segunda categoría de agentes
contaminantes del agua son los agentes consumidores de oxígeno; residuos
que se pueden descomponer por las bacterias consumidoras de oxígeno.
Cuando las poblaciones de bacterias son grandes la descomposición de los
residuos tiene lugar y se consume mucho oxígeno pudiendo agotar el oxígeno
disuelto en el agua. Esto puede ser causa de que otros organismos que viven
en el agua tal comopescados,mueran.mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
Una tercera clase de agentes contaminantes del agua son los agentes
contaminantes inorgánicos solubles en agua, tales como ácidos, sales y
metales tóxicos. Grandes cantidades de estos compuestos harán el agua
inapropiada para beber y pueden causar la muerte de la vida acuática.
Otra clase de agentes contaminadores del agua son los nutrientes; loas nitratos
y los fosfatos solubles en agua que causan el crecimiento excesivo de las algas
y de otras plantas acuáticas, que agotan la fuente de oxígeno del agua. Esto
mata a pescados y, cuando esta se encuentra en agua potable, puede matar a
niños infantiles.mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
Microbiología II 4
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El agua se puede también contaminar por un número de compuestos orgánicos
tales como aceite, plásticos y pesticidas, que son dañinos para los seres
humanos y para las plantas y animales acuáticos.
Una categoría muy peligrosa es el sedimento suspendido, porque causa una
disminución en la absorción de la luz por el agua y las partículas separan
compuestos peligrosos tales como pesticidas a través del agua.
Finalmente, los compuestos radiactivos solubles en el agua pueden causar
cáncer, defectos de nacimiento y daño genético siendo por tanto agentes
contaminantes muy peligrosos del agua.mmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
¿De dónde procede la contaminación del agua?mmmmmmmmmmmm
La contaminación del agua es causada generalmente por actividades humanas.
Diversas fuentes humanas añaden agentes contaminantes al agua. Hay dos
clases de fuentes, fuentes puntuales y fuentes difusas. Las fuentes puntuales
descargan agentes contaminantes en localizaciones específicas a través de
tuberías o de alcantarillas en el agua superficial. Las fuentes de contaminación
difusa son las fuentes que no se pueden localizar en un solo sitio de descarga.
Los ejemplos de fuentes puntuales son: fábricas, plantas de tratamiento de
aguas residuales, minas subterráneas, pozos de petróleo, buques de petróleo,
etc.
Los ejemplos de las fuentes de contaminación difusa son: deposición ácida del
aire, tráfico, agentes contaminantes que se transportan a través de los ríos y de
los agentes contaminantes que entran en el agua a través del agua
subterránea.
La contaminación por fuente difusa es difícil de controlar porque los causantes
de ella no pueden ser controlados.mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
¿Cómo detectamos la contaminación del agua?mmmmmmmmmmmmm
La contaminación del agua se detecta en los laboratorios, donde pequeñas
muestras de agua se analizan para diversos tipos de contaminantes. Los
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organismos vivos tales como pescados se pueden también utilizar para la
detección de la contaminación del agua. Los cambios en su comportamiento o
crecimiento nos demuestran, que el agua en la que viven está contaminada.
Las características específicas de estos organismos pueden dar información
sobre la clase de contaminación en el ambiente. Los laboratorios también
utilizan modelos por computadora para determinar qué peligros puede haber en
ciertas aguas. Importantes son los datos que se poseen y se almacenan en la
computadora sobre el agua, para que la computadora entonces determine si el
agua tiene cualquier impureza.mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
¿Qué es contaminación por calor, cuál es la causa y cuáles son los
peligros?
En la mayoría de los procesos de fabricación el calor es originado y se debe
añadir al ambiente, porque es calor inútil. La manera más barata de hacer esto
es introducirla al agua superficial próxima, pasarla a través de la planta, y
volver el agua caliente a la masa de agua superficial. El calor que contiene ese
agua tiene efectos negativos en toda la vida acuática de la masa de agua que
recibe esa agua caliente. Esta es la clase de contaminación que se conoce
comúnmente como contaminación por calor o contaminación termal.
El agua más caliente disminuye la solubilidad del oxígeno en el agua y también
hace que los organismos que viven en el agua respiren más rápidamente.
Muchos organismos de este agua entonces morirán por la escasez de
oxígeno,o llegan a ser más susceptibles a las enfermedades.
¿Qué es eutrofización, cuál es la causa y cuáles son los peligros?
Eutrofización significa enriquecimiento por nutrientes de corrientes y lagos
naturales. Este enriquecimiento es a menudo aumentado por las actividades
humanas, tales como agricultura (adición del abono). En un cierto plazo, los
lagos entonces se convierten en eutróficos debido a un aumento en la
concentración de nutrientes.MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM
Eutrofización es causada principalmente por un aumento en los niveles del
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nitrato y del fosfato y tiene una influencia negativa en la vida acuática. Debido
al enriquecimiento, plantas del agua tales como algas crecerán
extensivamente. Consecuentemente el agua absorberá menos luz y ciertas
bacterias aerobias llegarán a ser más activas. Estas bacterias agotan los
niveles del oxígeno y en el futuro, solamente las bacterias anaerobias puedan
ser activas. Esto hace imposible la vida en el agua para los pescados y otros
organismos.
¿Qué es la lluvia ácida y cómo se desarrolla?
El agua de lluvia típica tiene un pH de cerca de 5 a 6. Esto significa que de
forma natural no es neutro, es un líquido levemente ácido. Durante la
precipitación por ejemplo agua de lluvia disuelve gases como dióxido de
carbono y oxígeno . La industria ahora emite grandes cantidades de gases
acidificantes, por ejemplo los óxidos sulfúricos y monóxido de carbono. Estos
gases también se disuelven en el agua de lluvia. ¿Causa esto un cambio en el
pH de la precipitación? el pH de la lluvia bajará a un valor de o por debajo de 4.
Cuando una sustancia tiene un pH por debajo de 6,5, es ácida. Cuanto más
bajo es el pH, más ácida es la sustancia. Esta lluvia con un pH más bajo que
de forma natural, debido a las emisiones industriales, se llama lluvia ácida.
FAQ De la Purificación Del Agua
¿Qué es la depuración del agua?mmmmmmmmmmmmmmmmmmm
Depuración del agua generalmente significa liberar al agua de cualquier clase
de impureza que contenga, por ejemplos contaminantes o microorganismos.
La depuración del agua no es un proceso unilateral; el proceso de la
depuración contiene muchos pasos. Los pasos que necesitan ser progresados
dependen de la clase de impurezas que se encuentre en el agua. Esto puede
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diferir mucho según el tipo de agua.mmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
¿De qué maneras se trata el agua contaminada?mmmmmmmmmmmm
Sedimentados
Antes de que el proceso de la depuración comience algunos contaminantes,
tales como aceite, pueden ser depositado en el tanque de sedimentación. Ellos
pueden que sean eliminados fácilmente después de que hayan alcanzado el
fondo del depósito.mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
Retiro de microorganismos peligrososmmmmmmmmmmmmmmmm
El agua contaminada a menudo tiene que ser liberada de microorganismos. El
agua es entonces desinfectada, generalmente por medio de la desinfección con
cloro.
Retiro de sólidos disueltos mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
Los microorganismos no son solamente una amenaza en el tratamiento del
agua; pueden también ser una ventaja cuando se usan en procesos de
depuración del agua. Pueden convertir contaminantes dañinos en sustancias
inofensivas. Este proceso conlleva generalmente un tiempo largo y se utiliza
solamente para el agua que está contamina con contaminantes que los
microorganismos, generalmente bacterias, pueden convertir.
Técnicas físicas /químicasmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
Cuando el tratamiento por microorganismos no es una opción utilizamos a
menudo diversas técnicas de tratamiento, llamadas técnicas físicas/químicas
de tratamiento. El tratamiento químico se ocupa a menudo por medio de la
adición de ciertos productos químicos, para cerciorarse de que los
contaminantes cambian la estructura y puedan ser eliminados más fácilmente.
Microbiología II 8
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Los fertilizantes tales como nitratos se quitan de esta manera. El retiro de
contaminantes se puede también hacer con procesos químicos específicos
más difíciles. Lleva mucha educación entender completamente estos pasos de
depuración. El tratamiento físico se ocupa generalmente de pasos de la
depuración tales como filtración.
Proceso del tratamiento de la contaminación del agua
¿Cómo se pueden las bacterias quitar de lagua?mmmmmmmmmmmm
Las bacterias y otros microorganismos se quitan del agua con la desinfección.
Esto significa que ciertas sustancias están disponibles para matar a las
bacterias, estos se llaman biocidas. La desinfección se puede también hacer a
veces con la UV-luz.mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
¿Qué es el tratamiento aerobio del agua?mmmmmmmmmmmmmmmmm
Cuando las bacterias se utilizan para la depuración del agua hay dos clases de
transferencia; una de estas es transferencia aerobia. Esto significa, que las
bacterias dependen del oxígeno para convertir los contaminantes del agua. Las
bacterias aerobias solo pueden convertir compuestos cuando hay mucho
oxígeno presente, porque lo necesitan para realizar cualquier clase de
conversión química. Generalmente los productos en los que convierten los
contaminantes son dióxido de carbono y agua.MMMMMMMMMMMMMMMM
¿Qué es el tratamiento anaerobio del agua?
Cuando las bacterias se utilizan para la purificación del agua hay dos clases
de conversión; uno de estos es transferencia anaerobia. Esto significa, que las
bacterias que no son dependientes del oxígeno para convertir los
contaminantes del agua. Las bacterias anaerobias pueden convertir solamente
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cuando los niveles de oxígeno son bajos, porque utilizan otras clases de
sustancias para realizar la conversión química. Las bacterias anaerobias
apenas producen el dióxido de carbono y el agua durante la conversión, sino
gas metano. Esto se puede utilizar para mantener la maquinaria que soporta el
proceso de purificación. La conversión anaerobia de una sustancia requiere
más pasos que la conversión aerobia, pero el resultado final es a menudo
menos satisfactorio. Después de que el proceso anaeróbico con bacterias
generalmente la conversión aeróbica (bacterias que utilizan oxígeno) necesita
acabar el proceso, porque el agua no está bastante limpia todavía.
¿Cómo se quitan los fertilizante del agua?mmmmmmmmmmmm
Los fertilizantes tales como fosfato se quitan a través de la adición de otro
producto químico, generalmente hierro. Las sustancias se convierten en sólidos
precipitados, de esta forma pueden ser filtrados del agua.
El retiro del amonio y de los nitratos es un poco más complicado; es un proceso
de la depuración que requiere conversión aerobia y anaerobia para quitarlos.
En la etapa aerobia de la conversión hay dos especies bacterianas implicadas.
Bacterias llamadas Nitrosamonas que convierten el amoniaco a nitrito y las
bacterias llamadas Nitrobacteras que convierten el nitrito a nitrato después de
las primeras.mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm primeras.
Aunque el nitrato no representa una amenaza directa para la salud de la
mayoría de los pescados, los altos niveles siguen siendo indeseables. Aparte
de animar el crecimiento de las algas a extremos anormales, ahora se cree que
los altos niveles del nitrato están implicados en enfermedades de algunos
pescados. Esto significa que el proceso no se puede parar aquí.
Las bacterias anaerobias asumen el control; convierten el nitrato a nitrógeno
atmosférico gaseoso. Este proceso ocurre solamente en ausencia de oxígeno.
La primera etapa es al revés del proceso de la nitrificación, el nitrato es de
nuevo convertido a nitrito. La segunda etapa de la desnitrificación convierte el
nitrito al gas del nitrógeno (N 2). Este gas se escapa libremente en la atmósfera
sin causar daño ambiental.
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Microbiología II 11
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Contenido de la pagina:
a) Importancia del problema
b) Temas que se estudian en
esta capitulo
c) Alteraciones físicas
d) Alteraciones químicas
e) Alteraciones biológicas
f) Cuadro de enfermedades por
patógenos contaminantes de
las aguas
Paginas dependientes:
sustancias contaminantes del
agua
Origen de la contaminación de
las aguas
Contaminación de rios y lagos
Contaminación de mares y
costas eutrofización
Petróleo en el mar
Depuración de las aguas
residuales contaminación de
las aguas subterráneas
Temas que se estudian en este capitulo
En este capitulo se estudian varios temas relacionados con este problema,
entre los que tienen especial interés:
El estudio de las diferentes sustancias contaminantes del agua
La eutrofización que destruye la calidad de las aguas por el exceso de
nutrientes de los desagües de las ciudades y los vertidos agrícolas
llevan a lagos y ríos
Microbiología II 12
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Alteraciones físicas del agua
Alteraciones físicas Características y contaminación que indica
Color El agua no contaminada suele tener ligeros colores rojizos
pardos, amarillentos o verdosos debido, principalmente a los
compuestos húmicos, ferrico o los pigmentos verdes de las
algas que contienen………
Las aguas contaminadas pueden tener diversos colores pero,
en general, no se pueden establecer relaciones claras entre ele
olor y el tipo de contaminación
Olor y sabor Compuestos químicos presentes en el agua como los fenoles,
diversos hidrocarburos, cloro, materias orgánicas en
descomposición o esencias liberadas por diferentes algas o
hongos pueden dar olores y sabores muy fuertes al agua,
aunque estén en muy pequeñas concentraciones . las algas a
los minerales dan sabores salados o metálicos, en ocasiones
sin ningún olor.
Temperatura El aumento de la temperatura disminuye la solubilidad de
gases (oxigeno) y aumenta en general, la de las sales.
Aumenta la velocidad de reacciones del metabolismo,
acelerando la putrefacción. La temperatura optima del agua
para beber esta entre 10y 14ºC.
Las centrales nucleares, térmicas y otras industrias contribuyen
a la contaminación térmica de las aguas, a veces de forma
importante.
Materiales suspensión Partículas como arcillas, limo y otras, aunque no lleguen a
estar disueltas son arrasadas por el agua de os maneras: en
suspensión estable (disoluciones coloidales); o en suspensión
que solo dura mientras el movimiento del agua las arrasa. Las
suspendidas coloidalmente solo precipitaran después de haber
Microbiología II 13
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sufrido coagulación o floculación (reunión de varias partículas)
Radiactividad Las aguas naturales tienen unos valores de radioactividad,
debido sobre todo a isótopos del K.
Algunas actividades humanas pueden contaminar el agua con
isótopos radiactivos.
Espumas Los detergentes producen espumas y añaden fosfato al agua
(eutrofización). Disminuye mucho el poder autodepurador ríos
al dificultar la actividad bacteriana. También interfieren en los
procesos de floculación y sedimentación en las estaciones
depuradoras.
conductividad
El agua pura tiene una conductividad eléctrica muy baja .El
agua natural tiene iones en disolución y su conductividad es
mayor y proporcional ala cantidad y características de esos
electrolitos. Por eso se usan los valores de conductividad como
índices aproximado de concentración de solutos. Como la
temperatura modifica la conductividad las medidas se deben
hacer a 20ºC.
Alteraciones químicas
Contaminación que indica
phLas aguas naturales pueden tener pH ácidos por el CO2 disuelto desde la atmósfera o proveniente de los seres vivos; por ácido sulfúrico procedente de algunos minerales, por ácidos húmicos disueltos del mantillo del suelo. La principal sustancia básica en el agua natural es el carbonato calcio que puede reaccionar con el CO2 formando un sistema tampón carbonato/bicarbonato.Las aguas contaminadas con vertidos mineros o industriales pueden tener pH muy ácido. El pH tiene una gran influencia en los procesos químicos que tienen lugar en el agua, actuación de los floculantes, tratamientos de depuración, etc.
Oxigeno disuelto OD Las aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de oxigeno, lo que es fundamental para la vida. Si el nivel de oxigeno disuelto es bajo indica contaminación con materia orgánica, septizacion, mala calidad del agua e incapacidad para mantener determinadas formas de vida
Materia orgánica biodegradable:Demanda bioquímica
de oxigeno
DBO5 es la cantidad de oxigeno disuelto requerido por los microorganismos para la oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable presente en el agua. Se mide a los cinco días. Su valor
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(DBO5) da idea de la calidad de agua desde el punto de vista de la materia orgánica presente y permite prever cuanto oxigeno será necesario para la depuración de esas agua e ir comprobando cual esta siendo la eficacia del tratamiento depurador de una planta.
Materiales oxidables:Demanda Química de oxigeno (DQD)
Es la cantidad de oxigeno que se necesita para oxidar los materiales contenidos en el agua con un oxidante químico (normalmente dicromato potasio en medio ácido). Se determina en tres horas y, en la mayoría de casos, guarda una buena relación con la DBO por lo que es de gran utilidad al no necesitar los cinco días de la DBO . Sin embargo la DQB no diferencia entre materia biodegradable y el resto no suministra información sobre la velocidad de degradación en condiciones naturales
Nitrógeno totalVarios compuestos de nitrógeno son nutrientes esenciales. Su presencia en las aguasEn exceso es causa de eutrofización
El nitrógeno se presenta en muy diferentes formas químicas en las aguas naturales y contaminadas
Fósforo total El fósforo como el nitrógeno, es nutriente esencial para la vida. Su exceso en el agua provoca eutrofización.
El fósforo total incluye distintos compuestos como diversos ortofosfatos, poli fosfatos y fósforo orgánico. L a determinación se hace convirtiendo todos ellos en ortofosfatos que son los que se determinan por análisis químicos
Alteraciones químicas
AnionesClorurosNitratosNitritosFosfatosSulfurosCianurosfluoruros
Indican salinidadIndican contaminación agrícolaIndican actividad bacteriológicaIndican detergentes y fertilizantesIndican acción bacteriológica anaeróbica (aguas negras ,etc.)Indican contaminación de origen industrialEn algunos casos se añaden al agua para la prevención de las caries, aunque es una práctica muy discutida.
CationesSodioCalcio y magnesioAmonioMetales pesados
Indica salinidadEstán relacionados con la dureza del aguaContaminación con fertilizantes y hecesDe efecto muy nocivo; se bioacumulan en la cadena trofica;(se estudian con detalle en el capitulo correspondiente
Compuestos orgánicos los aceites y grasas procedentes de restos de alimentos o
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procesos industriales, automóviles como lubricantes, etc.) son difíciles de metabolizar por las bacterias y flotan formando películas en el agua que dañan a los seres vivos. Los fenoles pueden estar en el agua como resultado de contaminación industrial y cuando reaccionan en el cloro que se añade como desinfectante forman cloro fenoles que son un serio problema por que dan al agua un mal olor y sabor .la contaminación con pesticidas petróleo y otros hidrocarburos se estudia con detalles en los capítulos correspondientes.
Alteraciones biológicas del agua
Alteraciones biológicas del agua Contaminación que indica
Bacterias coniformes Desechos fecales
Virus Desechos fecales restos orgánicos
Animales, plantas, microorganismos diversos eutrofización
Especies inorgánicos
En el agua pueden aparecer contaminantes inorgánicos de muy diversa
naturaleza tanto cationes y aniones inorgánicos disueltos como en estado de
suspensión o coloidal,
Microbiología II 16
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Entre ellos se suele distinguir contaminantes de baja toxicidad y otros de alta
intensidad.
Contaminantes de baja toxicidad
Se trata principalmente de nutrientes de plantas y otros seres vivos, que
aumentan la actividad bioquímica del agua y por tanto inducen un déficit de
oxigeno. Destacan en este apartado los cationes K+, Mg²+, Ca²+, Al³+. Así
como los aniones SO4-², NO-³, PO4-³ y son las fabricas de fertilizantes, granjas
de ganado conservas vegetales, celulosas, etc. Los tipos de industria en los
que se genera la mayor parte de estas sustancias.
Contaminantes de alta toxicidad
En este grupo aparecen como grupo principal los elementos pesados que se
definen como aquellos que tienen una densidad superior a 4.5g/cm³. Son
metales de transición o semi metales del grupo del carbono, del nitrógeno y
oxigeno.
Los elementos metálicos se emplean en la industria en grandes cantidades y
con multitud de finalidades. Por citar solo algunos de los mas importantes:
materiales de construcción y de ornamento (pinturas y revestimientos),
objetos de uso humano (recipientes industriales y domésticos, muebles,
herramientas, menaje domestico, juguetes, armas, máquinas, vehículos, utillaje
agrícola, etc). Baterías de producción de energía eléctrica, catalizadores de
procesos químicos, aditivos (plastificantes, colorantes), pesticidas inorgánicos.
Elementos de gran importancia son por ejemplo el As, Cu, Cd, Pb, Mn, Hg,
Cr, V, W, Al, Fe, Au, Pt, Ti, Sn, Ag, Zn, B, Mo, Ni.
Algunos de estos elementos son bioesenciales a cierta concentración
generalmente muy pequeña manifestándose su toxicidad cuando se eleva la
Microbiología II 17
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concentración de forma artificial, participan en múltiples procesos bioquímicas
como catalizadores formando parte de enzimas.
Estos elementos se encuentran de forma natural en depósitos de subsuelo o la
superficie de donde la humanidad los extrae y procesa, algunos desde hace
miles de años (edad de hierro, edad de bronce) en el curso de los procesos de
extracción
(Minería) elaboración (metalurgia), uso humano y desecho, la distribución
natural de estos elementos es alterada, y son dispersados por la biosfera de
formas generalizada ya que los vertidos son transportados de forma natural,
bien a al forma de agua (arrastre, disolución, lixiviación) o de la atmósfera
(incineración de residuos).
Esto supone un grave factor contaminante por la toxicidad intrínseca de alguno
de ellos y sobre todo por que los elementos no son biodegradables, tan solo
transformables en otras especies como las órgano metálicas, a veces mas
toxicas que las de partida. Al no tener sumideros naturales su concentración en
la superficie de la tierra aumenta de forma inexorable con el paso del tiempo.
Los muchos miles de toneladas de metales que se extraen del subsuelo cada
día acabaran repartidos sobre la biosfera antes o después. La única polución a
este problema es le reciclaje que ya es viables para el caso del aluminio, por
ejemplo Importantes factores económicos frenan posiblemente el desarrollo de
los programas de reciclaje (la minería es un sector industriadle gran
importancia).
Muy breve mente la toxicidad de los metales pesados parar los organismos
vivos vienen dada por su capacidad de formar complejos estables con muchas
biomóleculas alterando así su funcionamiento normal. Muchos de ellos como
el Cd, Pb., HG, tienen afinidad con el S (sus sulfuros son muy insolubles) por lo
que atacan los enlaces (puentes de disulfuro) presentes en las encimas y otras
biomóleculas. También reacción con grupos amino- NH2, carbolitos COOH
dificultando o impidiendo muchos procesos celulares como el transporte de
sustancias a través de la membrana. Estos fenómenos moleculares se
manifiestan en graves trastornos bioquímicas que se traducen en
Microbiología II 18
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enfermedades degenerativas (digestivas, nerviosas, musculares, etc.) mal
formaciones genéticas y eventualmente la muerte también se incluye en este
grupo los compuestos ácidos y básicos responsables de apartar al ph de su
valor normal son sustancias como HCl, HNO3, H2SO4, NH4OH, NaOH ,
arrojadas a la hidrosfera por fabricas de celulosa y papel, industria textil, etc.
Compuestos orgánicos
El creciente empleo de sustancia orgánica sintética supone una carga
contamínate cada vez mayor para el medio hídrico, al ser este el principal
receptor. si se estima que la producción anual de compuestos orgánicos ronda
entre los 100 y 200 millones de toneladas , es fácil asumir que del 20al 40 %
de estas sustancias presentes en aguas naturales tengan un origen
antropogenético
CONTAMINACION DEL AGUA
Contaminación bacterelógica y viral
Fuentes: Aguas contaminadas con bacterias y virus causantes de
enfermedades, las que provienen de la materia fecal.
Tratamiento:
Filtración, remueve la mayor parte de las bacterias y virus patógenos
Cloración del agua tratada, destruye los patógenos remanentes
Control de la calidad bacteriológico y viral
Detección de la calidad bacteriológica (Grupos coliformes) que habitan
en el intestino de los animales de sangre caliente.
Presencia de coliformes se mira como evidencia de contaminación
fecal, aunque el grupo coliformes mismo no es dañino.
Productos químicos tóxicos peligrosos
Microbiología II 19
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Productos sintéticos de la industria química; pesticidas, herbicidas,
insecticidas, etc.
Bifenilos policlorados (BPC)
Usados como medio de intercambio calórico en plantas generadoras.
Muy resistentes al ataque químico o microbiano ( Acumulación en el
ambiente)
Metales pesados tóxicos
Mercurio, cadmio, plomo (gasolinas)
Se han desconocido, en muchas ocasiones, como actúan estos materiales
cuando son descargados en la atmósfera.
Trihalometanos (THM) planta de tratamiento
Material orgánico ------cloro------ THM (potencialmente cancerigeno)
Contaminantes orgánicos
Los contaminantes orgánicos son diferentes a los contaminantes anterior
porque no son tóxicos en si mismos.
Efectos de la descarga orgánica en un río.
OD = Oxigeno Disuelto
Material orgánico: Soluble; Suspendido (sólidos orgánicos)
Fuentes principales de material orgánico: Descargas domesticas e industriales
Remoción del material orgánico en plantas de tratamientos
Sedimentación primaria: Remoción del 60% de sólidos orgánicos, sin remoción
del material orgánico soluble.
Microbiología II 20
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Coloración del efluente secundario: Destrucción de organismos patógenos
(problema formación de THM)
Eutrofización
Eutrofización: Crecimiento excesivo y molesto de algas en lagos,
lagunas, tranques, etc.
Problemas de la eutrofización:
Empeoramiento del uso recreacional del agua.
Problemas para usar dicha agua como fuente de abastecimiento de agua
potable.
La competencia por el consumo de OD, provoca la muerte masiva de peces.
Perdida gradual de actividades como la pesca y los deportes acuáticos.
¿Qué causa la eutrofización?
Los efluentes líquidos de tierra agrícolas y urbanas y los residuos
domésticos e industriales ricos en nutrientes (nitrógeno y fósforo). La
materia orgánica también contribuye.
Fuentes de nitrógeno: Principales aguas residuales y fertilizantes,
algunas algas microscópicas
Principales fuentes de fósforo: Residuos humanos, detergentes y suelos
erosionados de tierras agrícolas.
Tratamiento más efectivo contra la eutrofización
Planta de aguas residuales: Remoción de fósforo
Control de la erosión en la agricultura
Contaminación térmica
Causa principal de contaminación térmica
Uso del agua para condensar el vapor producido por las turbinas de vapor,
generadoras de electricidad.
Efectos adversos
Muerte por exposición a elevadas temperaturas de vida acuática contenida
en agua de enfriamiento.
Aumento en las tasas de metabolismos, mayor consumo de alimento y de
oxigeno disuelto.
Microbiología II 21
UNFV/FISS Microbiología y Toxicología del Agua
OD disminuye al aumentar la temperatura.
Peces pueden sufrir de embolia resultante del desprendimiento de burbujas
de nitrógeno en los vasos sanguíneos.
Métodos de control
Distribución uniforme la carga de calor en un gran volumen de agua.
Usar Torres de Enfriamiento:
Contaminación debida al petróleo
Fuentes de contaminación
Accidentes en procesos de extracción y transporte
Filtraciones naturales desde la tierra al océano
Efectos adversos
Daño a zonas costeras, componentes de bajo punto de ebullición
extremadamente toxico para la vida marina.
El petróleo puede destruir lugares de alimentación y ser directamente
toxico.
Sustancias radioactivas
Fuentes : procesamiento del uranio, laboratorios y plantas de energía
nuclear
Efectos : Altamente peligrosos
PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA
Propiedades misceláneas del agua
Viscosidad relativamente baja, fluye con facilidad
Incompresible, relaciones presión - densidad no son importantes
Disuelve muchas y variadas sustancias
Dependencia de la solubilidad con la temperatura
Microbiología II 22
UNFV/FISS Microbiología y Toxicología del Agua
Las relaciones bioquímicas requieren de agua para su ocurrencia (no
requieren de aire), el agua es rica en vida, el aire es pobre en
organismos vivientes.
Propiedades térmicas del agua
El comportamiento térmico del agua es único en varios aspectos,
debiéndose esto principalmente a que las asociaciones intermoleculares
que forma el agua son inusualmente fuertes.
El agua tiene elevados puntos de ebullición y de fusión para ser una
sustancia de peso molécula tan bajo.
El agua tiene una de las más altas capacidades caloríficas, lo que la
transforma en un sumífero de calor, consecuentemente, grandes masas
de aguas tienen un efecto regulador de la temperatura ambiente.
SUBSTANCIAS INORGANICASmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
Substancias inorgánicas disueltas en aguas
En la naturaleza, el agua adquiere una variedad de constituyentes
inorgánicos mediante el contacto con el ambiente; contacto con la
atmósfera (gases), contacto con la tierra (minerales), y contactos
con ambientes contaminados por el hombre.
En aguas naturales, existen solo siete constituyentes inorgánicos
principales que están presentes en consideraciones elevadas.
Los constituyentes principales son muy importantes porque
estabilizan la cantidad química de las aguas naturales.
pH de las aguas naturales : 7 - 9
pH de océanos : 8 - 8,4
Concentración bajísima de metales pesados tóxicos.
Ambiente adecuado para el crecimiento y proliferación de
organismos acuáticos.
Fuentes de substancias inorgánicas en aguas naturales
Fuentes de gases inorgánicos
Microbiología II 23
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La lluvia disuelve los gases presentes en la atmósfera
Tipos de gases: Nitrógeno, Oxigeno, Dióxido de carbono y Dióxido de Azufre
Ley de Henry (relaciona la concentración de un gas en un líquido con la presión
parcial del gas, cuando el líquido y el gas están en equilibrio)
Constante de la ley de Henry
Depende del tipo de gas
Depende de la temperatura
Concentración de saturación de gases en atmósferas normales a 25ºC
El oxigeno y el nitrógeno disuelto en agua son relativamente poco importante
para influenciar la adquisición de sustancias inorgánicas.
El dióxido de carbono es muy importante en la química y calidad del agua.
Forma ácido carbónico: CO2+ H2O → H2CO3 (ácido débil)
pH de lluvia en presencia de CO2 ≈ 5,6
Importancia del dióxido de azufre
Forma ácido sulfuroso: SO2+ H2O → H2SO3 (ácido fuerte)
pH de lluvia en atmósfera altamente contaminadas tan bajo como 3 ; lluvia
ácida.
Fuentes de iones inorgánicos
Contacto con la lluvia ligeramente ácida con la tierra
Piedra CaCO3 + H2CO3 → Ca2+ + 2HCO-3 (bicarbonato)
Caliza MgCO3 + H2CO3 → Mg2+ + 2HCO-3
KAlSi3O8 + H2CO3 + 4H2O → HAlSiO4 + 2H4SiO4 + K + HCO-3
Feldespato Caolinita Acido
Resultado final : casi todas las aguas naturales contienen principalmente los
cationes Calcio, Magnesio y Sodio y los aniones Bicarbonato, Sulfato y Cloruro.
Concentraciones típicas de iones inorgánicos en aguas superficiales
Microbiología II 24
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Además de los niveles naturales de ion inorgánicos, las aguas
naturales pueden recibir altas concentraciones de ciertos iones
inorgánicos como resultado de actividades industriales, agrícolas y
domesticas.
Efectos de substancias inorgánicas
Efectos de algunos contaminantes inorgánicos sobre la salud
Efectos de las substancias inorgánicas disueltas en la química de las
aguas naturales
- Los iones inorgánicos estabilizan el pH
pH de ríos y lagos : 7.5 - 8.5
pH de agua de mar 8.3 (poca variación)
- La estabilización del pH previene las concentraciones elevadas de
metales pesados.
- La estabilidad del pH se debe a los equilibrios químicos de los
constituyentes principales disueltos (básicamente al equilibrio de las especies
del dióxido de carbono)
Equilibrio de especies carbonatadas
Caso 1: Agua sin contacto con la atmósfera ni con sedimentos
Caso 2: Agua en contacto con la atmósfera, sin contacto con sedimentos
Caso 3: Agua en contacto con la atmósfera y sedimentos
Caso 1: Agua sin contacto con la atmósfera ni con sedimentos
Sistema:
Equilibrios químicos involucrados
- Consideración las relaciones de equilibrio indican que la forma de la especie
carbonatada en el agua depende en gran medida, del pH del agua.
Microbiología II 25
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Caso 2: Agua en contacto con la atmósfera, sin contacto con sedimentos
Sistema:
Equilibrios químicos involucrados
Alcalinidad
La alcalinidad de un agua es una medida de su capacidad para neutralizar
ácidos
Principales iones capaces de neutralizar ácidos: Bicarbonato, Carbonato
Hidroxilo
Definición matemática:
[Alcalinidad] = [HCO-3] + 2[CO2-
3] + [OH-] - [H+]
Cada mol de CO2-3 neutraliza dos moles de H+
Caso 3 : Agua en contacto con la atmósfera y sedimentos
Sistema:
Equilibrios químicos
Si [Ca2+] [CO2-3] > 10-8,3
, la solución esta sobresaturada con respecto con
respecto al carbono de calcio y el exceso precipitará.
Si : Si [Ca2+] [CO2-3] < 10-8,3
, la solución esta subsaturada con respecto al
carbonato de calcio y se disolverá más carbonato de calcio si esta disponible.
Efectos de descargar ácidos
1) Neutralización del ácido:
HCO-3 + H+ → H2O + CO2
2) Restauración del equilibrio del HCO-3
CaCO3(s) + H+ → Ca2+ + HCO-3
Efectos de descargar bases
Microbiología II 26
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1) Neutralización de la base:
H2CO3 + OH- → H2O + HCO-3
HCO-3 + OH- → H2O + CO2-
3
2) Restauración del equilibrio del HCO-3
Ca2+ + CO2-3 → CaCO3(s)
H2CO3 + CO2-3 → 2H CO-
3
Solubilidades de los metales
El pH estable de las aguas naturales es responsable por el hecho que
muchos metales se disuelvan solamente en cantidades de trazas.
Solubilidad de los hidróxidos de metales
Equilibrio del hidróxido de metal
Medida de sustancias inorgánicas en aguas
Existen técnicas estandarizadas detalladas en un manual titulado
Standard Methods For The Examanation Of. Water And Wastewater,
publicado por la American Public Health Association.
Fuentes de materia particulada
Fuentes: Polvo atmosférico removido por lluvias, contacto con la tierra,
fibras de plantas, vegetaciones decadentes, residuos de animales
acuáticos, algas, etc.
La calidad de las aguas superficiales con respecto a sus
concentraciones de materia particulada varía tremendamente con el
tiempo:
- Después de tormentas: Elevada concentración de arena inorgánica
- Verano: Poca arena en suspensión, gran cantidad de algas y
organismos acuáticos.
Efectos de la materia particulada
Efectos adversos de la metería particulada
- El agua parece sucia (provoca repulsión)
- Reduce la penetración de la luz, disminuye la actividad algal
Microbiología II 27
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La materia particulada adsorbe y concentra una gran variedad de
contaminantes en sus superficies:
- Plomo emitido por automóviles
- Bacterias y virus (problema en la desinfección del agua)
- Metales pesados tóxicos.
Medida y clasificación de materia particulada en agua
Clasificación de los sólidos de acuerdo al tamaño
Medida de residuos
- Residuos totales : Evaporación de una muestra de volumen conocido a 103ºC
y pesada del residuo, se usa la temperatura de 103ºC para evitar perdidas por
salpicaduras que ocurren en una solución que hierve rápidamente, y evitar
perdidas de materiales orgánicos que pueden volatilizarse a temperaturas
mayores
- Residuos no filtrante (o suspendidos) : Son retenidos por un filtro con tamaño
de poro de aproximadamente 1μM = 10-3
Los residuos sedimentables sedimentan en 60 minutos
Residuos filtrantes: Pasan a través de un filtro de 1 μM
CALIDAD QUIMICA DEL AGUA, SUBSTANCIAS ORGANICAS
Fuentes de sustancias orgánicas en el agua
Contaminación orgánica : Natural y debida al hombre
Contaminación orgánica natural
Escurrimientos que han estado en contacto con vegetación decayente, con
excremento de animales o con desechos de la vida acuática.
Contaminación debida al hombre:
Efectos de las substancias orgánicas
Tipos de efectos de las substancias orgánicas
Microbiología II 28
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- Algunas son toxicas para los seres humanos y organismos acuáticos
(pesticidas)
- Otras producen olores, sabores, colores y espumas
- La mayoría hace disminuir el nivel de oxigeno disuelto es decir, son
biodegradables.
Substancias orgánicas toxicas
1. Pesticidas
Fuentes: Aplicación directa a aguas superficiales para combatir pestes o
plagas, descarga de aguas servidas o residuos industriales y escurrimientos en
aguas de lluvia o regadío de pesticidas adsorbidos por los suelos.
Ruta de los pesticidas aplicado al suelo: Dado que son prácticamente
insolubles en agua, una cantidad muy pequeña de pesticidas es arrastrada, por
aguas lluvias, hacia aguas subterráneas o superficiales.
El suelo erosionado arrastra consigo el pesticida depositado en él, pudiendo
alcanzar un río o lago.
Los pesticidas sufren de acumulación biológica (bioacumulación)
Como son insolubles en agua, se concentran en los tejidos grasos de los
organismos.
Debido a su toxicidad y a la magnificación biológica, se ha prohibido el uso (en
USA y en Chile) de ciertos pesticidas órgano clorado, tales como el DDT y el
DDD.
2. Otras sustancias orgánicas
Efectos: Inmediatos y a largo plazo (cáncer)
Substancias orgánicas no toxicas que deterioran la calidad estética del agua
- Alquil - Vencen - Sulfonato (ABS; detergentes)
no toxico, produce una gruesa capa de espuma
no biodegradable, perdura tiempos largos
en USA, ahora se usan detergentes a base de sulfonatos de alquilos lineales
(SAL), que son degradables, en vez de basados en ABS
Microbiología II 29
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- Substancias orgánicas causantes de color, sabor y olor
Debido a que los sentidos del gusto y del olfato son extremadamente sensibles,
bastan solamente pequeñas concentraciones de compuestos orgánicos
aromáticos para producir desagrado.
Fenol: Gusto a remedio
Muchas algas: Gusto barroso o terroso
Alga Synura: Olor a pepino
Alga Ameba: Olor a chancheria
3. Substancias orgánicas biodegradables
- Estos compuestos son alimentos para las bacterias Quimoorganotróficas y
para algunos microorganismos superiores (protozoos)
- Los microorganismos mencionados utilizan los compuestos orgánicos como
fuentes de carbono y energía para su desarrollo.
Oxidación aeróbica de la glucosa (objeto obtención de energía)
Reacción:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ENERGIA
Glucosa Aceptador
De electrones
Formación de tejido celular:
C6H12O6 + ENERGIA → (CH2O)N
Tejido celular
Sucesión de especies después de una descarga orgánica
Las bacterias utilizan como alimento el material orgánico descargado
Protozoos y rotiferas se alimentan de bacterias muertas, oxidando parte
del material celular bacteriano para obtener requerimientos energéticos.
Crustáceos se alimentan de protozoos y rotiferas.
En cada sucesión de especies, la materia orgánica se oxida a CO2 y H2O
para producir energía y por lo tanto, el tamaño de la población de las
especies siguientes disminuye debido a que queda menos materia orgánica.
Microbiología II 30
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Auto purificación
Productos orgánicos + O2 ----------------------→ CO2 + H2O
Lamentablemente, la concentración de oxigeno disuelto en las aguas
superficiales es limitada, en el mejor de los casos, el agua puede estar
en equilibrio con la atmósfera y estar saturada de oxigeno.
Dado que la concentración de saturación del oxigeno es pequeña (10 Mg/L),
no se requiere de una gran concentración de substancias orgánicas para
consumirlo completamente
Afortunadamente, existen ciertos mecanismos que le suministran
oxigeno al agua
Re-aeración
Ocurre cuando el contenido de oxigeno disuelto de un curso de agua es
menor que la concentración de saturación, en este caso, el oxigeno
atmosférico tiende a ingresar al agua de modo de restaurar el equilibrio.
- Déficit de oxigeno disuelto = Concentración de saturación - concentración
real de oxigeno disuelto.
- Tasa o velocidad de re-aeración = Función (grado de turbulencia, déficit de
oxigeno disuelto)
Es fundamental que el oxigeno disuelto no sea totalmente consumido
por las substancias orgánicas descargadas a un río, ya que casi todas
las formas superiores de vida acuática requieren oxigeno para
sobrevivir.
Si el contenido de oxigeno cae a cero y el curso se transforma en
anaeróbico, mueren todas las formas acuáticas superiores y se
desarrollan solamente las bacterias anaeróbicas
Oxidaciones anaeróbicas (cualitativas)
- C6H12O6 + NO-3 → CO2 + H2O + NH3 + N2 + ENERGIA
- C6H12O6 → 3CH4 + 3CO2 + ENERGIA
Microbiología II 31
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Productos finales de la oxidación anaeróbica
- Metano (energía)
- CO2
- Amoniaco
- Acido sulfhídrico
Forma sulfuros metálicos insolubles, generan color negro
Escapa a la atmósfera y genera un olor a huevo podrido
Medida de las substancias orgánicas en el agua
Determinación de compuestos orgánicos tóxicos, existen métodos
analíticos específicos para cada sustancia
Métodos usados para establecer la cantidad total de substancias
orgánicas presentes en el agua:
1. Carbono Orgánico Total (COT)
Medición:
Una vez calibrado el instrumento, el COT se puede determinar en pocos
minutos.
Desventajas: El COT no proporciona ninguna información respecto del estado
de oxidación o del grado de biodegradabilidad de la materia orgánica, es decir,
muestras con idéntico COT pueden ejercer un muy diferente efecto.
Interpretación: el COT es una medida del contenido de carbono y no de la
demanda de oxigeno del material orgánico.
2. Demanda Química de Oxigeno (DQO)
- Medida de mayor utilidad que el COT
- Medida indirecta de la concentración de material orgánico en función de la
cantidad de oxigeno requerido para oxidarlo completamente en forma química
Medición
- Oxidación de materia orgánica
Microbiología II 32
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Relación DQO - COT
- DQO/COT alta: Compuestos orgánicos están reducidos (alta energía
disponible)
- DQO/COT baja: Compuestos orgánicos están oxidados (baja energía
disponible)
Desventaja de la DQO
- En general, en una muestra hay compuestos orgánicos que, aunque son
oxidados por el dicromato de potasio no son biodegradables y, por lo tanto, no
son oxidados al ser descargados en un río, normalmente la DQO sobreestima
el monto de oxigeno que se utilizaría en un río
- Ocasionalmente, lo contrario también ocurre, por ejemplo, algunos alcoholes
no son oxidados por el dicromato y si por los microorganismos.
- La DQO, no entrega ninguna información acerca de la tasa a la cual va ha
ocurrir la oxidación bioquímica en el curso receptor.
3. Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO)
- Simula el proceso bioquímico que ocurre en el curso de agua
- Entrega resultados tanto en la cantidad de material biodegradable como
en su tasa de oxidación
Medición:
Descripción matemática de la DBO
- Oxidación bioquímica de la materia orgánica sigue una cinética de primer
orden → Tasa de oxidación de la materia orgánica es proporcional a la
cantidad de materia orgánica que aun queda por oxidar
DC/dT = -KC donde:
C = Concentración de sustancia orgánica presente
K = Constante de velocidad
T = Tiempo
- Consideraciones
Cantidad de oxigeno utilizada en cualquier instante (DBO ejecutada:
YT) es una medida de la materia orgánica que ha sido oxidada (C0 - C)
Microbiología II 33
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Cantidad de oxigeno aun necesaria (DBO no ejecutada LT) es una
medida del material orgánico presente (C)
Luego:
Relación DBO - DQO
- DBO/DQO alta: Gran proporción material biodegradable (O2 disponible)
- DBO/DQO baja: Pequeña proporción material biodegradable (poco O2 )
Cuadro de enfermedades por patógenos contaminantes de la aguas
Tipos de
microorganismos
enfermedades síntomas
Bacterias Cólera Diarreas y vómitos intensos.
Deshidatracion frecuente es
mortal sino se trata
adecuadamente
Bacterias Tifus Fiebre diarrea y vomito.
Inflamación del vaso del instentino
Bacterias Disentería Diarrea . Raramente es mortal en
adultos, pero produce la muerte
de muchos niños en países poco
desarrollados
Bacterias Gastroenteritis Nauseas y vómitos. Dolor en el
aparato digestivo. Poco riesgo de
muerte
Virus Hepatitis Inflamación del hígado e ictericia.
Puede causar daños permanentes
Microbiología II 34
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en el hígado
Virus Poliomielitis Dolores musculares intensos.
Debilidad , temblores , parálisis ,
puede ser mortal
Protozoos Disentería
amebiana
Diarrea severa, escalofríos y
fiebre . Puede ser grave si no se
trata.
gusano esquistosomiasis Anemia y fatiga continua
¿Qué son los microorganismos?
Todas las criaturas vivientes están formadas por células. Las células son unas
muy pequeñas unidades básicas de la vida. Son las estructuras mas pequeñas
capaces de realizar los procesos básicos de la vida, tales como absorción de
nutrientes y expulsión de desechos. Las células solo se pueden observar al
microscopio.
Los microorganismos son organismos normalmente formados por una sola
célula.
Debido a esto, a veces se les denomina “organismos unicelulares”.
Son tan pequeños que los humanos no los podemos visualizar. Solo los
podemos ver a través de un microscopio, mediante el cual las células son
agrandadas enormemente.
Al principio, los microorganismos no eran vistos como un tipo diferente de
organismo. Los microorganismos que realizaban fotosíntesis) eran incluidos en
el reino vegetal, y los microorganismos que ingerían alimentos eran situados en
el reino animal. Sin embargo, en el siglo XIX, los científicos identificaron una
amplia variedad de microorganismos con diversas estructuras celulares,
estructuras internas muy específicas, y patrones de reproducción muy
específicos que les hicieron darse cuenta de que estos organismos no
pertenecían a los reinos vegetal ni animal.
¿Qué tipos de microorganismos existen?
Microbiología II 35
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Los microorganismos se clasifican según sus características celulares, de la
misma forma que los vegetales y los animales. Existen dos tipos de
microorganismos. El primer tipo es el organismo Eucarionte (protista). La
mayoría de los organismos son Eucariontes, lo que básicamente significa que
las células por las que están formados contienen núcleo y otras partes internas
rodeados por membrana. El segundo tipo de microorganismos es el
microorganismo Procarionte (monera). Las células Procariotas están rodeadas
de una membrana, pero no contienen núcleo ni otras partes internas
(orgánulos), al contrario que las células Eucariotas.
Monera y protistas
Los monera son las bacterias y cianobacterias. Son organismos Procariontes
unicelulares, como mencionamos anteriormente. Las bacterias son muy
importantes para otros organismos, porque descomponen la materia orgánica.
Durante este proceso se forman nutrientes, que son reutilizados por los
vegetales y animales. Algunas de las bacterias que viven en el suelo pueden
causar enfermedades, pero la mayoría de ellos son bastante útiles ya que
ayudan a los animales a descomponer los alimentos en su cuerpo. Las
bacterias difieren de otros tipos celulares en el hecho de que no tienen núcleo.
En los vegetales y animales es allí donde se encuentra el ADN (información
genética). En las bacterias el material genético flota dentro de la célula. Se
reproducen copiando primero su ADN y luego realizando la división celular.
Las bacterias tampoco tienen orgánulos rodeados de membrana, tales como
las mitocondrias, las estructuras celulares implicadas en el metabolismo
energético.
Las células bacterianas son tan pequeñas que los científicos las miden en
unidades llamadas micrómetros (µm), una millonésima de metro. Una bacteria
promedio mide alrededor de un micrómetro.mmmmmmmmmmmmmmmmmm
Las bacterias tienen diferentes tipos de apariencia, tales como bacterias
esféricas (cocos) y filamentosas (bacilos).
Los protistas son microorganismos eucariontes unicelulares, como hemos
mencionado anteriormente. Algunos ejemplos son las amebas, las diatomeas,
las algas y los protozoos. Éstos pueden ser un peligro para la salud humana y
Microbiología II 36
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animal, ya que ciertos protistas pueden ocasionar enfermedades, tales como
la malaria o la enfermedad del sueño. Hay una gran variedad de protistas, y
habitan diferentes ambientes; agua dulce, agua salada, suelos, y el tracto
intestinal de los animales, donde llevan a cabo procesos digestivos decisivos.
Muchas especies de protistas son capaces de producir sus propios nutrientes
mediante el proceso de la fotosíntesis y muchos protistas también pueden
moverse por sí mismos. Los protistas varían enormemente en forma y tamaño;
el alga verde Nanochlorum mide solamente 0.001 mm de largo, pero las
laminarias pueden crecer hasta los 65 m de largo o más.
¿Qué microorganismos acuáticos provocan enfermedades?
A veces se pueden encontrar en el agua potable microorganismos causantes
de enfermedades. Sin embargo, como hoy en día el agua potable es
meticulosamente desinfectada, las enfermedades provocadas por
microorganismos son raramente causadas por beber agua.
Las personas que nadan en las piscinas encontrarán que el agua en el que
nadan está desinfectada con cloro, ozono, UV o dióxido de cloro. Pero hay
personas que nadan en el exterior en aguas superficiales todos los años. Estas
son las personas mas susceptibles de contraer infecciones bacterianas e
infecciones causadas por otros microorganismos, porque los microorganismos
a menudo acaban en las aguas superficiales a través de vertidos industriales y
excrementos animales. Los nadadores de espacios exteriores deben ser
cuidadosos y leer los carteles situados en las orillas, porque el agua en la que
pretenden nadar puede estar infectada, por ejemplo con el botulismo.
Hay varias bacterias y protozoos que pueden provocar enfermedades cuando
están presentes en aguas superficiales.
Las bacterias no solo pueden provocar enfermedades cuando entran en el
cuerpo humano a través de los alimentos, las aguas superficiales también
pueden ser una fuente importante de infecciones bacterianas. El la siguiente
tabla puede ver varias bacterias que se pueden encontrar en aguas
superficiales, y las enfermedades que causan cuando son ingeridas en grandes
cantidades, junto con los síntomas.
Microbiología II 37
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Bacteria Enfermedad/infección Síntomas
Aeromonas EnteritisDiarrea muy líquida, con
sangre y moco
Campylobacter jejuni Campilobacteriosis
Gripe, diarreas, dolor de
cabeza y estómago,
fiebre, calambres y
náuseas
Escherichia coli
Infecciones del tracto
urinario, meningitis
neonatal, enfermedades
intestinales
Diarrea acuosa, dolores
de cabeza, fiebre, uremia
homilética, daños
hepáticos
Plesiomonas
shigelloidesPlesiomonas - infección
Náuseas, dolores de
estómago y diarrea
acuosa, a veces fiebre,
dolores de cabeza y
vómitos
Salmonella typhi Fiebre tifoidea Fiebre
Salmonella sp. Salmonelosis
Mareos, calambres
intestinales, vómitos,
diarrea y a veces fiebre
leve
StreptococcusEnfermedad (gastro)
intestinal
Dolores de estómago,
diarrea y fiebre, a veces
vómitos
Vidrió El Tor (agua dulce) Cólera (forma leve) Fuerte diarrea
Los protozoos se pueden acumular en ciertas partes del cuerpo, después de
haber penetrado en el cuerpo humano. Las acumulaciones se llaman cistos.
Debido a su naturaleza parasitaria, los protozoos pueden provocar diferentes
enfermedades.
Microbiología II 38
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En esta tabla puede ver diversos protozoos que se pueden encontrar en aguas
superficiales, y las enfermedades que causan cuando son ingeridos en grandes
cantidades, junto con los síntomas.
Microorganismo Enfermedad Síntomas
Ameba Disentería ameboidea
Fuerte diarrea, dolor de
cabeza, dolor abdominal,
escalofríos, fiebre; si no se
trata puede causar
abscesos en el hígado,
perforación intestinal y
muerte
Cryptosporidium parvum Criptosporidiosis
Sensación de mareo,
diarrea acuosa, vómitos,
falta de apetito
Giardia Giardiasis
Diarrea, calambres
abdominales, flatulencia,
eruptos, fatiga
Toxoplasm gondii Toxoplasmosis
Gripe, inflamación de las
glándulas linfáticas
En mujeres embarazadas
aborto e infecciones
cerebrales
¿Cómo eliminamos del agua los microorganismos dañinos?
Para eliminar del agua los microorganismos dañinos solemos usar
desinfectantes. Algunos ejemplos de desinfectantes son cloro, UV, ozono (O3) y
Microbiología II 39
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dióxido de cloro (ClO2). Existen unas cuantas ventajas y desventajas diferentes
entre las diversas técnicas de desinfección, como se muestra en nuestra
página de desinfección. Los compuestos químicos que son dañinos para cierto
tipo de microorganismos se utilizan a menudo para eliminarlos. Estos
compuestos químicos son conocidos como biocidas, porque son mortales para
los microorganismos.
¿Cómo se pueden utilizar los microorganismos durante el tratamiento del
agua?
Los microorganismos se pueden utilizar para descomponer contaminantes en
aguas residuales. Este tipo de tratamiento de agua se denomina tratamiento
biológico del agua. Durante el tratamiento biológico del agua los
microorganismos descomponen la materia orgánica del agua, nitratos y
fosfatos. Esta es una breve explicación de como funcionan esos procesos de
tratamiento biológico del agua.
Eliminación de materia orgánica
La purificación biológica del agua se lleva a cabo para disminuir la carga de
compuestos orgánicos disueltos. Los microorganismos, principalmente las
bacterias, realizan la descomposición de estos compuestos. Hay dos
categorías principales de tratamiento biológico: tratamiento aeróbico y
tratamiento anaeróbico. El tratamiento aeróbico del agua significa la
descomposición de materia orgánica que necesita oxígeno durante su proceso
de descomposición. El tratamiento anaeróbico del agua significa
descomposición de materia orgánica por medio de microorganismos que no
usa oxígeno. oxígeno.
En los sistemas aeróbicos el agua es aireada con aire comprimido (en algunos
casos con solamente oxígeno), mientras que los sistemas anaeróbicos
funcionan bajo condiciones libres de oxígeno.
Eliminación de amoniaco y nitratos
La eliminación de amonio y nitratos es bastante compleja. Es un proceso de
tratamiento del agua que necesita conversión tanto aeróbica como anaeróbica
para eliminar los contaminantes. eliminarloscontaminantes.
Microbiología II 40
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En la fase de conversión aeróbica hay dos especies bacterianas implicadas.
Primero, las bacterias Nitrosomonas convierten el amoniaco en nitrito.
Segundo, las bacterias Nitrobacter convierten los nitritos en nitratos. Estos dos
procesos juntos son comúnmente conocidos como el proceso de nitrificación.
Después de eso, las bacterias anaeróbicas entran a actuar. Estas bacterias
convierten los nitratos en nitrógeno gaseoso atmosférico. Este proceso se
llama desnitrificación. La desnitrificación es realizada por con muchas bacterias
anaeróbicas, tales como Achromobacter, Bacillus y Pseudomonas. La
primera fase de la desnitrificación es el proceso inverso a la nitrificación, vuelve
a transformar el nitrato en nitrito. La segunda fase de la desnitrificación
transforma el nitrito en nitrógeno gas. Este gas puede ser liberado a la
atmósfera sin causar daños ambientales.
Eliminación de fosfatos
Los fosfatos pueden ser eliminados de las aguas residuales por una bacteria
aeróbica (oxígeno-dependiente), llamada Acinetobacter. Esta bacteria acumula
polifosfatos en los tejidos celulares celulares.
Acinetobacter puede absorber una mayor cantidad de fosfatos de la que
necesita para su síntesis celular. La cantidad extra de fosfatos es almacenada
en las células en forma de polifosfatos. mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
El almacenamiento de polifosfatos hace que las Acinetobacter sean capaces de
sobrevivir temporalmente en circunstancias anaeróbicas. Cuando las
Acinetobacter residen en una zona anaeróbica en las aguas residuales,
absorbe ácidos grasos y los almacena como sustancias de reserva. Durante
este proceso, los polifosfatos se descomponen para obtención de energía,
haciendo que se liberen fosfatos en la zona aeróbica. Cuando las Acinetobacter
entran en la zona aeróbica absorben fosfatos y los almacenan en forma de
polifosfatos en los tejidos celulares. Esto hace que el contenido en fosfatos del
agua residual disminuya.
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Microbiología II 42
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Sector y actividades relacionadas con la salud
Repercusiones para la salud
Medidas preventivas y correctivas
Recursos hídricos
Aspectos problemáticosAvances de gran escala, lanificados/manejados en forma adecuada.
Desarrollo inadecuado del abastecimiento de agua y creciente demanda que lleva al saneamiento de acuíferos salinizacion y sobre carga de los abastecimientos superficiales.
Salinidad del agua degradada por contaminación biológica, química y térmica
Un abastecimiento de agua potable para beber y para higiene es una necesidad directa para la salud, el abastecimiento para la agricultura y la industria es requerimiento indirecto.
Cambios en las poblaciones de vectores, aumento de enfermedades transmitidas por el agua.Escasez local y regional de agua necesaria para el saneamiento e higiene, para beber y el desarrolló económico.
Epidemias y brotes de diarreas y otras enfermedades transmitidas por el agua.
Abastecimiento deteriorados realimentos acuáticos
Mejorar el manejo de recursos hídricos.Fortalecer la lucha contra los vectores.Fijar políticas de precios adecuadas y justas .ampliar/mantener infraestructura de abastecimiento/saneamiento/tratamiento.Prevenir y reducir la contaminación.Educar al consumidores el uso adecuado y en la higiene personal/hogareña
Microbiología II 43
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AGUAS EMBOTELLADAS
ESTADO MICROBIOLOGICON GENERAL.
ORIGENDE LOS ORGANISMOS EN EL AGUA EMBOTELLADA
Staphylococcus
Epidermis y Stap.hominis.
PRINCIPALES CLASES DE MICROORGANISMOS EN EL AGUA
EMBOTELLADORA
a)Microflora autóctona
Gram.-negativas : Pseudomonas, Acinetobacter ,Alcaligenes ,
Flavocterium
Gram.-positiva: Micrococcus, bacillus
b)Patógeno enterico e indicadores fecales
Echerichia coli.
c)Aeromonas
d)Pseudomonas
e)Protozoos
EL AGUA EMBOTELLADA Y LA SALUD PUBLICA
EXAMEN MICROBIOLOGICO DE LAS AGUAS EMBOTELLADAS
Microbiología II 44
UNFV/FISS Microbiología y Toxicología del Agua
b)Patógena enterico e indicadores fecales
Con la excepción del aislamiento del vidrio cholerae en una epidemia, no
se conoce ningún otro caso en el que se halla detectado la presencia de
patógenos entericos en el agua embotellada. En el mundo industrializado,
los microorganismos indicadores fecales también parecen estar ausentes, o
únicamente presentes en una proporción de muestra muy baja. Durante el
control biológico rutinario se aíslan a veces miembros de la familia
Enterobacteriaceae, pero son sepas ambientales que no suponen un peligro
para la salud publica .Los microorganismos indicadores incluyendo a
Escherichia coli, aparecen con una frecuencia relativamente altas en el agua
embotellada en loas países industrializados. Esto indica la presencia de
contaminación fecal en el agua y que no se realizo un tratamiento
antibacteriano eficaz
Bacterias aisladas de aguas atribuidas ala flora autóctona
Bacterias Gram. negativas Acinetobacter Cytophaga
Alteromonas Hafnia
Enterobacter Moraxella
Flavobacterium Xanthomonas
Pseudomonas
Alcaligenes
Bacterias Gram. positivas Arhobacter Bacilus
Corineformes
Micrococcus
Streptomyce
Microbiología II 45
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En general, para el análisis de las aguas embotelladas se utilizan los métodos y
los medios de cultivo estándar. Sin embargo hay algunas discrepancias en
relación a la temperatura de incubación y el medio de cultivo mas adecuados
para la determinación del número de viables totales.
Métodos para el recuento de bacterias en el agua embotellada
Recuento de viables totales Agar de recuento en placa a dilución
1/10:5dias, 20-22ºC
Agar de recuento en placa: 2 días, 38ºC
Coliformes Filtración en membranas usando caldo de
membrana laurel sulfato: 4 horas 30ºC, 14
horas , 37+- 0.5ºC
Escherichia coli Filtración en membrana usando caldo de
membrana laurel 4h, 30ºC; 14h, 44+-0.25ºC
Estrepcoccus fecales (enterococcus) Filtración en membrana usando medio para
enterococcus ( medio slanetz & bartley
ácida –glucosa): 48h, 37ºC; 44h, 44-45ºC
Clostridios sulfito-reductores y
clostridium perfringens
Muestra pausterizada 75ºC durante 10m.
técnica del numero mas probable utilizando
medio diferencial reforzado para clostridium
perfringes se detecta mediante resiembra de
los presuntos clostridios de leche3 – tornasol
y examinando en los tubos incubados la
formación de un coagulo hinchado y
deshilachado por la abundante producción de
gas
Pseudomonas spp Medio cefaloridina - fucidina –cetrimida. 48h
25-30ºC
Microbiología II 46
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El aislamiento de microorganismos a partir del agua se favorece incubando a
bajas temperaturas. Se utilizan de temperaturas de intubación tan bajas como
10ºC en combinación con tiem pos tan largos como 28 días.
BEBIDAS NO ALCOHOLICAS
ANALISIS QUIMICOS DE LAS BEBIDAS REFRESCANTES
PROBLEMAS MICROBIOLOGICOS ASOCIADOS CON LAS BEBIDAS
REFRESCANTES
FUENTES DE MIROOGANISMOS EN LAS BEBIDAS REFRESCANTES
LAS BEBIDAS REFRESCANTES COMO MEDIO PARA LOS
MICROORGANISMOS
EFECTO DEL TRATAMIENTO TERMICO
MICROORGANISMOS RESPONSABLES DE LA ALTERACION DE
LAS BEBIDAS REFRESCANTES
- bacterias Ácidas Acéticos (acetobacteriaceae)
- Bacterias Ácidas lácticas
- Mohos
- Levaduras
- Zynomonas
- Otras bacterias
METODOS MICROBIOLOGICOS
- Métodos de cultivo
- Métodos microscópicos
- Métodos rápidos
Microbiología II 47
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