Presencia de arsénico y coliformes en agua potable del municipio de Tecuala, Nayarit, México
Presence of arsenic and coliforms in drinking water from Tecuala, Nayarit, México
Daniel MORA–BUENO1, Luz del Carmen SÁNCHEZ–PEÑA2, Luz María DEL RAZO2, Cyndia Azucena GONZÁLEZ–ARIAS1, Irma Martha MEDINA–DÍAZ1, María de Lourdes ROBLEDO–MARENCO1 y Aurora Elizabeth ROJAS–GARCÍA1*
1 Secretaría de Investigación y Posgrado, Universidad Autónoma de Nayarit. Ciudad de la Cultura Amado Nervo, Tepic, Nayarit. C.P. 63155, México. *Autor responsable; aerg81@gmail.com.
]]> 2 Departamento de Toxicología, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, Instituto Politécnico Nacional. Av. Instituto Politécnico Nacional 2508, Col. San Pedro Zacatenco, México, D.F. 07360, México.
Recibido noviembre 2010,
aceptado enero 2012
RESUMEN
Se determinaron las concentraciones de arsénico total (AsT) y la presencia de coliformes totales y fecales en agua potable del municipio de Tecuala, Nayarit, México. La determinación de AsT se realizó por espectrofotometría de fluorescencia atómica, por generación de hidruros; la detección de coliformes totales y fecales se realizó con la técnica del número más probable (NMP). De acuerdo a los resultados obtenidos, la concentración media de AsT en la cabecera municipal de Tecuala fue de 15.82 µg/L, en el ejido de Atotonilco de 19.88 µg/L, en Pajaritos de 21.49 µg/L, en Quimichis de 17.80 µg/L y en Playas de Novillero de 19.79 µg/L. Aunque las concentraciones de AsT en el agua potable del municipio de Tecuala, Nayarit, se encuentran dentro del límite establecido por las Normas Oficiales Mexicanas (25 µg/L), rebasan el límite establecido por la Organización Mundial de la Salud, que establece un máximo de 10 µg/L. La concentración de coliformes en el agua procedente de los pozos 1 y 3 fue de 180 NMP/100 mL y de 43 NMP/100 mL para el agua del pozo 2. La presencia de coliformes totales y fecales, sugiere la infiltración de aguas negras lo que podría incrementar los niveles de arsénico disuelto. Los resultados de este estudio servirán como antecedente sanitario de la calidad del agua de los pozos que abastecen el municipio de Tecuala, Nayarit.
Palabras clave: arsénico, coliformes, agua potable.
ABSTRACT
]]> Total arsenic concentrations (tAs) and the presence of total and fecal coliforms in drinking water from Tecuala, Nayarit, Mexico, were determined. The presence of tAs was analyzed by means of hydride generation atomic fluorescence spectrometry. Total and fecal coliforms were determined through the Most Probable Number (MPN) method. According to the results, the mean concentration of tAs in Tecuala was 15.82 µg/L, in Atotonilco 19.88 µg/L, in Pajaritos 21.49 µg/L, in Quimichis 17.80 µg/L, and in Playas de Novillero 19.79 µg/L. The tAs concentrations in drinking water from Tecuala, Nayarit, are within the limit set by the Mexican official standards (25 µg/L); still, they are over the limit established by the World Health Organization (10 µg/L). The concentration of coliforms in water from wells 1 and 3 was 180 MPN/100 mL and 43 MPN/100 mL for well water 2. The presence of total and fecal coliforms, suggest the infiltration of sewage which could increase the levels of dissolved arsenic. The results of this study will serve as an antecedent of the water quality in Tecuala, Nayarit.Key words: arsenic, coliforms, potable water.
INTRODUCCIÓN
Las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) definen como agua potable para uso y consumo humano aquélla que no contiene contaminantes, sea éstos químicos o agentes biológicos, y que causen algún efecto nocivo al ser humano (SECOFI 2001). Por otra parte, debe cumplir con las características básicas del agua: que sea incolora, inodora e insípida. Para cumplir con estas premisas, el agua debe someterse a rigurosos controles para verificar su calidad (SECOFI 1986).
El arsénico (As) es un elemento presente en la corteza terrestre y distribuido en el ambiente a través de procesos naturales y algunas actividades antrópicas. Existe tanto en forma inorgánica como orgánica (USEPA 2006). La contaminación de aguas subterráneas por sales de As inorgánico (Asi) origina lo que se conoce como hidroarsenicismo regional endémico. Se ha estimado que más de 100 millones de individuos en el mundo están expuestos a concentraciones elevadas de Asi a través del agua de bebida proveniente de pozos profundos (Mukherjee et al. 2007). La concentración de Asi en el agua es variable y probablemente dependa de sus formas presentes en el subsuelo (WHO 2001).
En fase acuosa, el As se encuentra principalmente en forma de Asi; forma precipitados insolubles con varios elementos como calcio, azufre, bario, aluminio y flúor, lo que disminuye la biodisponibilidad de los compuestos de As en el agua (ATSDR 2007, Regmi et al. 2007).
Se ha determinado la presencia de As en agua subterránea de varios países como Argentina, Bangladesh, India, Pakistán, Mongolia, Tailandia, China, Chile, Estados Unidos, Canadá, Hungría y México, entre otros. En cuanto a la concentración de As en agua potable en México, ésta se encuentra por arriba de la NOM en varias regiones, especialmente en áreas ubicadas en el centro y norte del país (Del Razo et al. 1990, 1993; Gómez–Arroyo et al. 1997). En Sonora las concentraciones reportadas de As encontradas en agua para beber en los municipios de Magdalena, Caborca, Etchoja y Hermosillo son de 117, 67, 51 y 305 µg/L, respectivamente (Wyatt et al. 1998). En Hidalgo se han encontrado concentraciones de As en agua de beber entre 9 y 378 µg/L (Valenzuela et al. 2007).
La vía y el grado de absorción de As dependen de la forma química en que se encuentre (ATSDR 2007). En general, las especies arsenicales se acumulan en órganos muy irrigados como son hígado, riñón, pulmón y vejiga; en menor proporción se acumula en tejidos ricos en lípidos como el adiposo y el cerebro (Hughes et al. 2000, Rodríguez et al. 2005, Paul et al. 2007). Por su semejanza química con el fósforo, el As también puede depositarse en huesos y dientes, por lo que el organismo puede retenerlo por largos periodos (ATSDR 2007).
En humanos, así como en muchos mamíferos, la biotransformación del Asi se realiza principalmente en el hígado y se lleva a cabo mediante una serie de reacciones de reducción y metilación oxidante (Waters et al. 2004, Regmi et al. 2007).
]]> La intoxicación aguda con As por vía digestiva se manifiesta con un cuadro gastrointestinal de tipo coleriforme: dolores abdominales, vómitos, diarreas profusas y deshidratación (Suárez–Solá et al. 2004). En intoxicaciones graves puede desencadenar un cuadro de choque secundario a la vasodilatación y depresión miocárdica. Las alteraciones al sistema nervioso central aparecen en forma de letargia, delirio, convulsiones y coma (Heck et al. 2007, Hick et al. 2007).El As se ha clasificado como un compuesto cancerígeno dentro del grupo IA (carcinógeno para el humano) debido a la evidencia de sus efectos adversos sobre la salud (ATSDR, 2007). Sus mecanismos de acción como carcinógeno aún no han sido totalmente dilucidados, pero se ha descrito que actúa indirectamente sobre el ADN (Hick et al. 2007).
Por otro lado, más de la mitad de la población mundial consume agua contaminada con bacterias patógenas de origen fecal, causantes de enfermedades que van desde gastroenteritis leve hasta casos graves de disentería, cólera y fiebre tifoidea (OMS 1985).
Algunos microorganismos patógenos pertenecientes a los generos Shigella, Salmonella y Vibrio, entre otros, llegan a ser fuentes potenciales de infecciones severas en forma directa, especialmente cuando el agua es utilizada para fines recreativos. También pueden ser fuentes potenciales indirectas cuando están presentes en otros organismos que son consumidos por el hombre, como son pescados, crustáceos y moluscos (Becerra Tapia y Botello 1995).
Nayarit es uno de los estados mexicanos que presenta los mayores índices de enfermedades infectocontagiosas. El sistema de vigilancia epidemiológica, de la Secretaría de Salud, señala que Nayarit ocupó el primer lugar en enterobiasis en 2008, con una incidencia de 71.87 por cada 100 000 habitantes (CENAVECE 2010). La enterobiasis, al igual que otras enfermedades, se encuentra estrechamente relacionada con la calidad microbiológica del agua para consumo humano. Ante la dificultad que representa la detección de todas las bacterias patógenas, la opción ha sido detectar las bacterias que están presentes normalmente en las heces de seres humanos y animales de sangre caliente, a las que se denomina bacterias indicadoras de contaminación fecal (SECOFI 1987). Para el control de la potabilidad del agua se incluyen, en el análisis de laboratorio, pruebas de cuenta de bacterias mesofílicas aerobias y la estimación del número más probable (NMP) de organismos coliformes totales y fecales. Los coliformes son organismos capaces de crecer en un medio aeróbico a 37±1 °C en un medio de cultivo líquido lactosado con producción de ácido y gas dentro de un periodo de 48 h (SECOFI 1987). Este grupo comprende a todos los bacilos Gram negativos que fermentan lactosa; está conformado por cuatro géneros principales: Escherichia, Enterobacter, Citrobacter y Klebsiella (COFEPRIS 2006).
Para considerar que el agua es potable, desde el punto de vista bacteriológico, deberá dar como resultado menos de 200 colonias de bacterias mesofílicas aerobias por mL de muestra, un máximo de dos organismos coliformes totales en 100 mL de muestra y no contener organismos coliformes fecales en 100 mL de muestra (Flores–Abuxapqui et al. 1995).
En cuanto al As, no existen antecedentes o estudios que refieran su presencia en la zona de estudio, por lo que el objetivo de esta investigación fue realizar un muestreo puntual para la determinación de los niveles de AsT y la presencia de organismos coliformes en muestras de agua potable del municipio de Tecuala, Nayarit.
MATERIALES Y MÉTODOS
Sitio de estudio
]]> El municipio de Tecuala se localiza en la parte norte del estado de Nayarit, entre los paralelos 22° 14' y 22° 34' de latitud norte y los meridianos 105° 14' y 105° 45' de longitud oeste. Limita al norte con el estado de Sinaloa y el municipio de Acaponeta, al sur con los municipios de Santiago Ixcuintla y Rosamorada, al oriente con el municipio de Acaponeta y al poniente con el Océano Pacífico. La pesca es la principal actividad económica, además de tener importantes áreas agrícolas (65 % del territorio) y ganaderas. Cuenta con 89 ejidos y una cabecera municipal. La población total es 336 403 habitantes (INAFED 2005).Muestreo
El municipio de Tecuala cuenta con tres pozos para abastecer de agua a las comunidades que lo conforman; el primero surte a la cabecera municipal (Tecuala) y los otros dos a los ejidos costeros de Atotonilco, Pajaritos, Quimichis y Novillero. En noviembre de 2009 se realizó un muestreo puntual en el que se colectó agua de los tres pozos. La toma de muestras se llevó acabo de acuerdo a las especificaciones de la NOM–014–SSA1–1993 (SSA 1994).
Se tomaron 74 muestras de agua intradomiciliaria: cuarenta se obtuvieron de la cabecera municipal de Tecuala, diez de los ejidos de Atotonilco, Pajaritos y Quimichis, y cuatro del ejido de Playas de Novillero. Para ubicar cada sitio de muestreo se utilizó el sistema de posicionamiento global (GPS) marca ETREX Garmin modelo 21508791 (Fig. 1).
Determinación de Asi por espectrofotometría de fluorescencia atómica
De cada una de las muestras se tomó una alícuota de 1 mL. El AsiV se redujo a AsiIII con 200 µL de solución de yoduro de potasio/ácido ascórbico. Posteriormente se agregaron 3 mL de HCl concentrado y se aforó a 10 mL con agua desionizada; se agitó y se dejó reposar 30 minutos a temperatura ambiente.
Posteriormente se hizo reaccionar con borohidruro de sodio para generar la arsina correspondiente. Se utilizó argón como gas acarreador y la flama se generó con hidrógeno gaseoso. La luz emitida se detectó con la lámpara de As a 193.7 nm y la cuantificación se realizó en un equipo de espectrofotometría de fluorescencia atómica Millennium Excalibur PSA 10055 (PSA Analytical, England). Para el análisis se utilizó el software PSA millenium.
Control de calidad
]]> En cada serie de trabajo se utilizó un estándar de referencia NIST SRM 1643e (National Institute of Standards & Technology, Standard Reference Materials) con concentración certificada de 60.45 ± 0.72 µg/L para evaluar la exactitud de la determinación de AsT. Todas las muestras y los estándares se analizaron por duplicado; las muestras en las cuales se obtuvo un coeficiente de variación mayor a 5 % se analizaron nuevamente. En cada lote de muestras se incluyó el estándar de agua; con los valores obtenidos de esta muestra se evaluó la exactitud, que estuvo entre 94 y106 %, mientras que la precisión fue > 90 % en muestras por duplicado.Determinación de coliformes totales y fecales por el método NMP
Las muestras de agua se tomaron en frascos estériles que contenían 0.1 mL de solución de tiosulfato de sodio a 10 % para cada 120 mL de muestra y se protegieron de la luz (SSA 1995).
Para cuantificar coliformes totales se utilizó la técnica de tubos múltiples de fermentación (NOM–110–SSA1–1994–SSA 1995). Las cepas de coliformes totales control fueron proporcionadas por el laboratorio estatal de la Secretaría de Salud de Nayarit.
Los tubos se incubaron a 35 °C durante 24–48 horas. Al término de este periodo fueron observados aquellos tubos que mostraron producción de gas y se resembraron en medio selectivo/confirmativo (caldo bilis verde brillante a 2 %) por 24 horas más para confirmar los coliformes totales. Se tomaron en cuenta los parámetros de positividad descritos en la norma NOM–110–SSA1–1994 (SSA 1995). Posteriormente, los tubos positivos se incubaron en caldo EC (E. coli) con MUG (4–metilumbeliferil glucurónido) a 44 °C durante 24–48 h para confirmar la presencia de organismos coliformes fecales. Los tubos fueron observados bajo una lámpara de luz ultravioleta para comprobar la emisión de fluorescencia. Finalmente, se calculó el NMP de coliformes totales y fecales en 125 mL de muestra a partir de los tubos positivos y se comparó con las tablas de referencia.
RESULTADOS
Arsénico
El promedio de AsT encontrado en las muestras analizadas en el poblado de Tecuala fue de 15.82 µg/L (rango de 7.42 a 19.82 µg/L), en el poblado de Atotonilco fue de 19.88 µg/L (rango de 17.83 a 21.02 µg/L). En cuanto a las muestras procedentes del ejido de Pajaritos el promedio fue de 21.49 µg/L (rango de 18.20 a 27.15 µg/L). Como se aprecia, los valores de AsT en este último punto de muestreo fueron superiores a los encontrados en Tecuala y Atotonilco en tanto 70 % de las muestras sobrepasan 20 µg/L. Por otro lado, el promedio de AsT en las muestras de Quimichis fue de 17.80 µg/L (18.73 a 21.76 µg/L). En el poblado de Playas de Novillero, la concentración de AsT fue de 19.79 µg/L (19.36 a 21.79 µg/L) (Fig. 2).
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Coliformes totales y fecales
En el Cuadro I se presentan los resultados positivos a las pruebas presuntivas y confirmatorias para coliformes totales y fecales. Del total de tubos inoculados, 73 % fue positivo a coliformes totales y fecales en las muestras colectadas de los pozos 1 y 3, mientras que 46.6 % de los tubos fueron positivos para el pozo 2. Los resultados expresados cuantitativamente (NMP/100 mL) indican que las muestras procedentes de los pozos 1 y 3 presentaron valores de 180 NMP de coliformes totales y fecales, mientras que las muestras procedentes del pozo 2 tuvieron valores de 43 NMP de coliformes totales y fecales. De acuerdo con estos resultados, los valores de coliformes totales coincidieron en 100 % con los de fecales.
Los resultados de coliformes fecales en los tres pozos se encuentran por arriba del límite máximo establecido (SSA 1994), que menciona que el agua potable no debe presentar este tipo de microorganismos.
DISCUSIÓN
Los niveles de AsT en las muestras de agua potable procedentes del municipio de Tecuala, Nayarit, estuvieron por debajo de lo establecido en la Norma Oficial Mexicana NOM–127–SSA1–1994 (SSA 1994), cuyo valor máximo recomendado es de 25 µg/L. Sin embargo, dichos valores rebasan el límite que establece la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de América y la Organización Mundial de la Salud, cuyo nivel máximo permitido de As es de 10 µg/L (WHO 2001).
En estudios realizados en otros estados de la Republica Mexicana también se han encontrado niveles de AsT superiores a lo que establece la USEPA y la OMS (Cuadro II). Tal es el caso del estudio realizado por Wyatt et al. (1998) en Hermosillo, Sonora, donde las concentraciones de As en agua de beber van de 7 a 38 µg/L. En Meoqui, Chihuahua, se encontraron concentraciones entre 75 y 134 µg/L (Piñón–Miramontes et al. 2003). En la Comarca Lagunera las concentraciones de As detectadas van de 8 a 624 µg/L (Del Razo et al. 1993; Trejo y Bonilla 2002). En Zimapán, Hidalgo, las concentraciones de AsT reportadas fueron de 2 a 378 µg/L (Valenzuela et al. 2007).
En cuanto a otras partes del mundo, las concentraciones de As encontradas en este estudio son comparables con otros realizados en el norte de China, Hungría y Alemania (cuenca del Danubio); en el último caso se observó que el agua de pozos superficiales tiene bajo contenido de As, en contraste con el agua de pozos profundos (Wang y Huang 1994, Gurzau y Gurzau 2001, Smedley y Kinninburgh 2002). Sin embargo, debe tenerse en consideración que las concentraciones de As pueden variar de acuerdo a la época del año, pues se observa un descenso en estaciones lluviosas y un aumento en época de sequía (Berg et al. 2001).
El agua subterránea constituye la principal fuente de agua potable para la población. El aumento en su demanda obliga a realizar excavaciones más profundas para obtener el recurso, lo cual conlleva a la sobreexplotación de los mantos acuíferos enriquecidos naturalmente con elementos tóxicos como el As, de origen geológico, incrementan su concentración en el agua y producen consecuentemente efectos adversos sobre la salud de las poblaciones expuestas a este metaloide.
]]> Estudios epidemiológicos han demostrado que la exposición crónica a As puede ocasionar alteraciones hepáticas, neuropatías periféricas, incremento en la incidencia de cáncer de pulmón, vejiga, riñón e hígado, así como alteraciones en la piel (queratosis e hiperpigmentación), diabetes mellitus, hipertensión, disminución en los procesos de reparación del ADN, lo cual genera una mayor susceptibilidad al desarrollo de cáncer y otras enfermedades (ATSDR 2007).La presencia de Asi asociada a la infiltración de aguas negras a los pozos puede favorecer el transporte y la movilidad del contaminante (Sharma et al. 2011). Por otro lado, aunque las bacterias coliformes no son patógenas per se, encontrarlas en agua indica la presencia de microorganismos potencialmente patógenos, por lo que son utilizadas ampliamente como índice de deficiencias sanitarias (Hunter et al. 2000). Pese a que se considera que las E. coli patógenas representan menos de 1 % del total de coliformes presentes en agua contaminada, basta con 100 microorganismos para ocasionar una enfermedad. En la bibliografía se han descrito muchos episodios de trastornos graves y muertes debido a la contaminación producida por esta bacteria (Cáceres 1990, Hunter et al. 2000, Brooks et al. 2002).
Es importante mencionar que la contaminación de un pozo de agua no refleja necesariamente la contaminación de un acuífero, ya que pueden contaminarse fácilmente por aporte local si tienen algún defecto de construcción (Richards et al. 1996). Por otra parte, no obstante que el agua reúne las condiciones de potabilidad al ingresar al sistema de distribución, puede deteriorarse antes de llegar al consumidor, ya sea por contaminación del propio sistema de distribución o por manejo intradomiciliario deficiente, el cual se agrava por el almacenamiento en cisternas, tinacos u otros depósitos defectuosos o manejados en forma inapropiada. La contaminación en estos casos puede ser tan peligrosa como la distribución de agua cuyo tratamiento haya sido insuficiente (Branco 1984, OMS 1985).
El hallazgo de coliformes totales y fecales en agua para uso y consumo humano considerada como potable, propicia la necesidad de más estudios locales en los que se evalúe la posible correlación entre la contaminación del agua y la salud de los pobladores.
Los resultados de este trabajo sugieren la necesidad de tratamientos eficientes que culminen en la desinfección total del agua, para que sea apta para consumo humano, sin importar la contaminación inicial que haya presentado. Asimismo, se recomienda implementar sistemas de monitoreo efectivo que detecten rupturas en los sistemas de distribución del recurso para evitar su contaminación y enfermedades relacionadas.
Finalmente el presente trabajo proporciona las bases para que se realice de manera periódica la evaluación de calidad de agua del presente lugar de estudio. En conclusión, las concentraciones de AsT en agua potable del municipio de Tecuala, Nayarit, se encuentran dentro del límite establecido por las Normas Oficiales Mexicanas, a pesar de que rebasan el límite establecido por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de América y la Organización Mundial de la Salud. Por su parte, el número de coliformes totales y fecales en el agua rebasa los límites permitidos por las Normas Oficiales Mexicanas.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a la QFB Esther Herrera y Ángel Barrera Hernández por su apoyo técnico. Agradecen también al gobierno municipal de Tecuala, Nayarit, por las facilidades brindadas para el desarrollo de campo de este estudio.
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