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Interacción SODIS y Artemisia para la obtención
de agua potable epilimnética de la
Ciénaga de Ayapel, Córdoba, Colombia.

Andrés Felipe Cano Torres*, Yamilet Arcos Arango*, Pierre Lutgen**, Néstor Jaime Aguirre Ramírez*

*Universidad de Antioquia, Facultad de Ingeniería, Escuela Ambiental, Grupo de Investigación en Gestión y Modelación Ambiental GAIA
**IFBV, Luxembourg

Objetivos

  • Realizar talleres en las comunidades de El Cedro y Seheve orientadas a mostrar los beneficios y aplicaciones de SODIS para la obtención de agua segura para consumo humano.

  • Analizar fisicoquímicamente una muestra de agua captada de la zona pelágica de la Ciénaga de Ayapel para conocer sus condiciones físicas y químicas iniciales y su variabilidad durante el tratamiento con el método SODIS y con el extracto de A. annua.

  • Tratar el agua captada por medio del método SODIS y un extracto de A. annua durante un período de 5 horas para la obtención de agua segura para consumo humano.

  • Realizar análisis microbiológicos (Coliformes totales y fecales) a la muestra de agua tratada haciendo uso del método de tubos múltiples (Fluorocult LMX) y filtración por membrana, para determinar su calidad y aptitud para consumo humano.

Metodología

Las diferentes metodologías para los métodos de tratamiento de las muestras de agua y los análisis fisicoquímicos y microbiológicos se describen a continuación mediante los siguientes diagramas de flujo.

Metodología para la toma de la muestra de agua.


Figura 1. Flujograma para la toma de la muestra de agua de la Ciénaga de Ayapel.



Metodología para la preparación del extracto de A. annua.


Figura 2. Flujograma para la preparación del extracto de A. annua.



Metodología para el montaje experimental de SODIS.


Figura 3. Flujograma para el montaje experimental de SODIS (Jaimes, 2006).



Metodología para el análisis microbiológico.


Figura 4. Flujograma para el análisis microbiológico (APHA AWWA, WPCF, 1995).



Resultados

Resultados fisicoquímicos

En la tabla 1 se muestran los datos generales de la hora y fecha de la toma de la muestra para los ensayos y las coordenadas del sitio de muestreo, así como en nivel inicial de radiación solar. Éste último corresponde a un valor muy pequeño (2000 luxes) debido a que en la mañana se presentó un día muy nublado.

En la tabla 2 se muestran las mediciones iniciales de las variables fisicoquímicas medidas durante el transcurso del montaje experimental.


Figura 5. Variación de la radiación solar en el transcurso del proceso experimental.

En la tabla 3 se muestran las mediciones de radiación solar realizadas con una frecuencia de 1.5 horas desde el inicio del montaje experimental hasta el final de éste. En la figura 5 se muestra como la radiación solar disminuyó con el transcurso del día, presentándose el mayor nivel de radiación en las horas del mediodía y decayendo significativamente en las horas de la tarde.

En la tabla 4 se muestran las mediciones de la temperatura registradas en las muestras sometidas a SODIS y/o A. annua. La temperatura de las muestras CONTROL 1 y 2 fueron las mismas que las registradas para A. annua 1 y 2 ya que se mantuvieron en un lugar fresco, alejadas de la acción del impacto directo de la radiación solar.

En la figura 6 se observa como fue la variación de la temperatura para las diferentes muestras tratadas. Los mayores registros de temperatura se presentaron en las dos muestras sometidas a SOIDS + A. annua 1 y 2, las cuales alcanzaron una temperatura máxima de 56 y 57°C respectivamente. Para todas las muestras tratadas, los mayores valores de temperatura se registraron en las horas en que los niveles de radiación solar fueron máximos, es decir, entre las 12:00 m y 1:00 p.m. Estos valores disminuyeron a medida que transcurría la tarde, sin embargo nunca se presentaron registros de temperatura por debajo de los 37°C.

En la figura 7 se muestra la variación del pH en las muestras tratadas. Estas variaciones oscilaron entre 6.5 y 6.84, lo cual indica que no hubo una variación significativa y que los valores registrados se mantuvieron dentro del rango de pH en el cual el agua se considera como apta para consumo humano (valores entre 6.5 y 9.0) (Resolución 2115, 2007).

Como se puede observar en la figura 8 la conductividad no varió significativamente para cada muestra tratada con el transcurso del tiempo, sin embargo cada muestra registró un valor de conductividad inicial diferente, a excepción de las muestras SODIS 1 y 2 que no contenían A. annua, y mostraron una leve variación con base a éste valor inicial.

La conductividad de aquellas muestras que contenían extracto de A. annua presentaron valores de conductividad mucho más elevados que aquellas que no lo contenían puesto que la adición de éste le confirió una mayor turbiedad (producto de los compuestos de la planta) a las muestras y por lo tanto alteró sus características iniciales de conductividad. Esta es la razón por la cual las curvas de conductividad para las muestras con A. annua no comienzan en el mismo punto que las curvas de aquellas muestras que no la contienen.

Las curvas para los sólidos disueltos (SD), como lo muestra la figura 9, son muy similares a las curvas presentadas para conductividad (figura 8), debido a que los valores para los SD son calculados por el conductímetro como una función de los valores de la conductividad. Estos registran una variación muy similar a la que se presenta con la conductividad.

En general, como lo muestra la figura 10, no se presentaron variaciones significativas en los niveles de OD, debido a que las muestras tratadas estuvieron todo el tiempo en botellas PET tapadas, lo cual no permitía el contacto directo con la atmósfera, excepto en los momentos en los cuales se hacían las mediciones fisicoquímicas a la muestra, lográndose un intercambio gaseoso de las muestras con la atmósfera casi nulo.

Los datos registrados para OD durante el transcurso del proceso experimental fueron muy similares a los obtenidos en el agua de la Ciénaga (tabla 2), obteniéndose las condiciones de oxígeno necesarias para la viabilidad de las bacterias presentes en las muestras, eliminando la posibilidad de la muerte de éstas por efectos de anoxia.

Pruebas de fluorescencia de A. annua
provenientes de Luxemburgo y Ayapel

Para efectos de establecer si dos especies de A. annua, una proveniente de Luxemburgo y otra de Ayapel, Colombia, eran iguales, se hizo un análisis de fluorescencia de cada uno de sus extractos, pues el extracto de la especie de Artemisia proveniente de Luxemburgo presenta fluorescencia al ser observada bajo un lámpara de fluorescencia de 365 nm (Lutgen, 2008).

Para dicho análisis se prepararon dos extractos de A. annua, uno con la especie proveniente de Luxemburgo y otro con la de Ayapel, Colombia. Los extractos preparados fueron concentrados, es decir, se diluyó mas de 1g de A. annua por litro de agua. Esto con el fin de observar claramente su fluorescencia bajo la acción de la luz ultravioleta.

Figura 11. Extracto de A. annua de 2 orígenes: Ayapel a la izquierda y Luxemburgo a la derecha.

El resultado mostró que el extracto preparado con A. annua proveniente de Luxemburgo en efecto presenta fluorescencia, mientras que el extracto preparado con A. annua proveniente de Ayapel no, como se puede observar en la figura 11.

La figura 12 muestra el extracto de A. annua que presenta fluorescencia (color azúl). En la figura 13 se puede observar que la especie de Artemisia de Ayapel no presenta ningún tipo de fluorescencia, tan solo refleja la luz de la lámpara ultravioleta (color fucsia). Con éste resultado se concluyó que las especies de Artemisia provenientes de Luxemburgo y Ayapel son diferentes.

Resultados microbiológicos

Método de Tubos Múltiples

Método de Filtración por Membrana

Se concluyó que los datos de UFC resaltados fueron producto de contaminación a la hora de realizar la siembra microbiológica ya que sus diferencias en tamaño y apariencia con las UFC que realmente crecieron en el filtro son muy significativas.

El crecimiento de UFC de coliformes totales y fecales en las placas petri correspondientes a las muestras de agua tratada con extracto de A. annua, SODIS y SODIS + A. annua fue nulo, según el criterio de la asesora Yamilet Arcos.

La coloración azul que se presentó en los tubos que contenían la muestra de agua con extracto de A. annua pudo ser ocasionada a una posible reacción entre alguno de los componentes químicos de la planta con el caldo Fluorocult LMX. La supuesta presencia de coliformes fecales en las muestras tratadas solo con el extracto de A. annua fue refutada por los análisis microbiológicos realizados por el método Filtración por Membrana y los análisis de fluorescencia que se le hicieron al extracto (figuras 11 y 12) ya que la fluorescencia presentada en los tubos no fue producto de la presencia de coliformes fecales sino de las propiedades fluorescentes de la planta.

Sin embrago, los tubos que fueron sometidos a SODIS + A. annua no presentaron fluorescencia alguna a pesar de tener el mismo extracto, lo que puede indicar que el aumento de la temperatura y/o la incidencia de la radiación ultravioleta proveniente del sol tienen algún efecto sobre las propiedades del extracto de la planta. Es necesario realizar estudios al respecto para comprender a fondo que es lo que ocurre con el extracto de A. annua al ser sometida a SODIS.

En la figura 14 se observa como las muestras de agua tratadas con SODIS, A. annua y SODIS + A. annua no presentaron ningún crecimiento para coliformes totales y E. coli. Esto representa un hecho positivo ya que indica que el agua fue desinfectada adecuadamente y que se puede considerar apta para consumo humano. Sin embargo para aseverar con total certeza ésta última afirmación es necesario realizar un análisis de bacterias injuriadas y descartar cualquier posibilidad de estrés en las bacterias que pudiera haber sido un factor influyente en los resultados microbiológicos obtenidos.

También se puede apreciar como las muestras CONTROL 1 y 2 presentan un crecimiento mayor de coliformes totales que de E. coli, sin embargo considerando que el nivel del agua de la Ciénaga estaba en ascenso, hecho que representa cierto grado de dilución en la muestra tomada, estos crecimientos representan una considerable carga microbiana presente en las aguas epilimnéticas de la Ciénaga de Ayapel.

Consideraciones finales para este ensayo

  • SODIS es un método efectivo para tratar pequeños volúmenes de agua que serán destinadas para consumo humano o como aguas seguras para cualquier tipo de uso. Esto se evidencia en la efectividad que posee éste método para la eliminación de bacterias del tipo coliforme, en especial E. coli que es un indicador de la calidad microbiológica del agua, aprovechando simplemente la radiación UV-A proveniente del sol.

  • Las pequeñas concentraciones de coliformes tanto totales como fecales presentes en los controles pueden ser debidas a un efecto de dilución ya que el volumen de agua de la Ciénaga se encontraba en aumento gracias a su pulso normal. Sin embargo su presencia en la zona epilimnética indica una contaminación severa de las aguas de la Ciénaga de Ayapel como producto de la actividad antrópica concentrada sobre ella (Chalarca, 2007).

  • El extracto de A. annua no afecta la efectividad del método SODIS y se convierte en una herramienta fuerte y económica para el tratamiento y prevención de la malaria (Mueller et al., 2000), además A. annua parece ser una alternativa efectiva para eliminar bacterias patógenas para el ser humano, en especial bacterias indicadoras como es el caso de E. coli, presentes en el agua y puede constituirse como una nueva alternativa para el tratamiento de agua para consumo humano.

  • El extracto de A. annua no afecta las condiciones iniciales de pH ni tampoco la concentración de OD presentes en el agua, pero aumenta su conductividad y turbiedad.

  • Para asegurar con total certeza que SODIS y el extracto A. annua son efectivos para desinfectar agua de consumo humano es necesario hacer un análisis de Bacterias Injuriadas, ya que mediante éste análisis se puede determinar si las bacterias presentes en los volúmenes de agua tratados con SODIS y A. annua han sido realmente eliminadas o si por el contrario están presentes allí sin mostrar ningún signo de actividad metabólica debido a las condiciones de estrés a las cuales han sido sometidas.


  • Bibliografía

    • APHA AWWA, WPCF. 1995. Standard methods for the examination of water and wastewater. APHA AWWA, WPCF. Washington, USA.

    • CHALARCA RODRÍGUEZ, Diego Alejandro; MEJÍA RUÍZ, Roberto; AGUIRRE RAMÍREZ, Néstor Jaime. Aproximación a la determinación del impacto de los vertimientos de las aguas residuales domésticas del municipio de Ayapel, sobre la calidad del agua de la Ciénaga. Revista Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. Vol 40. pp. 41-58. 2007.

    • Decreto 1575 de 2007.

    • Resolución 2115 de 2007.

    • JAIMES VILLAMIZAR, Xiomara. Evaluación de las condiciones socioambientales para la aplicación del método SODIS en el municipio de Ayapel Córdoba. Proyecto de grado. 2006. p 108.

    • LUTGEN, Pierre. Bactericidal properties of Artemisia annua tea and dosimetry of artemisinin in water by fluorescence under UV light. Proceedings of the International Conference « Maladies tropicales, aspects humanitaires et économiques », Luxembourg, June 3-4 2008.

    • MUELLER, M. S.; KARHAGOMBA, I. B.; HIRT, H. M.; WEMAKOR, E. The potential of Artemisia annua L. as a locally produced remedy for malaria in the tropics: agricultural, chemical and clinical aspects. Journal of Ethnopharmacology 73. p. 487-493. 2000.



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