UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTARO DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO MEMORIAS DEL VIII VERANO DE LA CIENCIA DE LA REGIÓN CENTRO Y V VERANO DE LA CIENCIA DE LA UAQ

INACTIVACIÓN DE COLIFORMES TOTALES EN AGUA PARA CONSUMO HUMANO VÍA LUZ ULTRAVIOLETA Y CALOR MEDIANTE HORNOS SOLARES, EN ZONAS URBANAS Y/O RURALES DE QUERÉTARO Rodríguez Milán K. A. (1); Robles Dávila L. (2), Ortiz Arredondo F. (3); Martínez García L.(2) (1) Facultad de Agronomía Universidad Autónoma de San Luis Potosí (2) Centro de Estudios Académicos sobre Contaminación Ambiental, Facultad de Química (3) Facultad de Ingeniería Universidad Autónoma de Querétaro RESUMEN El promedio de muertes anuales por enfermedades diarreicas supera los 2 millones de personas (ONU, 2000) y debido al consumo de agua con mala calidad microbiológica se estima la muerte de 10,000 a 20,000 niños por día, (Carey, 2004). En México, se cuenta con 439 plantas potabilizadoras de agua, sin embargo cerca de 12 millones de personas carecen de este servicio (CNA, 2004). Lo que ocasiona que en numerosas ocasiones el agua que llega a las viviendas de muchas comunidades rurales proviene de manantiales, ríos, arroyos, ojos de agua u otros tipos de fuentes naturales superficiales expuestas a contaminación (Sánchez, 2000), por lo que se busca la necesidad de una tecnología para la desinfección del agua que sea barata y accesible para minimizar los incidentes de las enfermedades transmitidas por el agua. La mortalidad por enfermedades diarreicas en menores de 5 años es de 23.24 por cada 100 mil habitantes; en el estado de Querétaro, lo que representa una mortalidad superior a la media nacional. Además en el municipio de Querétaro existen 17 localidades que no cuentan con el servicio de agua potable. Por ello, es necesaria una tecnología simple, de bajo costo, accesible y ambientalmente sostenible, para desinfección del agua, que minimice las enfermedades transmitidas por ésta. El proceso que cumple con estas características es el de desinfección solar del agua (SODIS) que consiste en exponer el agua al sol durante seis horas y al final de este tiempo el agua queda desinfectada. El proceso de desinfección solar del agua (SODIS) es una tecnología simple, usada para mejorar la calidad microbiológica del agua para consumo humano, es un tratamiento ideal para pequeñas cantidades de agua, que utiliza botellas de plástico llenas de agua contaminada y se exponen a la luz solar por seis horas. El efecto de la inactivación de microorganismos en el proceso SODIS es atribuido al calentamiento por la radiación infrarroja y a la radiación ultra violeta A (UV-A) (Sommer, 1997). Existen varias investigaciones que demuestran que el SODIS es un proceso de desinfección efectivo y de bajo costo (McGuigan, 1998) y después de 20 años de investigaciones y proyectos pilotos, SODIS ha ganado un reconocimiento importante, como su promoción por la Organización Mundial de la Salud (OMS) durante el día Mundial del Agua 2001 (WHO, 2001). Esta investigación mejoró el proceso SODIS, que puede ser usado en la desinfección del agua para consumo humano a nivel doméstico, e implementarse en lugares donde no hay acceso al agua potable. La mejora consistió en el uso de un horno en donde se llevó a cabo el proceso de desinfección solar, con ello se logró reducir el tiempo de exposición a la radiación solar de seis horas a dos horas y se incrementó la eficiencia de la inactivación de coliformes totales, y se dio el cumplimiento a la norma NOM-127-SSA1-1994 "Salud ambiental, agua para uso y consumo

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humano-límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización", respecto a la calidad microbiológica donde marca como límite máximo permisible: ausencia o no detectable OBJETIVO GENERAL: Inactivar el cien por ciento de los coliformes totales del agua para consumo humano por vía luz ultravioleta y calor, mediante hornos solares, en zonas urbanas y/o rurales de Querétaro. METODOLOGÍA Para cumplir con los objetivos planteados anteriormente, se seguirá la siguiente metodología: 1. Preparación del material: Para la preparación del material requerido se basó en lo establecido en la normatividad mexicana siguiente: • NMX-AA-003-1980: Muestreo • NMX-AA-008-SCFI-2000: Determinación del pH • NMX-AA-007-SCFI-2000: Determinación de la temperatura • NMX-AA-42-1987: Determinación del número más probable (NMP) de coliformes totales. 2. Toma y análisis de muestras Las muestras se tomaron, dos veces a la semana durante un período de 5 semanas, de una comunidad de la ciudad de Querétaro, Cumbres del Conin, localizada a 20.57956° de latitud norte y 100.32333° de longitud oeste y a una altura de 2,042 metros sobre el nivel del mar. La toma de muestra se realizo en base a la NMX-AA-003-1980. La toma de muestra consistió en colocar en una botella de plástico (PET) 1500 mililitros de agua. A cada una de ellas se le determino inicialmente: pH, temperatura y coliformes totales. (Todos los análisis físicos, químicos y biológicos se realizaron de acuerdo a los métodos de prueba de las normas mexicanas mencionadas anteriormente). Determinación de la velocidad de inactivación de coliformes totales. 3. Teniendo la muestra de agua en la botella de 1500 ml se agitó durante un minuto, después se introdujo en ella un termómetro y fue colocada dentro del horno. Luego, a intervalos de 30 minutos se tomaron 50 ml de la muestra y se reportó la temperatura del agua y la del horno. Finalmente después de tomar cinco muestras se determinó la cantidad de coliformes totales a cada una de ellas. Este procedimiento se llevó a cabo para cada una de las muestras tomadas durante las cinco semanas en días diferentes. 4. Determinación del tiempo de caducidad del agua desinfectada. Una vez desinfectada el agua, se colocaron las botellas en un lugar fresco. Posteriormente se determinó coliformes totales a los siete días después de la desinfección, con la finalidad de establecer el tiempo recomendado para consumir el agua después de ser desinfectada. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

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Coliformes totales, NMP/100 ml

A continuación se muestran los resultados obtenidos durante estas cinco semanas de trabajo en el laboratorio del CEACA, de 2750 la Universidad Autónoma de Querétaro. 2500 Los resultados se muestran en dos 2250 partes, en la primera se exponen los 2000 resultados de la velocidad de inactivación 1750 de coliformes totales y en la segunda 1500 parte, se presenta el tiempo de caducidad 1250 que se obtuvo después de haber analizado 1000 750 coliformes totales a los siete días de 500 mantenerse en almacenamiento el agua 250 desinfectada. 0

0 30 60 90 120 150 a. Resultados de la determinación Tiempo, min de la velocidad de inactivación 13.06.2006 20.06.2006 22.06.2006 27.06.2006 de coliformes totales Durante los días en que se realizaron los experimentos, se tuvieron las siguientes temperaturas atmosféricas: como temperatura máxima 31 °C y como mínima 12°C. En la figura 1, se muestra la temperatura del agua dentro de la botella a través del tiempo de exposición al sol, teniendo como tempera máxima promedio de 77.4°C y una temperatura mínima promedio de 22°C. En la figura 2, podemos apreciar las temperaturas alcanzadas dentro del horno, teniendo como temperatura máxima promedio de 95°C después de dos horas y media de exposición al sol.

120

100 90

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Temperatura Horno, °C

Temperatura Agua, °C

80 70 60 50 40 30 20

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Tiempo, min

Tiempo, min 27.06.2006

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Figura 1. Variación de la temperatura del agua.

13.06.2006

20.06.2006

22.06.2006

27.06.2006

13.07.06

Figura 2. Variación de la temperatura dentro del horno. En la figura 3, se observa como disminuye los coliformes totales con respecto al tiempo. En forma general se determinó que después de 120 minutos de exposición al sol, el agua

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queda totalmente desinfectada. Es muy Figura 3. Disminución de losaclarar coliformes respecto al importante quetotales este con resultado tiempo, utilizando el método de SODIS atmosférica con el horno ysolar. depende la temperatura la intensidad del sol. b. Resultados de la determinación del tiempo de caducidad del agua desinfectada Después de haber determinado la cantidad de coliformes totales al final de siete días de encontrarse a una temperatura ambiente, el análisis reportó coliformes menores a 3 NMP/100 ml, lo que es un indicativo que el agua puede ser consumida sin riesgo a contraer alguna enfermedad hídrica ya que se dio cumplimiento a la normatividad mexicana: NOM-127-SSA1-1994 "Salud ambiental, agua para uso y consumo humano-límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización", respecto a la calidad microbiológica donde marca como límite máximo permisible: ausencia o no detectable. CONCLUSIONES El trabajo inicio a partir del 12 de junio del 2006 hasta el 14 de julio del mismo año. Durante estas cinco semanas se realizaron solamente cinco experimentos debido a que uno de los criterios para llevar acabo la parte experimental era la presencia de luz solar y lamentablemente se presentaron muchos días con lluvia o nublados lo que impidió la realización de experimentos. Esta investigación coadyuvó a mejorar el proceso de desinfección solar (SODIS) del agua para consumo humano a nivel doméstico, en lugares en los que la población consume agua contaminada por microorganismos patógenos, como una alternativa de solución simple, de bajo costo y ambientalmente sostenible. Gracias al apoyo del 8° verano de la ciencia, tuvimos la oportunidad de conocer los problemas de la población de Querétaro por la falta de agua potable y aprendí que existen métodos para la desinfección del agua que son accesibles para las personas de bajos recursos. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Carey D. Walter, Soo-Voon Len and Brita Sheehan (2004), Development and Evaluation of Reflective Solar Disinfection Pouch for Treatment of Drinking Water, Applied and Enviromental Microbiology; 70:2545-2550. Comisión Nacional del Agua (2004) Estadísticas del agua en México, segunda edición, Pág. 7-139. Mcguigan G.K., T.M. Joyce, R.. Conroy, J.B. Gillespie, M.Elmore-Meegan (1998), Solar disinfection of drinking water container in transparent plastic bottles: characterizing the bacterial inactivation process, Journal of Applied Microbiology, 84; 1138-1148. Organización de las naciones unidas (ONU), (2000), Reporte completo de la declaración del milenio, capitulo 5, Un futuro sostenible, declaración 278, 279 y 281. Sánchez-Pérez HJ, Vargas-Morales MG, Méndez-Sánchez JD,(2000), Bacteriologycal Quality of drinking water in areas of high levels of poverty in Chiapas, México , Salud Publica Mex.; 42:397-406.

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Sommer B., A. Mariño,Y. Solarte, M.L. Salas,C. Dierolf, C. Valiente, D. Mora, R. Reshsteinar, P. Setter, W. Wirojanagud, H. Ajarme, A. Anisan, and M. Wegelin., (1997),SODIS, an emerging water treatment process, Aqua, 46:137-137. WHO (2001), Water for Health taking chargeWorld Water Day Report, Cap. 4, Pág 2223

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