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Monitoreo de la calidad biol�gica y microbiol�gica en el agua del r�o Jama, Ecuador

 

Monitoring of biological and microbiological quality in the water of the Jama River, Ecuador

 

Monitoriza��o da qualidade biol�gica e microbiol�gica da �gua do Rio Jama, Equador

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: greal@uteq.edu.ec

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 12 de febrero de 2025 *Aceptado: 06 de marzo de 2025 * Publicado: �30 de abril de 2025

 

        I.            Universidad T�cnica Estatal de Quevedo, Quevedo, Los R�os, Ecuador.

      II.            Investigador Independiente, Ecuador.

   III.            Universidad T�cnica Estatal de Quevedo, Quevedo, Los R�os, Ecuador.

   IV.            Investigador Independiente, Ecuador.

 

Resumen

Este estudio tuvo como prop�sito analizar la calidad biol�gica y microbiol�gica del agua del r�o Jama, en Ecuador, mediante un monitoreo en campo y pruebas de laboratorio realizadas en tres puntos de muestreo a lo largo del r�o. Se evaluaron par�metros esenciales como la demanda bioqu�mica de ox�geno (mg/L), demanda qu�mica de ox�geno (mg/L), coliformes fecales (NMP/ 100 mL) y coliformes totales (NMP/ 100 mL), comparando los resultados con los est�ndares establecidos en la normativa ecuatoriana de calidad del agua para consumo humano (TULSMA). Para interpretar los datos, se emple� un an�lisis estad�stico que incluy� ANOVA y la prueba de Tukey, con el fin de identificar diferencias significativas entre los sitios de muestreo y las muestras analizadas. Los hallazgos revelaron que el agua del r�o Jama no cumple con los est�ndares de calidad exigidos. Sin embargo, se determin� que, con un adecuado tratamiento de potabilizaci�n y desinfecci�n, podr�a ser apta para el consumo humano y el uso dom�stico.

Palabras clave: R�o; coliformes; DBO; DQO; calidad de agua.

 

Abstract

The purpose of this study was to analyze the biological and microbiological quality of the water in the Jama River, Ecuador, through field monitoring and laboratory testing at three sampling points along the river. Essential parameters such as biochemical oxygen demand (mg/L), chemical oxygen demand (mg/L), fecal coliforms (MPN/100 mL), and total coliforms (MPN/100 mL) were evaluated, comparing the results with the standards established in the Ecuadorian Regulations for Water Quality for Human Consumption (TULSMA). To interpret the data, statistical analysis including ANOVA and the Tukey test was used to identify significant differences between the sampling sites and the samples analyzed. The findings revealed that the water in the Jama River does not meet the required quality standards. However, it was determined that, with adequate purification and disinfection, it could be suitable for human consumption and domestic use.

Keywords: River; coliforms; BOD; COD; water quality.

 

Resumo

O objetivo deste estudo foi analisar a qualidade biol�gica e microbiol�gica da �gua do Rio Jama, Equador, atrav�s de monitoriza��o de campo e testes laboratoriais realizados em tr�s pontos de amostragem ao longo do rio. Foram avaliados par�metros essenciais como a procura bioqu�mica de oxig�nio (mg/L), a procura qu�mica de oxig�nio (mg/L), os coliformes fecais (NMP/100 mL) e os coliformes totais (NMP/100 mL), comparando os resultados com os padr�es estabelecidos na regulamenta��o equatoriana da qualidade da �gua para consumo humano (TULSMA). Para interpretar os dados foi utilizada uma an�lise estat�stica que incluiu a ANOVA e o teste de Tukey, de forma a identificar diferen�as significativas entre os locais de colheita e as amostras analisadas. As conclus�es revelaram que a �gua do rio Jama n�o cumpre os padr�es de qualidade exigidos. No entanto, determinou-se que, com um tratamento de purifica��o e desinfe��o adequado, poderia ser adequado para consumo humano e uso dom�stico.

Palavras-chave: Rio; coliformes; DBO; BACALHAU; qualidade da �gua.

 

Introducci�n

El monitoreo de la calidad del agua constituye una herramienta esencial para la evaluaci�n ambiental, especialmente en regiones donde los cuerpos h�dricos representan una fuente primaria para consumo humano, actividades agropecuarias y ecosistemas biodiversos (Figueroa et al., 2024). Por sus caracter�sticas propias, el r�o Jama, ubicado en la provincia de Manab�, atraviesa un entorno caracterizado por una intensa actividad agr�cola y ganadera, as� como por un crecimiento poblacional que no ha sido acompa�ado de una adecuada infraestructura sanitaria, cuyas condiciones lo convierten en un sistema fluvial susceptible a la contaminaci�n f�sica, biol�gica y microbiol�gica (Guill�n et al., 2024).

En este contexto, los r�os son especialmente vulnerables a m�ltiples formas de contaminaci�n, siendo la contaminaci�n microbiol�gica una de las m�s preocupantes por su relaci�n directa con riesgos para la salud p�blica (P�rez et al., 2021). La importancia del monitoreo microbiol�gico del agua radica en que permite identificar la presencia de organismos indicadores como coliformes totales, coliformes fecales y Escherichia coli, cuya concentraci�n revela el nivel de contaminaci�n por aguas residuales o materia org�nica de origen fecal (Him et al., 2024).

En Ecuador, diversos estudios han alertado sobre el deterioro progresivo de los recursos h�dricos, especialmente en zonas rurales y costeras donde el tratamiento de aguas residuales es limitado o inexistente (Pauta et al., 2020). Investigaciones realizadas en cuencas fluviales de la regi�n costera del Ecuador han revelado concentraciones elevadas de bacterias coliformes, excediendo frecuentemente los l�mites permisibles establecidos por la normativa nacional (Zambrano et al., 2022). Estas evidencias indican una clara necesidad de establecer programas sistem�ticos de monitoreo y control, especialmente en zonas donde el uso del agua no tratada es una pr�ctica com�n tanto en el consumo dom�stico como en el riego de cultivos.

Adem�s del an�lisis microbiol�gico, el monitoreo de la calidad biol�gica del agua de un r�o tambi�n se considera de transcendental importancia debido a que se caracterizan par�metros clave como la Demanda Bioqu�mica de Ox�geno (DBO) y la Demanda Qu�mica de Ox�geno (DQO), cuyos indicadores permiten evaluar la carga org�nica biodegradable y no biodegradable presente en el cuerpo de agua, respectivamente, reflejando de manera integral el impacto de descargas dom�sticas, agr�colas e industriales (Larrea et al., 2022). Altos niveles de DBO y DQO son se�ales de contaminaci�n org�nica significativa, que pueden causar disminuci�n del ox�geno disuelto, afectando a la biodiversidad acu�tica. Su monitoreo peri�dico es esencial para establecer medidas correctivas y preservar el equilibrio ecol�gico del ecosistema fluvial (Navas et al., 2022).

En este sentido, el presente estudio tuvo como objetivo principal evaluar la calidad biol�gica y microbiol�gica del agua del r�o Jama a trav�s de la determinaci�n de par�metros clave como los coliformes fecales y totales, la demanda bioqu�mica de ox�geno y demanda qu�mica de ox�geno. La informaci�n generada pretende contribuir al dise�o de estrategias de gesti�n h�drica sostenible, alertar sobre posibles riesgos sanitarios y promover pol�ticas p�blicas basadas en evidencia cient�fica para la conservaci�n de los recursos h�dricos de la regi�n. Adem�s, este trabajo busca ser un aporte a la literatura cient�fica local, la cual a�n presenta vac�os significativos respecto a la calidad del agua en cuerpos h�dricos menores de la regi�n costera ecuatoriana.

 

Metodolog�a

Las pruebas biol�gicas y microbiol�gicas se llevaron a cabo en las instalaciones del laboratorio de la Empresa P�blica de Agua Potable y Alcantarillado de Jama, en la ciudad hom�nima, perteneciente a la provincia de Manab�, Ecuador. Para la recolecci�n de muestras, se establecieron estrat�gicamente tres puntos de monitoreo, seleccionados en funci�n de su relevancia geogr�fica e hidrol�gica. El primer punto (P1), denominado Sitio Potreros, est� ubicado en la zona de transici�n hacia las �reas monta�osas, a aproximadamente 7 kil�metros r�o arriba del segundo punto. El segundo punto (P2) corresponde al lugar donde se realiza la captaci�n del agua para el sistema de potabilizaci�n del cant�n, localizado a unos 5 kil�metros del casco urbano. Finalmente, el tercer punto (P3) se encuentra dentro del �rea urbana de Jama, en las inmediaciones del puente principal de la localidad. Esta distribuci�n permiti� evaluar el comportamiento de los par�metros biol�gicos y microbiol�gicos a lo largo del curso del r�o, desde zonas relativamente pr�stinas hasta �reas intervenidas por la actividad humana.

Las variables dependientes monitoreadas fueron las siguientes:

Demanda Bioqu�mica de Ox�geno (DBO): Siguiendo la metodolog�a descrita por Cuella & Lezama (2022), se tomaron 420 mL de la muestra de agua para la evaluaci�n de la Demanda Bioqu�mica de Ox�geno (DBO). A esta muestra se le incorpor� una soluci�n de Hidr�xido de Litio como agente alcalinizante, junto con un sobre de nutriente espec�fico para promover el crecimiento microbiano necesario en el proceso. Se introdujo un agitador magn�tico dentro del recipiente para asegurar una mezcla homog�nea de los componentes. Posteriormente, las botellas fueron colocadas en una incubadora especializada, donde permanecieron durante cinco d�as a una temperatura constante de 20 �C. Este procedimiento permiti� simular condiciones �ptimas para la actividad bacteriana aer�bica, favoreciendo una medici�n precisa del consumo de ox�geno, lo cual refleja la carga org�nica biodegradable presente en la muestra.

Demanda Qu�mica de Ox�geno (DQO): Se llev� a cabo aplicando el m�todo de digesti�n en reactor, empleando viales de ensayo dise�ados para medir concentraciones en rangos bajos. En uno de los viales se a�adieron 2 mL de la muestra de agua a analizar, mientras que al vial destinado al blanco se le incorporaron 2 mL de agua desionizada, asegurando as� una referencia confiable para la medici�n. Ambos viales fueron introducidos en el reactor t�rmico modelo COD LTG082.53.40001, donde permanecieron durante dos horas a una temperatura constante de 150 �C, permitiendo que ocurriera la digesti�n �cida necesaria para oxidar la materia org�nica presente. Una vez completada esta etapa, los tubos fueron enfriados naturalmente hasta alcanzar la temperatura ambiente. Posteriormente, se procedi� a la lectura de los resultados mediante el espectrofot�metro HACH DR 3900, en el cual se estableci� previamente una curva de calibraci�n, permitiendo una interpretaci�n precisa de los niveles de DQO en la muestra. Esta metodolog�a garantiza una evaluaci�n confiable de la carga org�nica total, tanto biodegradable como no biodegradable, contenida en el agua analizada (Uribe et al., 2023).

Coliformes fecales y totales: La evaluaci�n microbiol�gica se efectu� utilizando el M�todo del N�mero M�s Probable (NMP), espec�ficamente adaptado para el an�lisis de muestras de agua, conforme a lo establecido en la Norma T�cnica Ecuatoriana NTE INEN 1108 (Beltr�n & Satuquinga, 2024). El procedimiento consisti� en preparar series de tubos de ensayo en formato 3x3, correspondientes a diluciones de 10, 1 y 0,1 mL, cada uno equipado con una campana de Durham para detectar la producci�n de gas. Se utilizaron dos medios de cultivo: Ec Broth para la detecci�n de coliformes fecales y Lactose Broth para coliformes totales. Ambos medios fueron preparados con estrictas condiciones de esterilidad y posteriormente esterilizados en autoclave a 121 �C durante 15 minutos. La inoculaci�n se realiz� en condiciones as�pticas dentro de una cabina de flujo laminar, manteniendo la temperatura ambiente para evitar contaminaci�n cruzada. Los tubos con Ec Broth fueron incubados en estufa a 44,5 �C por un periodo de 24 a 48 horas, mientras que los tubos con Lactose Broth se colocaron en la incubadora (WB 7) a 36,5 �C durante el mismo intervalo. Se consideraron resultados positivos aquellos tubos que presentaron simult�neamente turbidez en el medio y formaci�n de gas dentro de las campanas de Durham, indicadores cl�sicos de actividad coliforme.

 

Resultados

Tal como se detalla en la Tabla 1, el an�lisis estad�stico realizado mediante ANOVA revel� que los par�metros biol�gicos, representados por la Demanda Bioqu�mica de Ox�geno (DBO), la Demanda Qu�mica de Ox�geno (DQO) y el indicador microbiol�gico de coliformes totales, no presentaron diferencias estad�sticamente significativas (p > 0,05), esta evidencia sugiere que dichos valores se mantuvieron relativamente constantes a lo largo de los distintos puntos de monitoreo establecidos. No obstante, se identificaron variaciones estad�sticamente significativas en el caso de los coliformes fecales (p < 0,05), lo que pone de manifiesto una fluctuaci�n relevante de esta variable entre los diferentes sitios de muestreo.

 

Tabla 1. Resumen resultados ANOVA

 

De acuerdo con los resultados obtenidos a trav�s de la prueba de subconjuntos de Tukey, la Figura 1 ilustra los valores promedio registrados en los tres puntos de monitoreo establecidos para los par�metros biol�gicos analizados. En el Punto 1 (P1), correspondiente a una zona aguas arriba, se identific� un valor medio de Demanda Bioqu�mica de Ox�geno (DBO) de 1,43 mg/L y una Demanda Qu�mica de Ox�geno (DQO) de 19,67 mg/L. En el Punto 2 (P2), ubicado en la zona de captaci�n de agua, los promedios fueron ligeramente diferentes, con una DBO de 1,47 mg/L y una DQO de 16,67 mg/L. Finalmente, en el Punto 3 (P3), situado en el centro urbano, los valores se mantuvieron estables para la DBO en 1,43 mg/L, mientras que la DQO se mantuvo en 16,67 mg/L. Estos datos reflejan una relativa uniformidad en la calidad biol�gica del agua entre los puntos de muestreo, sin cambios abruptos en los niveles de materia org�nica biodegradable, lo que podr�a interpretarse como una se�al de estabilidad en la carga org�nica del ecosistema fluvial monitoreado.

 

Figura 1. Par�metros biol�gicos del r�o

 

Con base en los resultados obtenidos mediante la Prueba de Subconjuntos de Tukey, la Figura 2 presenta los valores promedio de los par�metros microbiol�gicos en los tres puntos estrat�gicos de monitoreo. En el Punto 1 (P1), correspondiente a una zona rural y menos intervenida, se registraron niveles promedio de coliformes fecales de 1966,66 NMP/100 mL y coliformes totales de 2333,33 NMP/100 mL. En el Punto 2 (P2), ubicado en el �rea de captaci�n de la planta potabilizadora, los coliformes fecales disminuyeron a 1100,00 NMP/100 mL, mientras que los coliformes totales se mantuvieron en 2333,33 NMP/100 mL. Por su parte, el Punto 3 (P3), localizado en la zona urbana del cant�n Jama, mostr� una reducci�n significativa en la concentraci�n de coliformes fecales con un promedio de 137,66 NMP/100 mL, aunque los coliformes totales aumentaron ligeramente a 2400,00 NMP/100 mL. Estos resultados evidencian una tendencia decreciente en los coliformes fecales a lo largo del recorrido del r�o, lo cual podr�a atribuirse a procesos naturales de autodepuraci�n o a diferencias en las fuentes de contaminaci�n entre los tramos evaluados. No obstante, la persistencia de altos niveles de coliformes totales sugiere una carga bacteriana generalizada, posiblemente relacionada con descargas dom�sticas o actividades agr�colas cercanas.

 

Figura 2. Par�metros microbiol�gicos del r�o

 

Al contrastar los valores obtenidos para los par�metros qu�micos con los est�ndares establecidos en el Texto Unificado de Legislaci�n Secundaria del Ministerio del Ambiente (TULSMA), se evidenci� que las aguas del r�o Jama no satisfacen los requisitos exigidos para su uso en actividades de consumo humano y dom�stico a excepci�n del DBO. Cabe se�alar que, aunque la normativa espec�fica ciertos l�mites para par�metros microbiol�gicos, no establece de manera expl�cita un valor de referencia para coliformes totales, como se observa en la Tabla 2.

 

 

Tabla 2. Par�metros biol�gicos con criterios de calidad de agua (TULSMA)

 

Discusi�n

El an�lisis de la calidad del agua del r�o Jama revel� valores significativos para las variables biol�gicas y microbiol�gicas, lo cual indica un deterioro de las condiciones sanitarias y ecol�gicas del cuerpo h�drico. Estas variables son com�nmente empleadas como indicadores del grado de contaminaci�n org�nica y del riesgo microbiol�gico para la salud p�blica (Him et al., 2022).

Una DBO elevada es indicativa de una alta concentraci�n de materia org�nica biodegradable, lo que puede llevar al agotamiento del ox�geno disuelto en el agua, afectando gravemente la biodiversidad acu�tica Le�n, 2024). Este fen�meno puede estar asociado a descargas dom�sticas no tratadas y al arrastre de materia org�nica de actividades agr�colas, pr�cticas que son comunes en zonas rurales de Ecuador M�rquez et al., 2023), este puede ser el caso del r�o Jama que se asienta en una zona altamente agr�cola y ganadera (Guill�n et al., 2024).

La DQO mide la cantidad total de sustancias susceptibles de ser oxidadas qu�micamente, incluyendo compuestos no biodegradables (Centeno et al., 2021). Por lo tanto, una alta DQO junto con una DBO elevada sugiere la presencia tanto de contaminantes org�nicos biodegradables como de compuestos recalcitrantes, lo cual complica los procesos de depuraci�n natural del cuerpo de agua (Masias et al., 2025), este hallazgo podr�a estar asociado a fuentes puntuales de contaminaci�n fecal o a cambios en las condiciones ambientales y antr�picas a lo largo del trayecto del r�o (Crombet et al., 2023).

Respecto a la carga microbiol�gica, los valores de coliformes totales alcanzaron concentraciones permitidas por la normativa. Por su parte, los coliformes fecales superaron en algunos casos los 1000 NMP/100 mL, un valor indicativo de contaminaci�n fecal reciente, probablemente asociada a vertidos directos de aguas residuales sin tratamiento o a infiltraci�n desde pozos s�pticos mal gestionados (Arias et al., 2023). Esta situaci�n representa un riesgo significativo para la salud humana, ya que estos microorganismos pueden actuar como indicadores de la presencia de pat�genos ent�ricos como Escherichia coli, Salmonella spp y virus ent�ricos (Handam et al., 2024).

 

Conclusiones

El presente estudio sobre la calidad biol�gica y microbiol�gica del agua del r�o Jama permiti� evidenciar importantes afectaciones en los par�metros evaluados, lo cual refleja el impacto de las actividades antr�picas en esta cuenca hidrogr�fica. Los niveles de Demanda Qu�mica de Ox�geno (DQO) superaron los l�mites recomendados por la normativa ambiental ecuatoriana (TULSMA) para agua destinada al consumo humano y recreaci�n, lo cual indica una elevada presencia de materia org�nica biodegradable y compuestos oxidables en el agua del r�o.

Adem�s, las concentraciones de coliformes fecales y coliformes totales registradas en los distintos puntos de muestreo fueron alarmantemente altas, especialmente en las zonas pr�ximas a asentamientos humanos y actividades agr�colas, rebasando los est�ndares permisibles y revelando una fuerte contaminaci�n por aguas residuales dom�sticas. Esta situaci�n representa un serio riesgo para la salud p�blica, especialmente para las comunidades que hacen uso del r�o como fuente de agua o para actividades recreativas.

En conjunto, los resultados obtenidos evidencian la urgente necesidad de implementar medidas de manejo integral de la cuenca, incluyendo el tratamiento adecuado de aguas residuales, educaci�n ambiental a la poblaci�n local y monitoreos peri�dicos para el seguimiento de la calidad del agua. Estas acciones son fundamentales para mitigar la contaminaci�n y preservar este recurso vital para el ecosistema y la poblaci�n de Jama.

 

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(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).