CEPIS/OPS-HDT 29 : Historia y aplicación de normas microbiológicas de calidad de agua en el medio marino

Un criterio de calidad de agua para uso recreacional se define como una relación cuantificable de exposición-efecto basada en evidencias científicas entre el nivel de algún indicador de calidad del agua involucrada y los riesgos potenciales para la salud asociados con el uso de agua con fines de recreación. Una guía de calidad de agua derivada de tal criterio es una densidad máxima sugerida del indicador en el agua que está asociada con riesgos inaceptables de salud. El concepto de aceptabilidad indica que están involucrados factores sociales, culturales, económicos y políticos, así como de salud. Un estándar o norma de calidad del agua obtenido del criterio es una establecida por ley.

Históricamente, las primeras evaluaciones concernientes a recreación de contacto primario y la incidencia de enfermedades se llevaron a cabo por la Asociación americana de Salud Pública que en los primeros años de 1920 condujo estudios para afirmar la prevalecencia de enfermedades infecciosas que pueden contagiarse por medio de piscinas y otros lugares de recreación (Simons, et al ⁽¹⁾. Como ha reportado Moore ⁽²⁾, la primera aplicación efectiva de guías bacteriológicas al agua de mar se puede atribuir a la sugerencia prudente de Winslow y Moxon ⁽³⁾, en un estudio de polución del Puerto de New Haven, en los Estados Unidos, en donde se atribuyó la fiebre tifoides a nadar en aguas altamente contaminadas, de que la densidad de coliformes en aguas de recreación de contacto primario no debe exceder de 100/100 ml. Sin embargo, no se dio ninguna base lógica para esta cifra. Coburn ⁽⁴⁾ en 1930 sugirió un número máximo permisible de coliformes de 10,000 por 100 ml. Y citó un balneario en donde las observaciones de coliformes eran consistentemente aún más altas que este número sin causar aparentemente enfermedades a los bañostas. Ludwig ⁽⁵⁾ nota que el Estándar de Coliformes de Coliformes de California, en Estados Unidos, de 1000 NMP/100 ml, que ha sido adoptado en muchas otras áreas, se desarrolló durante los años 1940 íntegramente basado en consideraciones estáticas en las que los investigadores encontraron que cuando las densidades de coliformes totales permanecía consistentemente en menos de 1000 NMP/100 ml (más del 80% del tiempo), las playas se mantenían satisfactoriamente estéticas, sin evidencias visuales de contaminación por desagües.

Cabelli, et al ⁽⁶⁾ reporta que el límite de coliformes totales para los Estados Unidos de 1000/100 ml " se desarrolló aparentemente de dos fuetnes: el riesgo predecido de salmonelosis de acuerdo a cálculos hechos por Streeter ⁽⁷⁾ en 1951 sobre la incidencia de especies de Salmonella en aguas de recreción de contacto primario y adquiribles según fue determinado por Scott ⁽⁸⁾ de monitoreos mocrobiológicos conducidos en las playas de connecticut". Este estándar de Connecticut fue entonces adoptado por muchas otras agencias estatales de Estados Unidos.

Como ha reportado el Comité sobre Contaminación de Playas de Natación ⁽⁹⁾, Garber ⁽¹⁰⁾ en 1956 reportó sobre una encuesta a distintas agencias de salud pública y control en los Estados Unidos de América concernientes a "cómo se determinaron estándares bacteriológicos y por qué se eligieron". La respuesta más frecuente era que no habían antecedentes analíticos para los límites establecidos, aparte del hecho que la experiencia epidemiológica bajo dichos estándares había sido satisfactoria. Este argumento fue utilizado para estándares desde un nivel medio de coliformes de menos de 2400/100 ml hasta un requerimiento de que ningún organismo debe estar presente.

Estudios epidemiológicos principales dirigidos directamente a determinar los riesgos para la salud como consecuencia de bañarse en aguas contaminadas se llevaron a cabo durante los años 1948-1950 por el Servicio Público de Salud de Estados Unidos. Los resultados (Stevenson ⁽¹¹⁾ ) demostraron que habían efectos epidemiológicos a la salud estadísticamente significativos, detectables a niveles de 2300 y 2700 coliformes/100 ml, en estudios del lago Michigan en Chicago (1948) y del río Ohio en Dayton, Kentucky (1949), respectivamente. El tercer estudio llevado a cabo en las aguas salinas de Long Island Sound en New Rochelle y Mamaronek, Nueva York (1950) no mostraron ninguna relación entre los niveles de coliformes totales y las enfermedades relacionadas con la natación. Trabajos posteriores efectuados en el mismo tramo del río Ohio indicaron que los coliformes totales y las enfermedades relacionadas con la natación. Trabajos posteriores efectuados en el mismo tramo del río Ohio indicaron que los coliformes fecales representaban el 18% de los coliformes totales (Cabelli, et al ⁽⁶⁾) y que por lo tanto esto indicaba que los efectos de salud detectables podrían ocurrir a un nivel de coliformes fecales de cerca de 400 NMP/100 ml. Aplicando un factor de seguridad – en que la calidad del agua debería ser mejor que aquella que podría causar efectos de salud – el Comité Asesor Técnico Nacional (NTAC) ⁽¹²⁾ para la Administración Federal de Control de Polución de Aguas desarrolló en 1968 una guía nacional sobre coliformes fecales de 200 NMP/100 ml que se basó principalmente en los dos estudios de agua dulce realizados por Stevenson ⁽¹¹⁾.

Sin embargo, en 1972, el comité sobre Criterios de Calidad de Agua de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos ⁽¹³⁾, en un proyecto con fondos de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) llegó a la siguiente conclusión: "No se hace ninguna recomendación específica concerniente a la presencia o concentración de microorganismos en aguas de recreación debido a la insuficiencia de datos epidemiológicos válidos". Posteriormente, en 1976, la EPA de los Estados Unidos (14) presentó guías de coliformes fecales, las que eran esencialmente las presentadas en el documento de la NTAC ⁽¹²⁾. No obstante, la justificación principal se basó en la relación de las densidades de coliformes fecales con la frecuencia de aislamientos de Salmonella en las aguas superficiales y los descubrimeintos de los estudios de Stevenson ⁽¹¹⁾ fueron esencialmente abandonados como exposición razonada. La guía final propuesta por la EPA de los Estados Unidos (14) era como la siguiente: "basado en un mínimo no menor de cinco muestras tomadas en un período no mayor a 30 días, el contenido de coliformes fecales de agua de recreación de contacto primario no debe exceder un promedio logarítimo de 200/100 ml, así como no más del 10% de las muestras totales durante cualquier período de 30 días deben sobrepasar 400/100 ml".

Mas recientemente, basado en un estudio de tres años (1973-1975) llevado a cabo en las playas de la Ciudad de Nueva York, Cabelli, et al ⁽¹⁵⁾ llegó a la conclusión que el Enterococci, como un organismo indicador, daba la mejor correlación con síntomas gastrointestinales (Vómitos, diarreas, náuseas o dolor de estómago) atribuidos a natación en aguas contaminadas. Otros indicadores evaluados incluían coliformes totales y sus géneros componentes (Escherichia, Kebsiella, Citrobacter-Enterobacter), coliformes fecales, Escherichia coli (E. Coli), Seudomonas aeruginosas, Clostridium penfringens, Aeromonas hydrophila, Vibrio parahaemolyticus y Salmonella. Estudios posteriores en los Estados Unidos confirmaron la superioridad del enterococci como un organismo indicador y Cabelli ⁽¹⁵⁾desarrolló una relación linear entre la densidad media de enterococci/100 ml y los síntomas gastrointestinales asociados con la natación por 1000 personas, como se presenta en la Figura 1.

En 1974, Organización Mundial de la Salud (OMS) convocó a una reunión de trabajo de un grupo de expertos europios sobre Guías y Criterios de Calidad para Recreación en Playas y Aguas Costeras (OMS) ⁽¹⁶⁾ en Bilthoven, Holanga, que "llegó a la conclusión que los límites superiores recomendados para organismos indicadores deberían expresarse en términos globales de órdenes de magnitud en vez de en término rígidos de niveles específicos". Sin embargo, áreas de recreación altamente satisfactorias deberán mostrar consistentemente colonias de E. Coli menores de 100 por 100 ml y para ser consideradas aguas aceptables para recreación de contacto primario no se deben encontrar colonias mayores a 1000 E. Coli por 100 ml´´. Posteriormente, en 1977, un grupo de expertos, convocado conjuntamente por OMS/PNUMA en Atenas (OMS ⁽¹⁷⁾) llegó a la conclusión de que no había base para recomendar cambios en las conclusiones a las que había llegado el Grupo de Trabajo de OMS que se reunió en Bilthoven en 1974.

Figura 1. Tasas de síntomas gastrointestinales versus densidades promedios de enterococi en aguas marinas

En 1977, la Comisión de Comunidades Europeas ⁽¹⁸⁾publicó los requisitos de calidad (microbiológica) para aguas de recreación como sigue:

Actualmente la controversia continúa. Una posición, que ha sido expresada B. Moore (19,2), indica que nadar en aguas moderadamente contaminadas no constituye un riesgo significativo para la salud pública y, por lo tanto, las guías/estándares de coliformes son irrelevantes y que los problemas de contaminación de las playas deberían ser mejor tratados como problemas estéticos. Por el contrario, otro grupo del que su principal defensor es V. Cabelli ^(20,6),insiste con firmeza que epidemiológicamente hay evidencia que claramente apoya la aplicación de guías y estándares para áreas de recreación de contacto primario para proteger la salud pública. Cabelli (6) ha concluido que los enterococci son los organismos indicadores superiores en lugar de coliformes totales o fecales o E. Coli en que los enterococci simulan mejor las características de supervivencia del agente etiológico que concluyó Cabelli (21) era el rotavirus en relación a la gastroenteritis. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ha recomendado recientemente que los estados tomen los Enterococci como los principales organismos indicadores para áreas de recreación en lugar de los indicadores aplicados actualmente (principalmente coliformes totales y fecales). La EPA(22) indica que "utilizando el criterio existente de 200 bacterias de coliformes fecales por 100 ml, niveles de riesgo de 15 enfermedades gastrointestiales por 1000 personas en aguas marinas y 6 por 100 personas en aguas dulces han sido aceptados sin conocimiento. La EPA propone que los futuros niveles de riesgo sean iguales a aquellos actualmente aceptados para aguas dulces, esto es, 6 enfermedades gastrointestinales por 1000 bañistas. Por lo tanto, los propuestos criterios recomendados son los siguientes:

Estas guías se basan en los estudios de Dufour (23) y Cabelli (15) aplicando las ecuaciones empíricas desarrolladas para síntomas gastrointestinales de alta credibilidad (GIAC) asociados con la natación en aguas dulces y aguas marinas (Véase la Figura 1), respectivamente.

Sin embargo, se debe reconocer que la razón de microbio patógeno al organismo indicador es variable debido a su dependencia en la salud general de la población que evacúa. Como reporta Cabelli (15), el brote de Shigelosis asociado con natación en el río Mississipi aguas debajo de Dubuque, Iowa (24), EE.UU., parece representar un caso donde, aunque la guía de 200/100 ml de Coliformes fecales probablemente fue excedida por algún tiempo, el brote no ocurrió hasta que había un número suficientemente grande de individuos enfermos y portadores en la población evacuando. Asimismo, comparaciones hechas por cabelli (15,21) de estudios epidemiológicos efectuados en Egipto con aquellos efectuados en Egipto con aquellos efectuados en Estados Unidos, indican el papel importante de la inmunidad de la población en que tasas de enfermedades gastrointestinales en los estudios de los EE.UU. se asociaban con la natación en aguas condensidades de enterococci relativamente mucho menores. Estos estudios también demostraron que la sintomotología gastrointestinal asociada con la natación era mucho más predominante entre niños (de 10 años de edad o menores) que entre adultos. Esto indica aún más la importancia de la inmunidad en la epidemiología de la gastroenteritis asociada con natación. Estos factores implican que se debe tener precaución al aplicar directamente las relaciones desarrolladas en otras áreas al contexto Latinoamericano.

El Cuadro 1 presenta guías y estándares internacionales, nacionales y locales de varios indicadores de calidad del agua en bahías o ambientes marinos que pueden servir como punto de referencia para planeamiento. Asimismo, el cuadro 2 tomado de Cabelli (15) presenta los estándares vigentes en 1978 para recreación de contacto primario de los estados de los Estados Unidos. Estos estándares varían ampliamente, y por lo tanto, reflejan filosofías y/o niveles de protección del uso de agua diferentes. El factor principal responsable del rango de estándares es el origen del criterio de respaldo, sea éste epidemiológico, estético o ecológico.

Se destaca que, con la excepción de Brasil y Perú la mayoría de los países de la Región que han promulgado estándares nacionales los han adaptado directamente de aquellos aplicados en los Estados Unidos, tal vez dándoles consideraciones mínima a sus realidades económicas y prioridades de desarrollo. Los países en desarrollo de américa latina difieren de las naciones industrializadas, en donde se lleva a cabo la mayor la mayor parte de las investigaciones, en que los países en desarrollo deben destinar sus limitados recursos financieros a un número mayor de obras públicas de primera necesidad y de proyectos de desarrollo económico. Es importante que el planificador lleve a cabo una revisión detallada de las guías/estándares locales en vigencia (si los hubiera) para asegurarse que se tomen razonablemente en cuenta las prioridades de desarrollo económico local. Sistemas de control, tales como emisarios submarinos, están dentro de los más grandes gastos de capital para disposición de aguas residuales aunque los costos totales de construcción y operación con el tratamiento secundario de

País

Cosecha de mariscos

Recreación de contacto primario

Protección de flora y fauna

Navegación y disposición de aguas residuales

Ref.

Colif. total

Colif. fecal

Otro

Colif. Total

Colif. fecal

Otro

Colif. Total

Colif. fecal

Otro

Colif. Total

Colif. fecal

Otro

EPA

14ª

200ª

Estados Unidos

90<43

90%<400

California

70^e

80%

200ª, j

Estados Unidos

<1000 i,j

90% <230

100%

<10000k

90%<400

EEC^f

500^c

100^c

Estreptococos fecales 100^c Salmonela 0/litro^d Enterov’irus o PFU/ litro^d

Europa

10,000^d

2,000^d

Venezuela

70ª

14ª

90%<1000

90%<200

90%<230

90% <43

100%<5000

100%<400

Perú

80%<1000

80%<200

80%<5000

80%<1000

80%<20000

80%<4000

México

70^e

80%

10,000^e

<1000^f

90%<230

100%

80%

<10,000^k

<10,000

100%

<20,000

Brasil

80%<5000^m

80%<1000^m

Japón

1000

Francia

<2000

<500

Estreotococos fecales <100

Yugoslavia

2000

Israel

80%

<1000^g

U.R.S.S.

E. Coli

<100

Polonia

E. coli

<1000

Puerto Rico

70^h

200^h

Cuadro 2 Estándares de coliformes totales y fecales para aguas de recreación de contacto primario a 1978 (referencia 15)

Estado^a	Año Rev^b	Tipo de agua^c	Límite de promedio	Colif. Total Percentil	Por 100 ml Una muestra	Límite de Promedio	Coli. Fecal Percentil	Por 100 ml una muestra
Alabama 1,2,3	77	MARINA				LM^d 100
	77	MARINA				LM 200
Alaska	79	TODAS				Media 20	90%< 40
Arizona	73	DULCE				EPA	EPA
Arkansas	77	DULCE				EPA	EPA
California	78	MARINA	Prom 1000	80%< 1000		EPA	EPA
	76	DULCE	Med^e 240		<10,000	Med 50	90% < 400
Colorado	75	DULCE				EPA	EPA
Conneticut^4,5,6	76	MARINA	Med 700	90% < 2300		EPA^f	90% <500g
	76	DULCE	Med 1000	80%< 2400		EPA^f	96% <500g
Delaware	75	TODAS				EPA
Dist. De Columbia	Pro^h	TODAS				EPA	EPA
Florida	74	TODAS	LM 1000	80% < 1000	< 2400	EPA	EPA	< 800
Georgia ^1,2	77	MARINA				LM 100²⁶
	77	DULCE				LM 200
Hawaii	74	TODAS	Med 1000	90% < 2400		EPA	EPA
Idaho	Pro	DULCE				LM 50	90% <200	<500
Illiosis	75	DULCE				EPA	EPA
Indiana⁷	78	DULCE				EPA		< 400ª,ⁱ
Iowa⁸	77	DULCE				EPA	EPA
Kansas	78	DULCE				EPA	EPA
Kentucky ^9,10	76	DULCE	Prom 1000	80% < 1000	< 2400	EPA¹¹	EPA¹¹
Louisiana	77	TODAS				EPA	EPA
Maine	77	MARINA	Med. 70	90% < 230		Med 1000	90% < 200
	77	DULCE				NTE 200 g,j
Maryland¹²	74	TODAS				EPA	EPA
Massachussetts¹³	78	MARINA	Med 700	90% < 1000
	78	DULCE				EPA	EPA
Michigan²⁷	73	DULCE				EPA
Minnesota ¹⁴	77	DULCE				EPA	EPA
Mississipi	77	TODAS				EPA	EPA
Missouri^8,15	77	DULCE				EPA	EPA
Montana	78	DULCE				EPA	EPA
Nebraska	77	DULCE				EPA	EPA
Nevada	74	DULCE				EPA	EPA
New Hampshire⁹	77	TODAS			240
New Jersey⁶	74	TODAS				EPA
New Mexico¹⁶	77	DULCE				LM 100	90% < 200
New York^9,17,18	74	TODAS	2400	80% <5000		EPA
N. Carolina^19,20	77	TODAS				EPA¹⁶	80% <400
North Dakota	77	DULCE				EPA	EPA
Ohio²¹	78	DULCE				EPA	EPA
Oklhoma	76	DULCE				EPA	EPA
OREGON²²	Pro	MARINA	Prom 240	80% <240
		DULCE	Prom 1000	80% <2400
Pennsylvania¹⁸	Pro	TODAS				EPA
Rhode Island	77	MARINA	Med 700	90% <2300		Med 50		90% <500
	77	DULCE	Med 100	80% < 2400		Med 200g		80%<500g
South Carolilna	77	TODAS				EPA	EPA
South Dakota	78	DULCE				EPA	80% <200	< 400
Tennessee^1,23,24	77	DULCE				EPA		< 1000
Texas⁶	76	TODAS				EPA	EPA
Utah	78	DULCE	LM	1000		EPA
Vermont	78	DULCE	NTE	500		NTE 200
Virginia	77	TODAS				EPA	EPA
Washington	77	MARINA				Med 14	90% <43²⁵
	77	DULCE				LM 100	90< 200¹⁶
West Virginia	77	DULCE	Prom 1000	80% < 1000	< 2400	EPA	EPA
Wisconsin²⁸	78	DULCE				EPA	EPA
Wyoming	78	DULCE				EPA	EPA
Puerto Rico	76	TODAS				EPA	80%< 400
Virgin Islands	73	TODAS				LM 70
Trust Territory	73	TODAS				EPA	EPA
American Samoa	73	TODAS				Prom 100	90% < 200
Guan ⁹	76	TODAS				Prom 200	EPA

Aguas residuales con disposición en el litoral. Consecuentemente , la seciión de diseñar el sistema para otros que no sean los estándares mínimos de calidad del agua, deberán estar sustentados por una necesidad demostrada, o una decisión política local/nacional.

El establecimiento de objetivos de calidad del agua (estándares) es dependiente de los usos para los que se aplica, o se planea aplicar, al agua del área, y como tal, es un tema específico

Aguas residuales con disposición en el litoral. Consecuentemente, la decisión de diseñar el sistema para otros que no sean los estándares mínimos de calidad del agua, deberán estar sustentados por una necesidad demostrada, o una decisión política local/nacional.

El establecimiento de objetivos de calidad del agua (estándares) es dependiente de los usos para los que se aplica, o se planea aplicar, el agua delárea, y como tal, es un tema específico de cada lugar. Los comentarios de esta presentación han estado, y continuarán estando, limitados a la presentación del desarrollo histórico de criterios y a la adaptación de guías y estándares para proteger los diferentes usos del agua.

Los niveles de coliformes, materia flotante y grasa y aceite generalmente son parámetros clave en el diseño de sistemas de control para municipalidades; mientras que las sustancias tóxicas y la temperatura son generalmente más importantes para descargas industrailes. Otros parámetros, como nutrientes y oxígeno disuelto, no son usualmente de preocupación principal a menos que la descarga se haga a un litoral o una bahía poco profundos y que carece de aguas para dilución.

Los criterios más severos de coliformes están asociados con las áreas de cosecha de mariscos. Algunos mariscos, tales como ostras, almejas, mejillones, etc., se alimentan filtrando el agua; y por lo tanto, tienden a concentrar contaminantes proveyendo un ambiente favorable para el crecimiento continuo de organismos dañinos, se ha demostrado que el agua que contiene un número relativamente bajo de microbios dañinos pueden producir mariscos con concentraciones que trasmiten enfermedades como informa Wood (33) la transmisión de enfermedades. Como informa

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (14) recomendó que la "evaluación de la adecuación mecriobiológica de las aguas para la extracción de mariscos por deporte se base en los niveles bacteriales de coliformes fecales. Cuando sea posible, las muestras deberán tomarse bajo aquellas condiciones de marea y lluvia razonable en que la polución puede llegar a su máximo en el área a ser clasificada. El valor medio de coliformes fecales no debe exceder ede un NMP de 4 por 100 ml y no más del 10% de las muestras deberán exceder un NMP de 43´´. Como ha sido reportado por la EPA (14) en 1976, la fuente primaria de estas guías fue el criterio microbiológico internacionalmente aceptado para calidad del agua de mariscos de 70 coliformes totales por 100 ml, usando un NMP promedio, con no más de 10% de los valores excediendo 230 coliformes totales por 100 ml. Las guías de coliformes fecales recomendadas simplemente se derivaron de la relación de coliformes fecales a totales (alrededor del 20%) basadas en más de 3,500 grupos de datos medidos en los Estados Unidos.

Los estándares microbiológicos se expresan mejor como una concentración promedio permisible, y un valor máximo que no debe excederse a un porcentaje dado (90% es común) del tiempo (véase los Cuadros 1 y 2 para ejemplos).

En resumen, la información presentada en los cuadros 1 y 2 da un rango al proyectista de calidad del agua, principalmente para coliformes totales y fecales como orgánicos indicadores. La simple adaptación de un grupo particular de estándares es inapropiados sin una revisión cuidadosa a las circunstancias locales y a los factores económicos locales/nacionales. Los estudios de Cabelli (15) proveen por primera vez relaciones cuantitativas entre el riesgo de enfermedad y el nivel de organismo indicador (enterococci), aunque factores como la salud general y la inmunidad de la población local implican que se debe tener precaución al aplicar directamente estas relaciones desarrolladas en otras áreas. La consideración de estética depende de la percepción subjetiva de la comunidad y debe ser revisada en el contexto de las aspiraciones sociales / económicas.

En el diseño de emisarios submarinos para la disposición final de aguas cloacaleds, también se deberá considerar la definición de un grupo separado de estándares dentro de una región que cumpla con las normas y tiene un uso limitado del agua. Normalmente rodea un volumen que se extiende a 50-600 metros en todos los lados de la zona inicial de dilución. Los estándares de la zona de mezcla están generalmente limitados a variables de calidad del agua para protección de toxicidad aguda (usualmente determinada a través de bioensayos con organismos indígenos) y para minimizar los impactos visuales. Los estándares de organismos coliformes de la zona de mezcla normalmente no se imponen a menos que el difusor esté localizado muy cerca a áreas de extracción de mariscos o a aguas de uso recreacional. Tales estándares no se aplican usualmente a DBO, a oxígeno disuelto ni a nutrientes.

Parámetro microbiológico	Guía	Obligatorio	Frecuencia Mínima de muestreo
1. Coliformes totales /100 ml	500	10,000	quincenal
2. Coliformes fecales /100 ml	100	2,000	quincenal
3. Estreptococos fecales / 100 ml	100	--	(1)
4. Salmonella / litro	--	0	(1)
5. Enterovirus	--	0	(1)

HDT 29: HISTORIA Y APLICACIÓN DE NORMAS MICROBIOLOGICAS DE CALIDAD DE AGUA EN EL MEDIO MARINO

Bibliografía