Catálogo de Fitoplancton de la Bahía de Cartagena, Bahía Portete y Agua de Lastre
Calidad del agua de la Bahía de Cartagena en...
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Calidad del agua de la Bahía de Cartagena en relación con la distribución espacial de Coliformes totales, Escherichia coli y Enterococcus sp durante la temporada seca del 2013 SALCEDO H. G. D Universidad de San Buenaventura Facultad de Ciencias de la Salud Programa de Bacteriología Cartagena de Indias 2013
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Calidad del agua de la Bahía de Cartagena en relación con la distribución espacial de
Coliformes totales, Escherichia coli y Enterococcus sp durante la temporada seca del 2013
SALCEDO H. G. D
Universidad de San Buenaventura
Facultad de Ciencias de la Salud
Programa de Bacteriología
Cartagena de Indias
2013
Calidad del agua de la Bahía de Cartagena en relación con la distribución espacial de
Coliformes totales, Escherichia coli y Enterococcus sp durante la temporada seca del 2013
SALCEDO H. G. D
Tesis de grado para optar al título
De Bacteriólogo
Asesor:
QUINTANA. S. D.M
Universidad de San Buenaventura
Facultad de Ciencias de la Salud
Programa de Bacteriología
Cartagena de Indias
2013
Dedicatoria
A Dios quien siempre me dio la fuerza, la sabiduría y la perseverancia para cumplir este
objetivo, para EL todo el honor la Gloria y la Honra de este trabajo, esto nunca será
discutido en mi vida.
A mis padres que me han acompañado en mi locura de investigación, me han sabido
aconsejar en los momentos más difíciles y con su amor supieron calmar mi ansiedad en los
momentos difíciles.
A todo el personal de Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas,
específicamente al Área de protección del Medio Marino, por su apoyo y por la
oportunidad que me brindaron de realizar mi tesis en este lugar.
A la Universidad San Buenaventura, específicamente a la decana Lourdes Benítez y la
profesora Adriana Pérez que me permitieron realizar esta investigación fuera de la
universidad.
A todas las personas que lean este trabajo y les pueda ayudar como soporte bibliográfico
para futuras investigaciones, este fue mi legado, este fue mi aporte a la Universidad.
Agradecimientos.
A mi eterno amigo, padre y Salvador, Gracias Dios por darme la Sabiduría para poder
realizar este sueño, Gracias a Él puedo decir “He peleado la buena batalla, he terminado
la carrera, he guardado la fe” 2 de Timoteo 4:7 Reina Valera 1990
A mi madre quien sin su apoyo y amor no lo hubiera logrado.
A mis hermanas Yennis Alejandra y Mónica Karina Salcedo por sus consejos y su apoyo
oportuno.
A mi asesora y amiga Diana Quintana, quien me guio en este difícil camino de la
investigación.
A mis mejores amigos que a través del tiempo se han ido convirtiendo en Hermanos,
Sammy Castellón, y Rocny Montes.
A mi hermanita Melody quien siempre me ha inspirado para seguir este duro camino de la
investigación.
A todo que en algún momento me brindaron su apoyo y sus ánimos, Margarita Herrera,
Lina Fernández, Les Monsalve, Laura, Liseth, Paula, Sary, Miguel Gonzales, Roger Beltran
y el viejo Alex.
A todos mis amigos de Medellín, a Jessica, Liseth Wilches y Juan que durante mi estadía
en esta ciudad me enseñaron mucho. Aquella vieja amiga también se encuentra allá,
muchas gracias por tu apoyo en su momento.
¡A todas las personas que hicieron parte de mi enseñanza y camino durante todo este
tiempo gracias TOTALES!
TABLA DE CONTENIDO 1. PLANTEAMIENTO Y JUSTIFICACION. ........................................................................................................ 1
2. OBJETIVO GENERAL ...................................................................................................................................... 5
2.1 Objetivos específicos .................................................................................................................................... 5
3. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................................................ 6
3.1 Marco Jurídico ............................................................................................................................................. 6
3.2 Marco Referencial............................................................................................................................................. 8
3.2.1 Investigaciones previas: ............................................................................................................................. 8
4 BASES TEÓRICAS .......................................................................................................................................... 11
4.1 Bahía Cartagena ......................................................................................................................................... 11
4.2 Microorganismos Indicadores ..................................................................................................................... 12
5. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS ........................................................................................................ 14
6. DISEÑO METODOLÓGICO ...................................................................................................................... 15
6.1. DELIMITACIÓN ...................................................................................................................................... 15
6.2 Fuentes y variables .................................................................................................................................. 16
6.3 Variables .................................................................................................................................................. 16
7. ETAPAS .......................................................................................................................................................... 17
8. OPERALIZACION DE LAS VARIABLES ........................................................................................................ 18
9. PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................. 19
9.1 Área de estudio ........................................................................................................................................... 19
9.2 Componente Microbiológico ....................................................................................................................... 20
9.4 Componentes fisicoquímicos ....................................................................................................................... 31
9.5 Análisis de resultados ................................................................................................................................. 42
9.5.1 Datos Históricos ................................................................................................................................. 42
9.5.2 Factores que influyen en la longevidad de los microorganismos en la bahía ......................................... 45
9.5.3 Análisis de la asociación de las Variables ............................................................................................ 46
9.5. 4 Capa Superficial de la Columna de Agua ............................................................................................ 47
9.5.5 Capa Media de la Columna de Agua ................................................................................................... 50
9.5.6 Capa del Fondo De La Columna de Agua ............................................................................................ 52
10. ADMINISTRACION DE PROYECTO........................................................................................................... 58
10.1 Cronograma ............................................................................................................................................. 58
10.2 Presupuesto .............................................................................................................................................. 59
11. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................................. 60
12 ANEXOS ......................................................................................................................................................... 66
LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Parámetros para Calidad de Agua Marina por la OMI, CEE, EPA y Legislación colombiana .... 7 Tabla 2 : Valores guía de Enterococcus faecalis (IC 95%) para la calidad microbiológica de aguas marinas recreativas de acuerdo a la OMS (2003). .................................................................................... 7 Tabla 3 : Resultados de la concentraciones de Coliformes totales, E. coli y Enterococcus de la bahía de Cartagena para temporada seca del 2013 ................................................................................................ 21 Tabla 4: Nutrientes de la Bahía de Cartagena en temporada seca del 2013 ............................................. 31 Tabla 5: Principales fuentes de contaminacion de las estaciones en la bahia de cartagena ....... 44 Tabla 6: Relación estrato de la columna de agua, con fuente e indicador principal detectado.................. 55
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Bahía de Cartagena. Grilla de muestreo ................................................................................. 19 Figura 2 : Coliformes totales UFC/100ml-Superficie ............................................................................ 22 Figura 3 : E. Coli UFC/100 ml Superficie ............................................................................................ 23 Figura 4 : Enterococcus UFC/100 ml Superficie .................................................................................. 24 Figura 5 : Coliformes totales UFC/100 ml Medio ................................................................................. 25 Figura 6 : E. Coli UFC/100 ml Medio .................................................................................................. 26 Figura 7 Enterococcus UFC/100 ml medio ........................................................................................... 27 Figura 8 Coliformes totales UFC/100 ml fondo .................................................................................... 28 Figura 9: E. Coli UFC/100 ml fondo .................................................................................................... 29 Figura 10: Enterococcus UFC/100 ml fondo ........................................................................................ 30 Figura 11: Bahía de Cartagena Nitrito Superficie ................................................................................. 32 Figura 12: Bahía de Cartagena Nitrato Superficie ................................................................................. 33 Figura 13: Bahía de Cartagena nitrito Medio ........................................................................................ 34 Figura 14: Bahía de Cartagena Nitrato-Medio ...................................................................................... 35 Figura 15: Bahía de Cartagena Nitrito- Fondo ...................................................................................... 36 Figura 16: Bahía de Cartagena Nitrato-fondo ....................................................................................... 37 Figura 17 :Temperatura Bahía de Cartagena Temporada Seca- Superficie ............................................ 38 Figura 18: Temperatura Bahía de Cartagena Temporada Seca- Medio .................................................. 39 Figura 19: Temperatura Bahía de Cartagena Temporada Seca- Fondo .................................................. 40 Figura 20 : pH de la Bahía de Cartagena Temporada seca..................................................................... 41 Figura 21 Dendograma de asociación de Coliformes totales, Escherichia coli, Enterococcus y parámetros fisicoquímicos en la Superficie de la Bahía de Cartagena ....................................................................... 46 Figura 22. Dendograma de asociación de Coliformes totales, Escherichia coli, Enterococcus y parámetros fisicoquímicos en la capa media de la columna de agua ........................................................ 49 Figura 23. Dendograma de asociación de Coliformes totales, Escherichia coli, Enterococcus y parámetros fisicoquímicos en el fondo de la Bahía de Cartagena ............................................................ 51 Figura 24: Dendograma de las estaciones monitoreadas con cada una de las variables microbiológicas y fisicoquímicas ........................................................................................................................................ 53
LISTA DE ANEXOS
Anexo 1: LEH-UNC. (2007). Flujo de aportes continentales en la zona del Canal del Dique .................. 66 Anexo 2: Indicadores Microbiológicos de las Bahías (NMP/100 ml) ...................................................... 66 Anexo 3: Aislamiento en VRB .............................................................................................................. 67 Anexo 4 : Prueba de indol en caldo triptofano ........................................................................................ 67 Anexo 5 : Concentración de Microorganismos indicadores en la capa Superficial de la columna de agua ...................................................................................................................................................... 68 Anexo 6: Concentración de Microorganismos indicadores en la capa media de la columna de agua ..... 68 Anexo 7: Concentración de Microorganismos indicadores en la capa fondo de la columna de agua ...... 69
1
1. PLANTEAMIENTO Y JUSTIFICACION.
La Bahía de Cartagena se encuentra localizada entre la latitud 10o 26’ - 10
o 16’ N y longitud 75
o
30’ - 75o
36’ cuenta con una superficie de 82 Km2 y, en promedio su profundidad es de 16
metros1, se conecta con el mar Caribe por dos entradas, una al norte y otra al sur, las cuales
reciben el nombre de Bocagrande y Bocachica respectivamente, siendo esta última la principal
ruta de acceso al puerto2.
En la bahía confluyen distintas fuentes de agua contaminada provenientes de los asentamientos
humanos (cerca de 1’000.000 de habitantes aproximadamente), y de actividades marítimas (Agua
de lastre o de sentinas). Las aguas residuales domésticas de la ciudad de Cartagena, son
eliminadas en dos puntos principales y alcanzan un volumen de 120.000 m3/día. El 60% de este
volumen es descargado en la Ciénaga de la Virgen, mientras que el restante 40% es descargado
en el sector de la Isla de Manzanillo3. Este último vierte a una distancia de 800m de la isla a una
profundidad de 22m4. A su vez la bahía de Cartagena, está influenciada por las descargas del
Canal del Dique5 transportando 10 millones de metros cúbicos de sedimentos al año, de los
cuales 24% llegan a la Bahía de Cartagena 3 y el porcentaje restante se drena hacia diferentes
puntos de salida del canal, Caño lequerica 5%, caño Matunilla 21 %, caño correa 14% entre
otros (Ver anexo 1).
Es por ello que en las actividades marítimas, los buques de tráfico internacional deben evitar
tomar agua de lastre en Cartagena dado que este puerto representa un riesgo sanitario por el
transporte de microorganismos patógenos a otros puertos 5.
2
Con base en lo expuesto, es necesario identificar el comportamiento de microorganismos de
origen fecal dentro del cuerpo de agua de la bahía de Cartagena, realizando un análisis puntual
respecto a tipo de época climática y a sus condiciones hidrodinámicas.
Los Coliformes totales, Escherichia coli y Enterococcus han sido empleados como indicadores
adecuados para determinar la calidad de aguas marinas, por su adaptabilidad y resistencia al
medio marino permiten revelar si el cuerpo de agua ha sufrido contaminación fecal por aguas
residuales 6 o están presentes otros microorganismos patógenos como Staphylococcus aureus,
Salmonella typhi, Vibrio cholerae entre otros7.
Estudios epidemiológicos han relacionado las altas concentraciones de Coliformes totales y
fecales en aguas recreacionales de primer y segundo contacto con enfermedades
gastrointestinales8, por ejemplo existe mayor probabilidad de contraer dichas enfermedades para
una persona que tiene contacto primario con cuerpos hídricos que no cumplen con los parámetros
mínimos de calidad microbiana a una persona que tenga contacto con un cuerpo de agua que si
los cumpla 9
Moscarella y col. (2010) que la problemática ambiental se generan cuando las aguas residuales y
los grandes volúmenes de aguas continentales son vertidos a los ecosistemas marino10, tal es el
caso de la bahía de la Habana, en Cuba en donde se determinó que presenta afectación por la
influencia de los ríos Luyanó y Martin Pérez, los cuales permiten el ingreso de residuos flotantes
e Hidrocarburos en la bahía afectándola tanto turística como ambiental 11 de igual forma, la bahía
de Santiago de Cuba se ha visto afectada principalmente por aportes continentales del el rio
Yarayó cuyo caudal aporta el 56% de agua dulce con un contenido de 90% de materia orgánica,
hidrocarburos, metales pesados, y nutrientes que constituyen la principal fuente de
contaminación 12.
3
Los cambios en la calidad de ecosistemas costeros, han sido identificados en otras bahías como
las de Cienfuegos, Nipe, Matanzas, banderas, impactadas tanto por vertimiento de aguas
residuales como de aguas continentales generando así un incremento en la concentración de
Coliformes totales y fecales 12 permitiendo evidenciar la contaminación de origen fecal. (Ver
anexo 2) 12
A su vez, de la bahía de Santa Marta, en Colombia, la cual se determinó que aunque no
representa un alto grado de peligrosidad microbiana, la bahía está siendo impactada por el
emisario submarino y el río Manzanares poniendo en riesgo actividades como la pesca, las
actividades recreativas y la calidad paisajista de ecosistema10.
Por estas razones es necesario el monitoreo continuo de Coliformes totales, Escherichia coli, y
Enterococcus sp en la bahía de Cartagena que permita demostrar la influencia del vertimiento de
aguas residuales de la ciudad, la industria y el canal del Dique y así lograr realizar la evaluación
de la distribución espacial de microorganismos indicadores de contaminación fecal, dado que,
según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PUMA), la bahía de
Cartagena es considerada como un hot spots porque constituye una de las áreas marino-costeras
importantes a nivel internacional por su gran valor social y económico asociado a su uso
pesquero, marítimo-portuario, industrial, turístico-recreativo y cultural 13, que al mismo tiempo
presenta alta probabilidad de contaminación.
En este orden de ideas la diseminación de la contaminación microbiológica está relacionada con
las actividades costeras y marítimas que pueden desencadenar no solo un problema de salud
pública sino también ambiental al verse comprometida la vida marina 14.
4
El agua de lastre ha permitido que muchos microorganismos y bacterias patógenas puedan
diseminarse, y afectar a la población costera que esté en contacto directo, además con las grandes
cantidades de sedimentos que se vierten por el canal del dique la bahía ha perdido la capacidad de
asimilación de contaminantes, el suelo marino también se ha visto afectado con la acumulación
de arena amenazando la pesca, y los deportes náuticos, además las aguas saturadas de arcilla
logran afectar la vida coralina ya que puede impedir la penetración de luz para su desarrollo,
cegar los aparatos respiratorios o hundir los sustratos duros para su fijación.15
Por otra parte es relevante la realización de esta investigación, puesto que posee un alto grado de
pertinencia con la filosofía de la Universidad de San Buenaventura Seccional Cartagena, ya que
en una de sus dimensiones de identidad, considera la ciencia y la investigación, el examen crítico
de los conocimientos y la aplicación de ellos al desarrollo y beneficio de la comunidad y el
ambiente como parte fundamental del ser, por tal razón, es oportuno llevar a cabo este estudio.
Por estas razones es necesario que se realicen monitoreos de microorganismos indicadores a lo
largo y ancho de la bahía de Cartagena para dimensionar el problema de contaminación que tiene
este cuerpo de agua y tomar medidas respectivas u ofrecer soluciones, puesto que con las
investigaciones que se han realizado no se pueden hacer ya que son poco actuales, es por ello que
el presente trabajo plantea como pregunta de investigación
¿Cuál es la distribución espacial de Coliformes totales, Escherichia coli, Enterococcus sp en la
bahía de Cartagena durante la temporada seca del 2013?
5
2. OBJETIVO GENERAL
Evaluar la calidad del agua de la Bahía de Cartagena en relación con la distribución espacial de
Coliformes totales, Escherichia coli y Enterococcus durante la temporada seca del 2013.
2.1 Objetivos específicos
Ejecutar aislamientos de las muestras de la bahía de Cartagena en agar Cromogénico.
Ejecutar conteo en placa de las colonias características de Coliformes totales, Escherichia
coli, y Enterococcus sp.
Ejecutar pruebas de confirmación para Coliformes totales, Escherichia coli y
Enterococcus sp.
Establecer mapas de concentraciones para Coliformes totales, Escherichia coli y
Enterococcus sp en la bahía de Cartagena.
6
3. MARCO TEÓRICO
3.1 Marco Jurídico
La legislación Colombiana en el decreto 1594 de 1984 del Ministerio de Salud16 divide la
destinación de aguas con fines recreativos en contacto primario, para las actividades de contacto
primario como natación y buceo, y de contacto secundario para los deportes náuticos y la pesca.
Las actividades de contacto primario poseen una concentración límite de Coliformes totales de
1000 Numero Más Probable en 100 mL y para Coliformes fecales el límite de la calidad
admisibles es de 200 NMP/100ml, en cuanto para las actividades de contacto secundario se
establece un límite admisible inferior a una concentración 5000 NMP/100 ml para Coliformes
totales, no obstante la Organización Marítima Internacional (OMI ), en la Resolución A868 17
estipuló que para aguas empleadas como lastre en embarcaciones que pretendan ser deslastradas
en puertos, el límite para Escherichia coli es de 250 UFC/100ml, mientras que para Enterococcus
de100 UFC/100ml, tal como aparece en la Tabla 1.
Organizaciones como la Agencia de Protección Ambiental (EPA) 18 y la Comunidad Económica
Europea (CCE) 19 establecen niveles permisibles para Enterococcus faecalis con 35 UFC/100ml
(EPA), y Coliformes Totales 500 UFC/100ml, Escherichia coli 100 UFC/100ml, Tabla 1.
7
Tabla 1: Parámetros para Calidad de Agua Marina por la OMI, CEE, EPA y Legislación colombiana
1. Organización Marítima Internacional 2. Comunidad Económica Europea. 3. Agencia de Protección Ambiental 4. Legislación Colombiana UFC: Unidades Formadoras de Colonia n/a: No aplica
Por otra parte la Organización Mundial de la Salud (OMS) 20 implanta medidas de seguridad para
un ambiente de aguas recreativas seguras, basado en estudios epidemiológicos de riesgos de
contraer una enfermedad por exposición a Enterococcus Faecalis (tabla 2).
Tabla 2 : Valores guía de Enterococcus faecalis (IC 95%) para la calidad microbiológica de aguas marinas recreativas de acuerdo a la OMS (2003). 20
EGI: Enfermedad Gastrointestinal; ERFA: Enfermedad Respiratoria Febril Aguda.
Parámetros
OMI.1(UFC/100ml)
CEE.2 (UFC/100ml)
EPA.3 UFC/100ml
Decreto 4. 1594 de 1984(NMP/ml) Contacto primario
Coliformes totales
n/a 500 N/A 1000
Escherichia coli
250 100 126 200
Enterococcus
100 100 35 N/A
Vibrio cholerae (01 y 0139)
0 0 0 N/A
CATEGORÍA CONCENTRACIÓN DE ENTEROCOCCUS
FAECALIS
RIESGO ESTIMADO POR EXPOSICIÓN
A ≤40 UFC/100 ml
1% de contraer EGI. <0,3% de contraer ERFA.
B 41–200 UFC/100 ml 1–5% de EGI. 0.3 a 1,9% de ERFA.
C 201–500 UFC/100 ml 5–10% de EGI. 1,9–3,9% de ERFA.
D >500 UFC/100 ml >10% de EGI. >3,9% de ERFA
8
3.2 Marco Referencial
3.2.1 Investigaciones previas: Tuchkovenko Y, Y Rondón S. Estudio del comportamiento de la contaminación de la bahía de
Cartagena. Boletín Científico del Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas.
2002 octubre (20) 56-67 21
Esta investigación refiere los resultados obtenidos del monitoreo de diferentes estaciones en tres
épocas climáticas, durante los años del 1999-2000, en las cuales se realizó la determinación de
bacterias de origen fecal y establecieron el grado de contaminación por bacterias patógenas en la
bahía de Cartagena, en donde se presentó mayor nivel durante la época de transición y lluviosa,
indicando una fuerte relación entre la época lluviosa y la contaminación bacteriana puesto que se
superaron los límites de permitidos para contacto primario y secundario establecidos por la
legislación colombiana.
L M Ramos-Ortega, L A. Vidal, S Vilardy, L Saavedra-Díaz. Análisis de la Contaminación
Microbiológica (Coliformes totales y fecales) en la Bahía de Santa Marta, Caribe Colombiano.
Acta Biológica Colombiana. 2008 Diciembre (13)3, 87 – 98.22
En la presente investigación se realizó el análisis de la contaminación microbiológica de la bahía
de Santa Marta mediante la medición de las concentraciones de Coliformes totales y fecales en 11
estaciones a dos niveles de profundidad, que fueron 1m y 20m respectivamente, utilizando la
técnica de número más probable. Con base en esto, lograron determinar que para épocas húmedas
se obtienen altas concentraciones de Coliformes totales y fecales en ambos niveles de
profundidad, dejando en evidencia un grado de contaminación medio que presenta la bahía de
Santa Marta para actividades de contacto primario y generando un impacto negativo sobre el
ecosistema.
9
A Hamzah, S HAZWA. Microbiological Study in Coastal Water of Port Dickson, Malasia.
Sains Malaysiana. 2011 40(2) 93–998
En este estudio los autores utilizaron a los Coliformes totales, fecales, Streptococcus faecalis y
Colifagos como microorganismos indicadores de contaminación fecal en las playas de Port
Dickson, en el estrecho de Malasia. Mediante la técnica de filtración por membrana se evaluaron
4 estaciones durante el 2000 y 2001 llegando a la conclusión que las playas de Port Dickson no
eran seguras para actividades de contacto, además de que Coliformes totales, y fecales son
mejores indicadores de contaminación fecal que los Streptococcus faecalis y Colifagos en aguas
marinas.
JF. Griffith, KC. Schiff, GS. Lyon, JA Fuhrman. Microbiological water quality at non-human
influenced reference beaches in southern California during wet weather. Marine Pollution
Bulletin April 2010(4) 60, 1-9 23
Esta investigación resalta la influencia que puede tener las fuentes naturales de contaminación
fecal durante la época de lluvia en playas de referencia del sur de California. Durante el
2004/2005 y 2005/2006 se recolectaron muestras en seis playas de referencia que tenían una
entrada de agua dulce proveniente de una cuenca sin desarrollar o sin influencia humana; se
monitorearon microorganismos indicadores como Coliformes totales, E. Coli y Enterococcus sp
mediante la técnica de Colilert-18 y Enterolert para evaluar la calidad del agua marina y si existía
influencia de fuentes naturales de contaminación fecal durante la época humedad que excediera
los límites establecidos por California para microorganismos indicadores. Los resultados
arrojados por esta investigación permitieron demostrar que las playas de referencia pueden
estarse viendo afectadas debido a las descargar provenientes de las cuencas sin desarrollar.
10
Cada uno de los artículos citados anteriormente permiten visualizar elementos importantes para la
elaboración de la presente investigación puesto que demuestra que la bahía de Cartagena puede
estar expuesta a diferentes fuentes de contaminación permitiendo así que los microorganismos
indicadores durante la época lluviosa y transición superen los niveles estipulados por la
legislación21, así como ocurre con otras bahías en Colombia, como la bahía de Santa Marta23
que posee características de contaminación (emisarios submarinos, descargas de aguas residuales
de la población aledaña, trafico marino y aguas continentales provenientes de ríos) similares a la
de Cartagena y que han mostrado altos niveles de contaminación que afectan tanto a la salud
como al ecosistema. Los estudios en Malasia y California ratifican por su parte, la elección de
Coliformes totales, E. Coli (como máximo representante de los Coliformes fecales) y
Enterococcus sp como microorganismos indicadores por excelencia, puesto que permiten
conocer el grado de contaminación de un cuerpo de agua8, y que su determinación es posible a
través de técnicas rápidas y poco costosas como la de filtración por membrana 23.
11
4 BASES TEÓRICAS
4.1 Bahía Cartagena
La Bahía de Cartagena se conecta al mar Caribe al norte y al sur, y recibe la influencia del canal
de Dique, confiriéndole características estuarinas 24.
El canal del Dique influye además sobre la hidrodinámica de la bahía de Cartagena 24, con
corrientes de agua dulce, esta influencia está determinada principalmente por el régimen
climático regional, ya que es sabido, que los regímenes de caudales de aportes continentales
disminuyen en época seca y aumentan en época de lluvia, mientras que el régimen de viento
cambia, incrementándose en época seca y disminuyendo en época húmeda, como resultado de
estos cambios climáticos se favorece la influencia del Mar Caribe dentro de la bahía para época
seca y la influencia del canal del dique en época húmeda21.
En el régimen climático para la época seca que va desde Diciembre a Marzo, las aguas del Canal
del Dique se desplazan contra la orilla de la bahía, sin embargo en época de transición los
vientos alisios recobran fuerza y soplan con más regularidad, permitiendo de esta manera que las
aguas del canal desaparezcan totalmente en su centro, puesto que la dinámica las aguas del canal
del dique subsisten en los bordes del este y oeste de la bahía21. En época de lluvias la dinámica de
las aguas al interior de la bahía está determinada por el régimen del canal del dique, que influye
sobre las corrientes superficiales, forjando una capa liviana de agua salada en la superficie21.
No obstante, además del régimen climático, el viento y el mar Caribe influyen sobre la dinámica
de la bahía de Cartagena, sino que también las mareas ejercen una acción, aunque poco
12
significativas pueden convertirse en un factor determinante en la redistribución de sustancias
contaminantes25.
La composición química en los estuarios es regulada ampliamente por los procesos
biogeoquímicos que allí ocurren. Los sólidos suspendidos influyen en la distribución de
microorganismos puesto que las bacterias logran adherirse a ellos para su supervivencia, gran
parte de esta asociación es depositada en el fondo marino el resto es distribuido a lo largo y ancho
de la bahía por acción de las mareas y los vientos6
4.2 Microorganismos Indicadores
Las aguas residuales domésticas, contienen millones de microorganismos que provienen de los
intestinos de humanos o de animales de sangre caliente, se pueden clasificar en cuatro grupos que
son bacterias, virus, protozoos y helmintos 26. La detección de cada uno de estos
microorganismos por separado es una tarea ardua, demasiado costosa y acapara demasiado
tiempo, es por ello que se ha establecido para los análisis tanto de agua potable, como de agua
marina, el aislamiento y cuantificación de microorganismos indicadores de contaminación
fecal2.
Teniendo en cuenta lo anterior se puede definir a los microorganismos indicadores como una
medida indirecta para indicar la probabilidad de la presencia de otros microorganismos
patógenos en el agua 27
Los microorganismos indicadores de contaminación fecal deben de cumplir con ciertos criterios
y características para ser considerados como tal 27, por ejemplo, deben encontrarse en presencia
de heces fecales de animales o de humanos, deben ser igual de resistentes a los microorganismos
13
que van a indicar en condiciones adversas (como salinidad, pH, presión, temperatura, luz, etc.),
deben tener una fuerte asociación con microorganismos patógenos y tienen que ser de fácil
aislamiento en el laboratorio 27
Los Coliformes totales, fecales (E. Coli) y Enterococcus sp han sido utilizados históricamente
por muchos estudios para la predicción de microorganismos patógenos como bacterias, protozoos
y virus en agua. 27
Los Coliformes totales se definen como bacterias gramnegativas que tienen la capacidad de
fermentar lactosa a 35° C con producción de gas28, a su vez los Coliformes fecales que son un
subgrupo del anterior tiene como máximo representante a E. coli y comparten características
similares, con la diferencia de que estas son capaces de crecer a temperatura de 45°C y producir
indol a partir de triptófano29, y por último, se encuentra el grupo Enterococcus grampositivos
coco-ovoides alargados, catalasa negativa (variable)28 , han sido establecidos por Estados Unidos
y la Unión Europea como microorganismos indicadores de calidad de aguas29 y han sido
correlacionados en diferentes estudios frente a la presencia de patógenos en aguas estuarinas,
conjuntamente con Coliformes totales y fecales29 se ha demostrado que tiene una mayor
correlación con la presencia de Salmonella sp, no obstante se ha evidenciado que cuando las
concentraciones de Coliformes fecales excedían los 2000 UFC/100 mL29 el 55% de las muestras
eran positivas para Salmonella sp 29
14
5. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS
Microorganismos indicadores: Es aquél cuya presencia alerta de la posible presencia de un
microorganismo patógeno.
Estuario: son cuerpos de agua donde la desembocadura de un rio se abre a un ecosistema
marino.
Aguas residuales: se define como un tipo de agua que está contaminada con sustancias fecales y
orina procedente de desechos orgánicos humanos o animales.
Escherichia coli: Especie de bacilos gramnegativos anaerobios facultativos que suelen
encontrarse en la parte distal del intestino de los animales desangre caliente. Por lo general no son
patógenos, pero algunas cepas producen diarrea e infecciones piógenas.
Coliformes totales: Familia de bacterias gramnegativas, facultativamente anaerobias, en forma
de bastoncillos que no forman esporas. Sus organismos están distribuidos en todo el mundo,
algunos son saprofitos y otros parásitos de plantas y animales.
Enterococcus: Especie de bacteria cocoide grampositiva aislada comúnmente de muestras
clínicas y del tracto intestinal humano. La mayoría de las cepas no son hemolíticas.
15
6. DISEÑO METODOLÓGICO
En esta investigación se evaluó la calidad de la Bahía de Cartagena con relación a la
distribución espacial de Coliformes totales, Escherichia coli y Enterococcus sp, por lo cual el
enfoque de esta investigación fue de tipo transversal-descriptivo puesto que los datos fueron
tomados durante la primera semana de Marzo en temporada seca del 2013 y proporcionó una
visión general del estado de contaminación actual de la Bahía de Cartagena.
6.1. DELIMITACIÓN
Espacial y temporal: Se realizó en los laboratorios del Centro de Investigaciones
Oceanográficas e Hidrográficas durante la primera semana de Marzo en temporada seca del 2013.
Población de estudio: La Bahía de Cartagena ubicada en la latitud 10o
26’ - 10o
16’ N y
longitud 75o 30’ - 75
o 36’ con una superficie de 82 Km2
Muestra: Se tomaron 3 muestras (Superficie, medio y fondo) en 14 estaciones a lo
largo y ancho de la bahía de Cartagena.
16
6.2 Fuentes y variables
Primarias Fueron los artículos y tesis pertinentes de los cuales la investigación se ha
apoyado para darle un soporte bibliográfico.
6.3 Variables
Cualitativa Nominal: Coliformes totales, Escherichia coli y Enterococcus sp
Cuantitativa intervalo: nitrito, nitrato, amonio, pH, y temperatura
17
7. ETAPAS
ETAPAS 1: Revisión Bibliográfica
En esta etapa se realizó la revisión bibliográfica de artículos, informes finales y documentos
pertinente a la evaluación de la calidad microbiológica del agua.
ETAPAS 2: Muestreo
Se monitorearon 14 estaciones a lo largo y ancho de la Bahía de Cartagena. En cada punto se
tomó muestra simple para tres profundidades, superficie (1 m abajo), medio y fondo (1m arriba).
La toma de muestra se realizó a través de una botella Niskin de 5 L, para posteriormente ser
dispensada en frascos schott de 100 ml previamente esterilizados para el componente
microbiológico y en frascos plásticos de 1000mL para determinación de nutrientes30.
Posteriormente se almacenaron las muestras bajo refrigeración en una nevera de campo y fueron
llevadas al laboratorio del Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas CIOH,
siguiendo la correspondiente cadena de custodia del sistema de gestión de calidad del laboratorio
30.
ETAPAS 3: Análisis de datos
Los datos primarios se organizaron en una matriz geo referenciada indicando el valor obtenido en
cada punto monitoreado, cuyos datos serán posteriormente graficados a través del programa
surfer 9, para identificar patrones en cada una de las secciones de la columna. Se realizó un
análisis multivariado respecto a las variables fisicoquímicas como nitrato, nitrito, amonio, pH y
salinidad
18
8. OPERALIZACION DE LAS VARIABLES
VARIABLE NATURALEZA ESCALA FUENTE INDICADOR TÉCNICA INSTRUMENTO
Coliformes totales,
Escherichia coli y Enterococcus
Cualitativa
Cualitativa Nominal
Agua de mar
Crecimiento en unidades
formadoras de colonias
Filtración por membrana
Formato de resultados
Nutrientes (nitrito, nitrato,
amonio)
cuantitativa Cuantitativa Intervalo
Agua de mar
mg/L Espectrofotometría Formato de resultados
Parámetros físicos
(Temperatura)
cuantitativa Cuantitativa Intervalo
Agua de mar
Grados Celsius
Espectrofotometría Formato de resultados
Parámetros químicos
(pH)
cuantitativa Cuantitativa Intervalo
Agua de mar
pH Espectrofotometría Formato de resultados
19
9. PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
9.1 Área de estudio
El estudio se llevó a cabo en la bahía de Cartagena que posee una superficie de 82.07 Km2
y se encuentra localizada en el departamento de Bolívar, entre la latitud 10o 26’ - 10
o 16’ N
y longitud 75o 30’ - 75
o 36’ W, con un promedio de 16 metros de profundidad 1, el régimen
climático regional comprende la época seca que va desde diciembre a Marzo y húmeda que
va del mes de abril al de noviembre e incluso alguna ocasiones va hasta la segunda
semana del mes de Diciembre7. Esta investigación se realizó en época seca,
específicamente en el mes de marzo en donde la influencia de los vientos del norte
permiten la circulación de las aguas superficiales.3 Las estaciones de muestreo se
encuentran definidas en la figura 1
Figura 1: Bahía de Cartagena. Grilla de muestreo31
Estación Longitud Latitud Estación Longitud Latitud 1. Escollera -75,5655556 10,3180556 8. Boya12 -75,5655556 10,3180556 2. Boya 19 -75,5630556 10,3141667 9.Boya28 -75,5630556 10,3141667 3. Boya 27 -75,5408333 10,3197222 10. Contecar -75,5408333 10,3197222 4. Tierra Bomba 1 -75,5225 10,3647222 11. Boya 30 -75,5225 10,3647222 5. Tierra Bomba2 -75,5141667 10,3744444 12. Emisario -75,5141667 10,3744444 6. Boya11 -75,5327778 10,3783333 13. Bosque -75,5327778 10,3783333 7. Boya10 -75,5283333 10,3830556 14. Sociedad P -75,5283333 10,3830556
20
9.2 Componente Microbiológico
Las muestras fueron procesadas bajo los procedimientos establecidos por el laboratorio de
microbiología del CIOH, en este caso por medio de la técnica de filtración por membrana6,
técnica acreditada por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de
Colombia (IDEAM) bajo la resolución 1923 del 4 de agosto del 2011, es por ello que los
resultados son expresados en UFC/100 ml y son comparados con los límites establecidos
por la OMI, CEE y la EPA. Se filtró al vacío 100 ml de cada una de las muestras y
posteriormente se inoculó el filtro en agar Cromogénico para la detección de Coliformes
totales y E. coli, y en agar selectivo para Enterococos, para la detección de Enterococcus
faecalis, se incubó durante 24 a 48 horas a 35°C.
Posteriormente a la incubación de las muestras se realizó conteos en placa con ayuda de un
contador de colonias para así determinar el número de Unidades Formadoras de Colonias
en los 100 ml de muestra. Se registraron las colonias rojas (presuntivas de Coliformes
totales), azules (E. coli) y otros Gram negativos (color crema o incoloro) en agar
Chromocult y Rojas en Agar Enterococos. La concentración final se informó con relación a
las siguientes formulas:
Fórmula1 para el cálculo de concentración de Coliformes Totales Coliformes totales UFC*/100mL = colonias típicas contadas X 100 Volumen muestra filtrada (ml)
Fórmula2 para el cálculo de concentración de Coliformes Totales
E. coli UFC*/100mL = colonias típicas contadas X 100 Volumen muestra filtrada (ml)
Fórmula3 para el cálculo de concentración de Enterococcus
Enterococcus UFC*/100mL = colonias típicas contadas X 100
21
Volumen muestra filtrada (ml)
Los resultados obtenidos de las concentraciones de Coliformes totales, E. coli y
Enterococcus sp en la Bahía de Cartagena en temporada seca del 2013 se muestran en la
tabla 4, para cada una de las tres profundidades de la columna de agua, que fueron
superficie, medio y fondo.
Posterior a la incubación y recuento, se realizó el aislamiento de las colonias características
de E. coli para su confirmación en agar Bilis Rojo Violeta (VRB) (Anexo 2), las colonias
se manifestaron de color rojo con presencia de un halo rojo alrededor, producido por la
degradación de lactosa lo que significa que es positivas para este tipo de bacteria. La
prueba de Indol dio positiva por una desanimación del triptófano (ver Anexo 3)
Tabla 3 : Resultados de la concentraciones de Coliformes totales, E. coli y Enterococcus sp de la bahía de Cartagena para temporada seca del 2013
BAHIA DE CARTAGENA- SUPERFICIE UFC/100mL
Estación CT E. C E
Escollera 520 100 20
Boya 19 410 30 10
Boya 27 720 100 0
Tierra Bomba1
210 160 10
Tierra Bomba2
690 130 10
Boya 11 370 140 0
Boya 10 170 20 0
Boya 12 340 20 0
Boya 28 380 120 20
Contecar 430 90 0
Boya 30S 890 80 0
EMISARIO 1290 150 0
BOSQUE 750 20 560
Sociedad Portuaria
200 30 180
BAHIA DE CARTAGENA- MEDIO UFC/100mL
Estación CT E. C E
Escollera 310 30 10 Boya 19 760 130 10 Boya 27 260 90 10 Tierra Bomba1 340 160 10
Tierra Bomba2 680 120 10
Boya 11 80 0 0 Boya 10 1280 10 0 Boya 12 1420 20 0 Boya 28 260 50 20 Contecar 640 90 0 Boya 30S 760 120 0 BOSQUE 280 50 180
Sociedad Portuaria 760 140 50
CT: Coliformes Totales; E.C: E. coli y E: Enterococcus
BAHIA DE CARTAGENA- FONDO UFC/100mL
Estación CT E. C E
Escollera 730 170 180 Boya 19 630 70 120 Boya 27 330 130 130 Tierra Bomba1 70 0 0 Boya 11 120 20 10 Boya 10 720 150 150 Boya 12 880 20 20 Boya 28 500 190 180 Contecar 370 60 20 Boya 30S 650 180 170 BOSQUE 690 180 170 Sociedad Portuaria
530
110
80
22
Las concentraciones encontradas para cada nivel de la columna de agua fueron comparadas
Con las normativas que aparecen en la tabla 1.
RESULTADOS PARA LA CAPA SUPERFICIAL DE LA COLUMNA DE AGUA
Comportamiento de los Coliformes totales
Figura 2 : Coliformes totales UFC/100ml-Superficie
En la actualidad no existe una normativa colombiana que establezca los límites en Unidad
Formadora de Colonias (UFC), puesto que la legislación actual para el uso de aguas
520410
720
210
690
370170
340 380430
890
1290
750
200
0100200300400500600700800900
10001100120013001400
UFC
/100
ML
Estaciones de muestreo
CEE
23
recreativas estipula que los resultados se deben expresar en Número Más Probable por lo
cual no se puede comparar con los resultados obtenidos en esta investigación. La OMI y la
EPA no incluyen el parámetro de Coliformes totales en sus normativas, es por ello que se
tuvo como referencia los límites permisibles establecidos por la Comunidad Económica
Europea (CEE), en cual indica que hay 6 estaciones en que los Coliformes totales en
superficie están por encima de lo permitido, las cuales fueron Escollera 520 UFC/100 ml,
Boya 27. 720 UFC/100 ml, Tierra Bomba2 690 UFC/100 ml, Boya 30. 890 UFC/100 ml,
Emisario 1290 UFC/100 ml y Bosque 750 UFC/100 ml, y 8 estaciones están bajo los
limites estipulados. (Figura 2)
Comportamiento de Escherichia coli
Figura 3 : E. Coli UFC/100 ml Superficie
100
30
100
160
130 140
20 20
12090
80
150
20 30
0
50
100
150
200
250
UFC
/100
ml
Estaciones de muestreo
CEE
OM
EPA
24
Las estaciones que presentaron mayor concentración fueron Tierra Bomba 1, Emisario y
Boya 11 con 160 UFC/100ml, 150 UFC/100ml, y 140 UFC/100ml respectivamente (Figura
3). Según lo límites establecidos para Escherichia coli por la CEE, las estaciones de
Escollera, Boya 27, Tierra Bomba 1, Tierra Bomba 2, Boya11, y Boya 120 presentan
valores superiores a los permitidos, mientras que para la normativa establecida por la
Agencia de protección ambiental (EPA) solo 4 estaciones (Tierra Bomba 1, Tierra Bomba
2, Boya11 y Emisario) están por encima de los limites instaurados, sin embargo para la
Organización Marítima Internacional (OMI), según su resolución A868 no existen
estaciones por encima de los límites establecidos. (Figura 3)
Comportamiento Enterococcus sp
Figura 4 : Enterococcus sp UFC/100 ml Superficie
20 10 0 10 10 0 0 0 20 0 0 0
560
180
0
100
200
300
400
500
600
UFC
/100
ml
Estaciones de muestreo
CEE Y OMI
EPA
25
Las estaciones que presentaron mayor concentración de Enterococcus sp en la Bahía de
Cartagena durante la época seca fueron Bosque y Sociedad portuaria, con 560 UFC/100ml
y 180 UFC/ 100ml respectivamente, y a su vez fueron las únicas estaciones que
sobrepasaron los límites establecidos por CEE, la OMI y EPA. (Figura 6).En las demás
estaciones las concentraciones fueron mínimas o nulas.
Comportamiento de Coliformes totales
Figura 5 : Coliformes totales UFC/100 ml Medio
En el nivel medio de la columna de agua hubo 7 estaciones que sobrepasaron los limites
exigidos por la CEE (500 UFC/100ml), los cuales fueron Boya 19. 760 UFC/100ml, Tierra
Bomba 2 con 680 UFC/100ml, Boya 10. 1280 UFC/100ml, Boya 12. 1420 UFC/100ml,
310
760
260 340
680
80
12801420
260
640760
280
760
0
250
500
750
1000
1250
1500
UFC
/100
ML
Estaciones de Muestreo
CEE
26
Contecar 640 UFC/100ml, Boya 30 760 UFC/100ml, y Sociedad Portuaria con 760
UFC/100ml. (Figura 5)
Comportamiento de Escherichia coli
Figura 6 : E. Coli UFC/100 ml Medio
En cuanto las concentraciones de E. Coli en el nivel medio de la columna de agua se
obtuvieron cinco estaciones que sobrepasaron los límites exigidos por la CEE, y estos
fueron Boya 19 130 UFC/100 ml, Tierra Bomba 1. 160 UFC/100 ml, Tierra bomba 2. 120
UFC/100 ml, Boya 30 120 UFC/100 ml y Sociedad Portuaria 140 UFC/100 ml, mientras
que para la EPA solo tres estaciones expresaron concentraciones por encima de lo
permitido, las cuales fueron Boya 19. 130 UFC/100 ml, Tierra Bomba 1. 160 UFC/ml y
30
130
90
160
120
0 10 20
50
90
120
50
140
0
50
100
150
200
250
UFC
/100
ml
Estaciones de Muestreo
EPACEE
OMI
27
Sociedad Portuaria 140 UFC/100 ml. no obstante, según los limites exigidos por la OMI,
ninguna estación mostro niveles de concentración mayor a los permitidos. La estación que
presento mayor recuento de Escherichia coli fue Tierra Bomba, seguida de sociedad
portuaria. (Figura 6)
Comportamiento de Enterococcus
Figura 7 Enterococcus UFC/100 ml medio
Los niveles de concentración de este indicador sobrepasaron los límites exigidos en una
estación (Bosque con 180 UFC/100 ml) en cuanto a lo estipulado por CEE y OMI,
Mientras que la Sociedad Portuaria presento concentración 50 UFC/100 ml excediendo de
10 10 10 10 100 0 0
20
0 0
180
50
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
UFC
/100
ml
Estaciones de muestreo
CEE Y OMI
EPA
28
esta forma lo exigido por la EPA, la estación que presento mayor concentración de E. Coli
fue la de Bosque. (Figura 7)
Comportamiento de Coliformes totales
Figura 8 Coliformes totales UFC/100 ml fondo
Las estaciones de Escollera, Boya 19, Boya 10, Boya 12, Boya 30, Bosque, Sociedad
Portuaria estuvieron por encima de los límites permisibles impuestos por CEE, con
concentraciones de 730 UFC/ml, 630 UFC/100ml, 720 UFC/100ml, 880 UFC/100ml, 650
UFC/100ml, 690 UFC/100ml, 530 UFC/100ml respectivamente, sin embargo la Boya 28
estuvo en el límite con 500 UFC/100ml. La estación que presento la concentración más alta
fue la Boya 12. (Figura 8)
730630
330
70120
720
880
500
370
650 690
530
0100200300400500600700800900
1000
UFC
/100
ML
Estaciones de muestreo
CEE
29
Comportamiento de Escherichia coli
Figura 9: E. Coli UFC/100 ml fondo
Siete estaciones sobrepasaron las normativas de la CEE (Escollera 170 UFC/100ml, Boya
27. 130 UFC/100ml, Boya 10. 150 UFC/100ml, Boya 28. 190 UFC/100ml, Boya 30. 180
UFC/100ml, Bosque 180 UFC/100ml, Sociedad Portuaria 110 UFC/100ml) mientras que
170
70
130
0
20
150
20
190
60
180 180
110
0
50
100
150
200
250
UFC
/100
ml
ESTACIONES DE MUESTREO
CEE
OM
EPA
30
para EPA las estaciones en que la concentración fue superior al límite permisible fueron
las mismas que para la CEE excepto la estación de la Sociedad Portuaria. La estación que
presento Mayor concentración fue la Boya 12. (Figura 9)
Comportamiento de los Enterococcus
Figura 10: Enterococcus UFC/100 ml fondo
Siete estaciones estuvieron por encima de los límites permisibles por la EPA y la CEE, la
cuales fueron Escollera 180 UFC/100ml, Boya 19. 120 UFC/100ml, Boya 27. 130
180
120130
010
150
20
180
20
170 170
80
0
50
100
150
200
250
UFC
/100
ml
ESTACIONES DE MUESTREO
OMI
EPA Y CEE
31
UFC/100ml, Boya 10. 150 UFC/100ml, Boya 28. 180 UFC/100ml, Boya 30. 170
UFC/100ml, Bosque 170 UFC/100ml, mientras que para OMI fueron las mismas mas la
estación de Sociedad Portuaria 80 UFC/100ml. (Figura 10)
9.4 Componentes fisicoquímicos
Se tuvieron en cuenta variables fisicoquímicas (nitrito, nitrato, pH, y temperatura) por
medio de técnicas estipuladas por el manual de procedimientos técnicos del laboratorio de
química del CIOH, fueron determinadas: Nitrito según Parsons y Maita y el Standard
Methods 4500-NH3B, F. Ed 21. 2005. Esta prueba posee un límite de detección de 0.0007
Mg/L, Nitrato por el Método colorimétrico con reducción de Cadmio y Cobre Standard
Methods, 4550 Ed 20. 1998, y su límite de detección es de 0.0009 Mg/L; y pH
Potenciométrico. Ref: Metrohm, 1995.
.
Nutrientes
Los resultados obtenidos para esta variable en la Bahía de Cartagena en temporada seca
durante el 2013 se registran en la tabla 4. Se evaluó la concentración de nitrato y nitrito
para cada profundidad de la columna de agua.
Tabla 4: Nutrientes de la Bahía de Cartagena en temporada seca del 2013
Superficie Medio Fondo Estación NO2
mg/L NO3 mg/L
Estación NO2 mg/L
NO3 mg/L
Estación NO2 mg/L
NO3 mg/L
Escollera 0,0015 0,608 Escollera 0,0007 0,0617 Escollera 0,0007 0,0706 Boya 19 0,0007 0,3458 Boya 19 0,0062 0,394 Boya 19 0,0007 0,5214
32
Boya 27 0,0031 0,2223 Boya 27 0,0081 0,223 Boya 27 0,0029 0,3534 Tierra Bomba 0,0007 0,2988 Tierra Bomba 0,0007 0,1267 Tierra
Bomba 0,0007 0,1364
Tierra Bomba 2 0,0007 0,4284 Tierra Bomba 2 0,0049 0,1979 Boya 11 0,0007 0,3057
Boya 11 0,0059 0,1738 Boya 11 0,004 0,229 Boya 10 0,0007 0,2329 Boya 10 0,0007 0,0644 Boya 10 0,0007 0,255 Boya 12 0,0007 0,2902 Boya 12 0,0049 0,147 Boya 12 0,0056 0,3311 Boya 28 0,0007 0,31 Boya 28 0,0007 0,2752 Boya 28 0,0057 0,4518 Boya 30 0,0007 0,2577 Contecar 0,0007 0,4845 Contecar 0,0008 0,5221 Contecar 0,0007 0,4293 Boya 30 0,003 0,2221 Boya 30 0,0049 0,368 Bosque 0,0016 0,538 Emisario 0,003 0,1409 Bosque 0,0127 0,509
Sociedad P 0,007 0,2796 Bosque 0,0007 0,4836 Sociedad P 0,0032 0,2177 Sociedad P 0,0095 0,1397
Nutrientes en la superficie de la columna de agua
Figura 11: Bahía de Cartagena Nitrito Superficie
La concentración de nitritos oscilo entre menor al límite detectable (0.0009) y 0.0095
Mg/L, con un promedio de 0.0025 mg/L. La estación que reportó mayor concentración fue
la Sociedad Portuaria y la Boya 11. Por el contrario, la que registró menor concentración
fue la estación de la Escollera. El orden de estaciones de Mayor a menor concentración fue
Sociedad P., Boya 11, Boya 12, Boya 27, Boya 30, Emisario, y Escollera, no obstante las
00,0010,0020,0030,0040,0050,0060,0070,0080,009
0,01
Mg/
L
Estaciones
Nitrito
33
siguientes estaciones las concentraciones estuvieron por debajo de los límites detectables
(0.0007 mg/L), Boya 19, Tierra Bomba 1, Tierra Bomba 2, Boya 10, Boya 28, Contecar y
Bosque.
Figura 12: Bahía de Cartagena Nitrato Superficie
En cuanto a las concentraciones de Nitrato, en todas las estaciones estuvieron sobre los
limites detectables y la concentración oscilo entre 0.608 mg/L y 0.0644 mg/L, tuvo un
promedio de 0.288 mg/L, la estación que presento mayor concentración fue Escollera,
mientras la menor fue la estación de la Boya 10. El orden de estaciones de mayor a menor
concentración de Nitratos en la superficie de la columna de agua fue Escollera, Contecar,
Bosque, Tierra Bomba 2, Boya 19, Tierra bomba 1, Boya 28, Boya 27, Boya 30, Boya 11,
Boya 12, Emisario, Sociedad P y Boya 10. (Figura 12)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
Mg/
L
Estaciones
Nitrato
34
Nutrientes en el Medio de la columna de agua
Figura 13: Bahía de Cartagena Nitrito Medio
Los valores de nitritos en el medio de la columna de agua oscilaron entre no detectable y
0.0127 mg/L, con un promedio de 0.004 mg/L. La estación que presentó mayor
concentración fue la de Bosque, mientras la que presento menor concentración fue la
0
0,002
0,004
0,006
0,008
0,01
0,012
0,014
Mg/
L
Estaciones
Nitrito
35
Contecar, las estaciones de Escollera, Tierra Bomba y Boya 10 presentaron los niveles de
nitritos por debajo de los límites detectables. (Figura 13)
Figura 14: Bahía de Cartagena Nitrato-Medio
La concentración de nitratos para el mismo nivel de la columna de agua fue superior con
respecto a los nitritos, todas las estaciones estuvieron por encima de los límites detectables.
Los valores oscilaron entre 0.5221 mg/L y 0.0617 mg/L, presentado un promedio de 0.299
mg/L. La mitad de las concentraciones de nitratos estuvieron por encima de 0.255 Mg/L,
mientras que el otro 50% estuvo por debajo de este valor. La estación con mayor
concentración fue la de Contecar y la menor fue Escollera. El orden de las estaciones fue
Contecar, Bosque, Boya 28, Boya 19, Boya 30, Boya 12, Boya 10, Boya 11, Boya 27,
Sociedad P., Tierra Bomba 2, Tierra Bomba y Escollera. (Figura 14)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Mg/
L
Estaciones
Nitrato
36
Nutrientes en el fondo de la Columna de agua
Figura 15: Bahía de Cartagena Nitrito- Fondo
Los valores de concentración de nitritos oscilaron entre no detectable y 0.007 mg/L. Solo 3
de sus estaciones estuvieron por encima de los límites detectables, que fueron Sociedad P,
Boya 27, y Bosque, respectivamente. Las estaciones de Escollera, Boya 19, Tierra Bomba,
Boya 11, Boya 10, Boya 12, Boya 28, Boya 30 y Contecar registraron valores por debajo
del límite detectable. (Figura 15)
0
0,001
0,002
0,003
0,004
0,005
0,006
0,007
0,008
Mg/
L
Estaciones
Nitrito
37
Figura 16: Bahía de Cartagena Nitrato-fondo
Para nitrato los valores de concentración fueron más altos en comparación con los de
nitrito. Oscilaron entre 0.538 mg/L y 0.0706 mg/L, con un promedio de 0.310 mg/L, la
estación que presento mayor concentración fue Bosque y la menor fue la estación de la
Escollera. De mayor a menor concentración las estaciones fueron Bosque, Boya 19,
Contecar, Boya 27, Boya 28, Boya 11, Boya 12, Sociedad P, Boya 30, Boya 10, Tierra
Bomba, y Escollera. (Figura 16)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Mg/
L
Estaciones
Nitrato
38
Temperatura en la Superficie
Figura 17 : Temperatura Bahía de Cartagena Temporada Seca- Superficie
La temperatura en la superficie de la columna de agua en la bahía de Cartagena osciló
entre 27 y 30 °C, con un promedio de 29.06 °C. La estación que presentó la temperatura
más alta fue la Boya 10, mientras que la más baja se presentó en la Escollera, el orden de
26
26,5
27
27,5
28
28,5
29
29,5
30
30,5
Tem
pera
tura
°C
Estaciones
Temperatura °C
39
estaciones de mayor a menor temperatura fue Boya 10, Boya 28 , Boya 11, Boya 12,
Bosque, Boya 30, Contecar, Tierra Bomba 2, Boya 27, Sociedad P, Tierra Bomba, Boya
19, Emisario y Escollera. (Figura 17)
Temperatura en el Medio
Figura 18: Temperatura Bahía de Cartagena Temporada Seca- Medio
Para este nivel de la columna de agua en la bahía la temperatura tuvo un promedio de 27.8
°C y osciló entre 29 y 27 °C. Las estaciones de Contecar y Tierra Bomba 2 presentaron la
temperatura más alta (28.7 y 29.2 °C respectivamente), mientras que en las demás
estaciones la temperatura se mantuvo ente 27.2 y 27.9 °C, el orden de las estaciones de
26
26,5
27
27,5
28
28,5
29
29,5
Estaciones
Temperatura °C
40
mayor a menor temperatura fue Contecar, Tierra Bomba 2, Bosque, Boya 11, Boya 10,
Boya 12, Boya 28, Sociedad Portuaria, Boya 27, Boya 30, Boya 19, Escollera. (Figura 18)
Temperatura en el Fondo
Figura 19: Temperatura Bahía de Cartagena Temporada Seca- Fondo
La temperatura en el fondo de la columna osciló entre 29.2 y 26.3 °C, con un promedio de
27.5 °C siendo la estación de Contecar la más cálida y la Escollera la menos cálida, el
orden de estaciones de mayor a menor temperatura fue Contecar, Sociedad P., Tierra
Bomba, Boya 11, Boya 27, Bosque, Boya 30, Boya 12, Boya 28, Boya10, Boya 19,
Escollera. (Figura 19)
24,525
25,526
26,527
27,528
28,529
29,5
Estaciones
Temperatura °C
41
pH en la Bahía de Cartagena
Figura 20 : pH de la Bahía de Cartagena Temporada seca
El pH en la Bahía de Cartagena en general se mantuvo entre los valores establecidos como
permisibles. La estación de Escollera tuvo los niveles de pH más altos en la columna de
agua, tanto para Superficie, como para Media y Fondo. La primera capa tuvo un promedio
de 8.15 unidades, y sus estaciones oscilaron entre 8.7 y 7.7, mientras que las estaciones
con pH más bajo fueron Boya 12, Boya 10 y Tierra Bomba. Por otro lado, la capa Media
tuvo un promedio de 8.1 unidades y el pH oscilo entre 8.42 y 7.8. La estación con el pH
más bajo fue la Boya 10. Para la capa del Fondo, el promedio de pH fue 8.1 y sus valores
estuvieron en rangos de 7.8 y 8.42. Las estaciones que presentaron los pH más bajos fueron
Boya 10, Boya 12 y Bosque con 7.95, 7. 91 y 7.61 unidades. (Figura 20)
7
7,2
7,4
7,6
7,8
8
8,2
8,4
8,6
8,8
Títu
lo d
el e
je
Superficie
Medio
Fondo
42
9.5 Análisis de resultados
9.5.1 Datos Históricos
La bahía de Cartagena ha venido siendo impactada por las aguas residuales provenientes de
la ciudad y por las aguas continentales del canal del dique durante hace ya varias décadas.
Con el aumento de la población y el auge de la industria, los desechos y las aguas
residuales están en ascenso. El producto de las labores del día a día ha traído como
consecuencia la contaminación de la bahía de Cartagena. A finales de 1997 una compañía
de ingenieros americanos 21 investigaba acerca de la contaminación en la Bahía de
Cartagena. Los resultados de dichas investigaciones fueron que las estaciones cerca al
muelle de Contecar obtuvieron recuento de 32UFC/100mL, 30000 UFC/100mL, 5000
UFC/100mL, 182 UFC/100mL, 92 UFC/100mL, 7000 UFC/100mL, 4000 UFC/100mL,
600 UFC/100mL21, durante los meses de septiembre y octubre, ellos concluyeron que
durante ese periodo ( lluvioso) la bahía interna y al sur de la isla de Manzanillo había un
exceso en el nivel permitido de microorganismos indicadores21. Por otra parte, el CIOH
informó que durante los años de 1996 y 1998 la bahía interna de Cartagena sobrepasó los
limitéis permitidos por la legislación; Más adelante en el 2002 Tuchkovenko Y, y Rondón
S. en el “estudio del comportamiento de la contaminación de la bahía de Cartagena”21
concluyo que durante los años del 1999 y 2000 la concentración de Coliformes aumentaba
en época de lluvia debido al lavado de las fuentes potenciales de contaminación, por lo
cual recomendaban continuar con el monitoreo de las estaciones en la bahía de Cartagena,
puesto que en estaciones cerca al muelle de Contecar presentaron recuentos por encima de
los límites permisibles21.
43
El CIOH (2007) reportó 32 que tanto en la época de transición como en la lluviosa la
mayor concentración en cuanto a Coliformes totales fue el muelle de Contecar con 4600
UFC/100ml. La segunda estación que presento mayor concentración fue la del muelle de
Bosque pero para otros microorganismos indicadores como E. Coli y Enterococcus32.
En el 2013 en temporada seca a través de la evaluación hecha en el presente estudio se
determinó la calidad del agua de la Bahía de Cartagena en relación con la distribución
espacial de microorganismos indicadores como Coliformes totales, Escherichia coli y
Enterococcus sp . Los resultados encontrados fueron similares a los realizados
anteriormente, puesto que las concentraciones sobrepasaron los límites permitidos. Las
concentraciones más altas de Coliformes totales en la columna de agua fueron para las
estaciones de Emisario submarino (capa superficial) y Boya 12 (capa media); en cuanto a
E. Coli, las estaciones que presentaron mayor concentración fueron Tierra bomba 1(capa
superficial), y Boya 28 (capa del fondo), mientras que para Enterococcus sp fueron las
estaciones del Bosque (capa superficial), Sociedad portuaria y Boya 28 ambas del fondo
de la columna de agua.
La contaminación en las estaciones mencionadas anteriormente, fueron las más altas para
cada uno de los microorganismos indicadores, esto puede ser explicado según lo descrito
por el CIOH en el 2007, que se resumen en la tabla número 5, donde los autores
concluyeron que las principales fuentes de contaminación de las estación se debe a su
ubicación, puesto que se ven influenciadas con las aguas residuales, las aguas del canal del
dique, el alto tráfico marino, las descargas del emisario, entre otras32.
44
Tabla 5: Principales fuentes de contaminacion de las estaciones en la bahia de
cartagena32
En cuanto a los nutrientes como nitrito, las estaciones que presentaron mayor concentración
fueron la Sociedad portuaria y Bosque, mientras que para nitrato fueron Escollera, Contecar
y Bosque, en cuanto la temperatura las estaciones más calientes en la Columna de agua
fueron Boya 10, Contecar y Bosque, el pH más alcalino lo presento la estación de la
escollera. Otros autores como Cañón M. reportaron en el 2007 valores de nitrito de 0.022
mg/L, con un mínimo de 0.01 mg/L y un máximo de 0.026 mg/L donde las estaciones que
presentaron mayor concentración fue Contecar, Bosque y Boya 27, el pH oscilo entre 7.5 y
8.7 unidades y las estaciones que presentaron los valores más altos fueron Contecar,
Ecopetrol y Boya 2132.
45
9.5.2 Factores que influyen en la supervivencia de los microorganismos en la Bahía
Los microorganismos se ven influenciados en gran medida por diferentes factores físicos y
químicos. La luz, la temperatura, el pH, la salinidad, las sustancias inorgánicas y orgánicas,
influyen directamente en la densidad de la población bacteriana, sin embargo esta
influencia no se limita exclusivamente sobre el crecimiento y la tasa de mortalidad sino que
también repercute sobre la morfología y la fisiología bacteriana.21
Cuando los microorganismos llegan al mar proveniente de fuentes antropogénicas (vertidos
de aguas residuales, fugas en los sistemas sanitarios de aguas residuales, emisarios
submarinos, tráfico marino, vertidos ilegales)23, ó por fuentes no antropogénicas,
(excremento de animales, y aguas continentales), se enfrentan a condiciones ambientales a
las que normalmente no se ven sometidas, y se afrontan a dos tipos de fenómenos, físicos
(dispersión, dilución y sedimentación) y biológicos ( adaptación, mortalidad)30.
Teniendo en cuenta las variables microbiológicas y fisicoquímicas se realizó un análisis
multivariado por agrupación empleando el coeficiente de Pearson para cada nivel de la
columna de agua (superficie, Medio y Fondo) en las 14 estaciones de la Bahía de Cartagena
durante la temporada seca del 2013 y se determinó por agrupación la asociación de cada
parámetro microbiológico con los fisicoquímico.
46
9.5.3 Análisis de la asociación de las Variables
Los Coliformes totales son un grupo de bacterias de morfología bacilar, gramnegativas,
aerobias o anaerobias facultativas, fermentan la lactosa con producción de ácido y gas a 35
°C en 24 a 48 horas. La capacidad que tiene de reproducirse fuera del intestino de los
animales de sangre caliente va ligada a las condiciones adecuadas de nutrientes, pH y
humedad. La mayoría de bacterias que componen este grupo hace parte de los organismos
entéricos, entre las que sobre salen E. coli, Enterobacter sp, Citrobacter sp, Klebsiella sp.
Los Coliformes fecales hacen parte de un subgrupo de los Coliformes totales, teniendo a la
Escherichia coli como su máximo representante, y es por ello que en el análisis
multivariado se observó gran similitud entre estos dos parámetros en la capa superficial de
la columna de agua (Figura 21).
Figura 21 Dendograma de asociación de Coliformes totales, Escherichia coli, Enterococcus y parámetros fisicoquímicos en la Superficie de la Bahía de Cartagena
NitritoTemperaturaEnterococcuspHNitratoE.coliColiformes totales
39,41
59,61
79,80
100,00
Variables
Sim
ilari
ty
Variables Microbiologicas con Fisicoquimicas - SuperficieAverage Linkage. Correlation Coefficient Distance
47
La similitud entre los Coliformes totales y E. coli que se puede observar en el análisis de
agrupamiento, obedece a la relación taxonómica que ambas sostienen30. A su vez, estas
variables microbiológicas se encuentran relacionadas con el nitrato y pH, principalmente
porque existen sustancias orgánicas e inorgánicas en el agua de mar que se relacionan con
el crecimiento de los microorganismos. El nitrógeno orgánico disuelto es transformado por
bacterias en amonio, luego oxidado a nitrito y finalmente a nitrato30. El pH juega un papel
muy importante en la reproducción de las bacterias puesto que la mayoría se desarrolla
dentro de rangos de 4 a 9 unidades, no obstante el pH óptimo para el crecimiento de las
bacterias oscila entre 6.5 y 8.530. Como se puede observar en la figura 21 el pH de la Bahía
de Cartagena para cada capa de la columna de agua tuvo un promedio de 8.1, favoreciendo
de esta manera las condiciones óptimas en cuanto a este parámetro para el desarrollo y
crecimiento de los Coliformes totales, y E. Coli.
9.5. 4 Capa Superficial de la Columna de Agua
En la capa superficial de la columna de agua se observó que varias estaciones estuvieron
por encima de los límites estipulados por la CEE, la EPA y la OMI, tanto para Coliformes
totales, E. Coli y Enterococcus, este se debe primero, a la influencia que tiene el canal del
Dique sobre la Bahía de Cartagena puesto que arroja 10 millones de metros cúbicos de
sedimentos al año5 y segundo porque cada día son vertidos de la ciudad a la bahía
60.525m3 de desagüé domésticos sin tratamiento21. Las aguas residuales y continentales se
caracterizan principalmente porque contienen altas cargas de microorganismos+.
y de nutrientes producto de los insumos de los desarrollos costeros (agricultura y
acuicultura, urbanización y la industria).
48
Por estas razones, la estación del emisario submarino presenta en la capa superficial la más
alta concentración de Coliformes totales (ver anexo 5) y unos niveles elevados de nitritos,
por otra parte, la temperatura y el pH favorecieron la viabilidad de este grupo
microorganismos, el primero porque las bajas temperaturas permiten que las bacterias
tengan procesos más lentos y puedan prolongar la supervivencia mientras que el segundo
oscilo dentro de los rangos óptimos para supervivencia de los microorganismos.
Las demás estaciones que estuvieron por encima de los límites establecidos por CEE, EPA
y OMI en el nivel superficial como el caso de la Boya 30, pueden estar siendo impactadas
por los vertimientos del emisario submarino puesto que el flujo y la dispersión de los
organismos se ven afectada por la hidrodinámica local o por vertimientos industriales,
mientras que la Boya 27, Tierra Bomba (1 y 2), Boya 11 y Escollera pudieron está siendo
influenciadas por el canal del Dique, vertimientos de aguas residuales clandestinos, tráfico
marino y favorecidas por condiciones ambientales como la temperatura y pH. Para la capa
superficial de la columna de agua e incluso para la capa media, los Enterococcus sp
estuvieron por encima de los límites establecidos en las estaciones de Bosque y Sociedad
Portuaria, mientras que las demás estaciones como la de Emisario que se esperaban altos
recuentos de esta bacteria se presentaron recuentos bajos o nulos, esto puede ser posible
debido a que en recientes estudios se ha comprobado que los Enterococcus sp son capaces
de entrar en un estado viable pero no cultivable debido a condiciones de estrés ambiental
en donde puede permanecer sin ser detectados por métodos tradicionales como los del
cultivo 33. Los Enterococcus en medios marinos al enfrentarse a condiciones de inanición,
49
agotamiento de nutrientes, irradiación de luz solar, presión osmótica, temperatura y pH
puede inducir a estos microorganismos a este estado 33.
Figura 22. Dendograma de asociación de Coliformes totales, Escherichia coli, Enterococcus sp y parámetros fisicoquímicos en la capa media de la columna de agua
TemperaturaNitratoNitritoEnterococcuspHE.coliColiformes totales
43,35
62,24
81,12
100,00
Variables
Sim
ilari
ty
Variables Microbiologicas - Fisicoquimicas - MedioAverage Linkage. Correlation Coefficient Distance
En el análisis multivariado de las variables microbiológicas con las fisicoquímicas en la
capa media de la columna de agua se puede observar que hay una mayor similitud entre los
Enterococcus y los nitritos, y estos a su vez son agrupados por los nitratos y la
temperatura. Estas relaciones de agrupación indican que los Enterococcus sp utilizaron los
nitritos y nitratos para su supervivencia, además de que la temperatura favoreció la
longevidad de este microorganismo en el agua.
Por su parte la E. Coli presentó una mayor asociación con la variable de pH, la cual se ve
afectada por la degradación de materia orgánica, puesto que este proceso incluye la
oxidación y reducción de forma física, química o biológica liberando al medio iones de
50
hidroxilo e hidrogeniones34, estas variables fueron agrupadas por los Coliformes totales,
esta asociación se debe a la relación taxonómica como se explicó anteriormente.
9.5.5 Capa Media de la Columna de Agua
En la capa media de la columna de agua se observaron varias estaciones que estuvieron por
encima de los límites permitidos por CEE, la EPA y la OMI. Las estaciones de la Boya 10
y 12 reflejan con mayor intensidad un color amarillo, el cual indican que las
concentraciones de Coliformes totales se encuentran aumentadas, y es que para este nivel
de la columna de agua fue en donde se registro la mayor concentración de este
microorganismo.(Anexo 6)
Las altas concentraciones de Coliformes totales en las estaciones de la Boya 10 y 12 son
una muestra del impacto que ocasiona el Canal del Dique sobre la Bahía de Cartagena ya
que estas se encuentran al frente del sitio de descarga de las aguas continentales en donde
se mezclan las aguas salobres de la Bahía con las dulces provenientes del Canal. Neill
(2004) ha reportado que los recuentos de los Coliformes totales en los estuarios son de
mayor magnitud al final de agua dulce que en el extremo más alejado del estuario35, no
obstante hubo estaciones como las de Boya 10 y Tierra Bomba 2 que sobrepasaron también
los limites de calidad de la CEE, esto puede ser posible debido a la hidrodinámica local que
permita la distribución de microorganismos que viene en los sedimentos del Canal del
Dique, o producto de las descargas de aguas residuales clandestinas provenientes de la isla
de tierra bomba.
51
Las demás estaciones que sobrepasaron los límites permisibles establecidos para
Coliformes totales y para E. Coli como la Sociedad Portuaria, Contecar, Bosque, y Boya
30 está siendo influencias por el tráfico marino, las aguas residuales provenientes de
desagües de la zona industrial y del emisario submarino33.
En cuanto a las concentraciones de Enterococcus sp solo dos estaciones se registraron por
encima de los límites permisibles, y en estas mismas estaciones (Bosque y Sociedad
Portuaria) se reportaron niveles altos de nutrientes que pudieron ser aprovechados para la
supervivencia de este microorganismo, además las aguas residuales provenientes de tráfico
marino pudieron ser una fuente de contaminación en estas estaciones.
Figura 23. Dendograma de asociación de Coliformes totales, Escherichia coli, Enterococcus y parámetros fisicoquímicos en el fondo de la Bahía de Cartagena
pHTemperaturaNitritoNitratoEnterococcusE.coliColiformes totales
42,18
61,45
80,73
100,00
Variables
Sim
ilari
ty
Variables Microbiologica con Fisicoquimicas FondoAverage Linkage. Correlation Coefficient Distance
Como se puede observar en la figura 23 en el análisis multivariado de las variables
microbiológicas con las fisicoquímicas en el fondo de la columna de agua que los
Coliformes totales agrupan con mayor similitud al Enterococcus sp y E. Coli. Esto obedece
52
a que estas bacterias han sido relacionadas con contaminación fecal en el agua y asociados
con patógenos entéricos 27 provenientes de mamíferos, aves y seres humanos, entre otros.
Las bacterias de contaminación fecal se ven relacionadas con las variables de Nitrato, esto
puede ser posible principalmente porque en el fondo de la columna de agua se acumula la
materia orgánica y los nutrientes sedimentados, y con la acción de la marea son
gradualmente liberados, siendo aprovechados por los microorganismos como soporte para
su supervivencia. Por otra parte, se encontró que estos grupos de microorganismos están
asociados con la temperatura del agua, que tuvo un promedio de 27.5 C° para este nivel de
la columna. Esta condición se basa en el hecho de que estos microorganismos son
mesófilos 33.
9.5.6 Capa del Fondo De La Columna de Agua
El anexo número 7 muestra las diferentes concentraciones de Coliformes totales, E. Coli y
Enterococcus sp que hubo en el fondo la columna de agua. Las estaciones que están al
frente del canal del dique que son Boya 10, Boya 12 y Boya 19 reciben toda la influencia
de las aguas continentales que pueden explicar las concentraciones de Coliformes totales,
E. Coli y Enterococcus sp, que estuvieron por encima de los límites establecidos por CEE,
EPA y la OMI. Las demás estaciones que también sobrepasan estos límites como la Boya
28, Boya 30, Bosque y Sociedad portuaria obedecen a las razones anteriormente
mencionadas (alto trafico marino, emisario submarino, aporte de caños de aguas residuales)
en los otros niveles de la columna de agua, mientras que para la concentraciones registradas
en la Escollera, estudios han reportado que recibe la influencia del mar Caribe32, no
53
obstante la el trafico marino y las condiciones hidrodinámicas de la Bahía juegan un papel
importante en la distribución de los microorganismos.
Es importante señalar que los Enterococcus sp mostraron niveles altos de concentración en
el fondo de la columna con respecto a los demás niveles, esto puede ser posible porque a
mayor profundidad menor influencia de la luz solar. Algunos autores afirman que la luz
juega un papel importante en la determinación de este tipo de bacterias y que a su vez la es
afectada por otros factores tales como la turbidez, el crecimiento de algas y los
nutrientes33.
9.5.7 Análisis de asociación de las estaciones monitoreadas
Figura 24: Dendograma de las estaciones monitoreadas con cada una de las variables microbiológicas y fisicoquímicas
1312148746910511321
17,11
44,74
72,37
100,00
Obs e rv a t ion s
Sim
ilari
ty
A S O C IA C IO N V AR IAB L ES F IS IC O Q U IM IC A S Y M IC R O BIO L O G IC AS
1 Escollera. 2 Boya 19. 3 Boya 27. 4 Tierra Bomba. 5 Tierra Bomba 2. 6 Boya 11. 7 Boya 10. 8 Boya 12. 9 Boya 28, 10 Contecar. 11 Boya 30. 12 Emisario. 13 Bosque. 14 Sociedad P.
54
El análisis multivariado de las estaciones monitoreadas con cada una de las variables tanto
microbiológicas como fisicoquímicas mostró una asociación entre la estación 3 y 11 que
son la Boya 27 y la Boya 30. Esto puede deberse a la influencia que tienen las aguas
residuales en cada una de estas zonas, puesto que ambas logra ser impactadas por las aguas
del emisario submarino. Esta afirmación esta corroborada por reportes como el Cañón M
et.al (2007) (tabla 5) donde confirman que la boya 27 está siendo impactado por las aguas
residuales del emisario. Por otro lado la estación 14 (Figura 24) se ve relacionada con un
gran número de estaciones como son la Escollera, la Boya 19, Boya 27, Boya 30, Tierra
Bomba 1 y 2, Contecar, Boya 28, Boya 11, Boya 10, boya 12, lo que significa que aparte
de las aguas continentales y aguas residuales provenientes del emisario, el tráfico marino
también puede impactar sobre la Bahía puesto que es la principal influencia de esta
estación. El emisario Submarino se relaciona con gran parte de las estaciones, debido a la
influencia que tienen las aguas residuales.
Las estaciones 7 y 8 son las que se encuentran enfrente del canal de dique es por ello que
muestran una gran asociación entre ellas por lo que se ven impactadas por las aguas
continentales.
En términos de distribución espacial, en este estudio se evidencio a través de los mapas de
contaminación elaborados, que el comportamiento de los indicadores de contaminación
fecal cambia respecto al estrato de la columna, tal como se observa en la siguiente tabla 6.
55
Tabla 6: Relación estrato de la columna de agua, con fuente e indicador principal detectado
ESTRATO DE LA COLUMNA DE AGUA
FUENTE PRINCIPAL ASOCIADA
INDICADOR
SUPERFICIE Emisario submarino Aporte de Caños de
Aguas residuales
Coliformes totales E. coli
Alto tráfico marino Enterococcus
MEDIO Canal del Dique Emisario submarino.
Coliformes totales E. coli Enterococcus
FONDO Canal del Dique. Emisario submarino. Alto trafico marino
Coliformes totales E. coli Enterococcus
En conclusión la distribución espacial de microorganismos indicadores en la bahía de
Cartagena durante la temporada seca fue la siguiente:
Los Coliformes totales estuvieron por encima de los límites permitidos por la CEE
en 13 estaciones por lo menos en un nivel de la columna de agua. Solo la estación
de la boya 11 no presentó niveles por encima de lo permisible en ninguna de las
capas de la columna de agua. En la superficie, 6 estaciones estuvieron por encima
de los límites permitidos, mientras que para medio y fondo fueron 7 y 8 estaciones
respectivamente.
Para E. coli 10 estaciones estuvieron por encima de los límites permisibles de la
EPA y 11 sobrepasaron los limites según la CEE por lo menos en un nivel de la
columna de agua. En general 7 estaciones excedieron los límites en la columna
Superficial, 5 a medio y 7 a fondo, no obstante en todos los niveles de la columna
56
de agua la E. coli se mantuvo bajo los límites estipulados por la OMI. Solo la
estación de la Boya 12 estuvo bajo los límites permisibles en todos los niveles de la
columna de agua.
Los Enterococcus sobrepasaron los límites en las mismas estaciones de los niveles
de superficie y medio de la columna de agua, las cuales fueron Bosque y Sociedad
Portuaria, en las demás estaciones para estos dos niveles las concentraciones fueron
escasas o nulas, esto obedece a que algunos autores han concluido que la luz solar
es una de los principales fuentes para la longevidad de este tipo de microorganismo,
puesto que influye en el crecimiento y supervivencia, y puede llevarlos a un estado
de viable pero no cultivable, es por ello que se explica porque el fondo de la
columna de agua se observó que 8 estaciones estuvieron por encima de los limites
estipulados por la CEE, EPA y la OMI, ya que a mayor profundidad menor
cantidad de luz que penetra la columna de agua, por ende mayor supervivencia.
En general, todas las estaciones monitoreadas en la bahía de Cartagena durante la
temporada seca del 2013 en al menos un nivel de la columna de agua tuvieron
concentraciones de por lo menos un microorganismo indicador como son los Coliformes
totales, Escherichia coli y Enterococcus por encima de los límites permisibles estipulados
por la Comunidad Económica Europea, la Agencia de Protección del Medio Ambiente y la
Organización Marítima Internacional , lo cual indica que a pesar de la disminución del
caudal del canal en temporada seca, la bahía de Cartagena no es apta para actividades
57
recreativas de contacto secundario y siguen encontrándose aportes continentales que
alteran la calidad del agua, así como aportes de aguas residuales provenientes del emisario.
58
10. ADMINISTRACION DE PROYECTO
10.1 Cronograma
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Actividad/Semana Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio
I II II IV I II II IV I II II IV I II II IV I II II IV I II II IV Revisión Bibliográfica Redacción de Propuesta Toma y Procesamiento de Muestra Lectura de los resultados Tabulación y análisis de Datos Redacción de Proyecto Informe Final
59
10.2 Presupuesto
INSUMO CANTIDAD UNIDAD TOTAL
Agar para Coliformes Chromocult x 500 gr 500g $1.576.000 $1.576.000
Agar selectivo Enterococos 500g $900.000 $900.000
Agar VRB 500g $773.333 $773.333
Caldo Triptófano 500g $1.678.134 $773.333
Reactivo de Kovacs 100mL 250000
Filtros de membrana microporosa de 0.45µm x 100 estériles.
1 $ 160.000 $ 160.000
Reactivo bactident oxidasa x 50 tirillas 1 $59.000 $ 59.000
Pinzas ADSON para disección con garra, 12cm
1 $4500 $ 4.500
Resmas De Papel 1 $7000 $ 7.000
Total $4.246.166
60
11. BIBLIOGRAFÍA
1. Andrade C, Thomas F, Lonin S, Parra C, Menanteau L, Cesaraccio M, Kunesch S,
Andreau A, Velasco S, Piñeres C, Aspectos morfo dinámicos de la bahía de
Cartagena de Indias. Boletín Científico CIOH. Diciembre del 2004 (22) 90-104.
2. Díaz JM, Gómez López DI, Cambios históricos en la distribución y abundancia de
Praderas de pastos marinos en la bahía de Cartagena y aéreas aledañas (Colombia).
Boletín de investigaciones marinas y costeras. 2003. 32(1)57-74
3. LEH. Particularidades de algunas ciénagas del canal del dique y posibles
indicadores de su estado ecológico actual. Duarte J. Editor Universidad Nacional de
Colombia. Particularidades de algunas ciénagas del canal del dique y posibles
indicadores de su estado ecológico actual. Bogotá: UNC; 2007 Pág. 6-7
4. PNUMA. Perspectivas del medio ambiente urbano. Programa de las Naciones
Unidas para el Medio Ambiente. Alcaldía de Cartagena de Indias 2009,
Establecimiento Público Ambiental de Cartagena - EPA Cartagena, y Observatorio
del Caribe Colombiano.
Disponible en: http://www.pnuma.org/deat1/pdf/2009%20-
%20GEO%20Cartagena.pdf
5. Cañón M, Tous G, López K, López R y Orozco F. Variación espaciotemporal de los
componentes fisicoquímico, zooplanctónico y microbiológico en la bahía de
Cartagena. Boletín Científico CIOH 2007 No. 25: 120-130
6. Cañón M, Quintana-Saavedra DM, Tous G, Llamas J. Presencia de organismos
exógenos y patógenos en aguas de lastre de buques de tráfico internacional. Informe
61
final. Fase V/V. Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas CIOH
2007 (98) P. 54.
7. Tous G, Castro Mercado I, Cañón M, Quintana-Saavedra DM. Panorama de la
contaminación del Caribe Colombiano. Carlos Parra Llanos Editor. Panorama de la
contaminación del Caribe Colombiano. Cartagena: DIMAR; 2007. P. 61-87
8. A Hamzah, S HAZWA. Microbiological Study in Coastal Water of Port Dickson,
Malaysia. Sains Malaysiana. 2011 40(2) 93–99
9. JF. Griffith, KC. Schiff, GS. Lyon, JA Fuhrman. Microbiological water quality at
non-human influenced reference beaches in southern California during wet weather.
Marine Pollution Bulletin April 2010(4) 60, 1-9
10. L Chabalina, J Beltran. Contaminación Marina en Bahías Y Zonas Costeras de Cuba
y del Gran Caribe. Centro de Ingeniería y manejo Ambiental de Bahías y Costas.
Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental. 1998 1-5 nov. Lima
Perú; 1998 p 0-13
11. Cortés-Lara MC. Importancia de los Coliformes fecales como indicadores de
contaminación en la Franja Litoral de Bahía de Banderas Jalisco-Nayarit. Abril-
Junio 2003; (14)121-123.
12. MV Moscarella, F García, C Palacio. Microbiological water quality of Santa Marta
bay, Colombia. Dyna. 2010 Junio 22; 78(167) 132-141.
13. PNUMA. Programa de las Naciones Unidas para el Medio ambiente. Programa
Ambiental del Caribe Centro de Ingeniería y Manejo Ambiental de Bahías y Costas.
6-9 Octubre del 2010 Jamaica
62
14. V García, J Acuña Gonzales, J Vargas Zamora, J García Céspedes. Calidad
bacteriológica y desechos sólidos en cinco ambientes costeros de Costa Rica.
Revista biológica tropical. Septiembre del 2006 (54) 35-48
15. B. Bádenas, M Aurell. Arrecifes de Coral y Concentración de Dióxido de Carbono:
Un Ejemplo en la Didáctica Sobre Cambio Climático. Enseñanzas de la Ciencias de
la Tierra 1999;7(1) 21-28
16. Decreto 3930 de 2010 [en línea]. Ministerio de Ambiente y desarrollo territorial.
Usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras disposiciones Octubre 25 del
2010. [fecha de acceso 25 de Febrero 2013] Disponible en :
http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=40620
17. Resolución A.868 Aprobado el 7 de noviembre de 1997 (20) [en línea].
Organización marítima internacional. Directrices para el control y la gestión del
agua de lastre de los buques a fin de reducir al mínimo la transferencia de
organismos acuáticos perjudiciales y agentes patógenos [fecha de acceso 5 de Marzo
del 2013] Disponible en:
http://www.armada.mil.uy/prena/delea/pdf/resolucionesasamblea/A.868.pdf
18. Office of Research and Development Office of Water Regulations Microbiology and
Toxicology. Bacteriological Ambient Water Quality Criteria for Marine and Fresh
Recreational Waters. U.S. Environmental Protection Agency. January (1986) P. 8
19. Directiva 76/160/CEE del Consejo, de 8 de diciembre de 1975, relativa a la calidad
de las aguas de baño [en línea]. Calidad de las aguas de baño[fecha de acceso 5 de
Marzo del 2013] Disponible en
http://europa.eu/legislation_summaries/consumers/consumer_safety/l28007_es.htm
63
20. INVEMAR. Diagnóstico de la Calidad Ambiental Marina y en el Caribe y Pacifico
Colombiano 2011. Red y Vigilancia para la Protección de Aguas Marinas y Costeras
de Colombia (2012) P. 9
21. Tuchkovenko Y, Y Rondón S. Estudio del comportamiento de la contaminación de
la bahía de Cartagena. Boletín Científico del Centro de Investigaciones
Oceanográficas e Hidrográficas. 2002 octubre;(20) 56-67.
22. L M Ramos-Ortega, L A. Vidal, S Vilardy, L Saavedra-Díaz. Análisis de la
Contaminación Microbiológica (Coliformes totales y fecales) en la Bahía de Santa
Marta, Caribe Colombiano. Acta Biológica Colombiana. 2008 Diciembre (13)3, 87 –
98
23. JF. Griffith, KC. Schiff, GS. Lyon, JA Fuhrman. Microbiological water quality at
non-human influenced reference beaches in southern California during wet weather.
Marine Pollution Bulletin April 2010(4) 60, 1-9
24. D. Alonso, P. Pineda, J. Olivero, H. González, N. Campos. Mercury levels in muscle
of two fish species and sediments from the Cartagena Bay and the Cienaga Grande
de Santa Marta, Colombia Environmental Pollution. 2000 (109) 157-163.
25. S. Lonin, L. Giraldo. Resultados preliminares del estudio de la dinámica del sistema
de caños y lagunas de Cartagena. Boletín Científico del Centro de Investigaciones
Oceanográficas e Hidrográficas. Diciembre del 1996 (17) 57-63.
64
26. Q. Wen, C. Tutuka, A. Keegan, B.Jin. Fate of pathogenic microorganisms and
indicators in secondary activated sludge wastewater treatment plants. Journal of
Environmental Management. November 2009(90) 1442–1447.
27. Alternative indicators of fecal pollution: Relations with pathogens and conventional
indicators, current methodologies for direct pathogen monitoring and future
application perspectives
28. KJ Domig, HK Mayer, W Kneifel. Methods used for the isolation, enumeration,
characterization and identification of Enterococcus spp. 2. Pheno- and genotypic
criteria. International Journal of Food. Microbiology 2003 December; (88) 165 –
188.
29. M Efstratiou, A Mavridou, C Richardson, Prediction of Salmonella in seawater by
total and faecalColiforms and Enterococci, Marine Pollution Bulletin February 2009,
58 (2009) 201–205.
30. Cañón M, Quintana-Saavedra D.M, Tous G. Llamas J. Presencia de organismos
exógenos y patógenos en aguas de lastre de buques de tráfico internacional. Informe
final. Fase IV/V. Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas CIOH
2007 98
31. Quintana-Saavedra DM, Cabrera M, Tous G, Echeverry G, Aislamiento de
microorganismos oligotróficos degradadores de hidrocarburos en la Bahía de
Cartagena. Boletín Científico del Centro de Investigaciones Oceanográficas e
Hidrográficas. 2012 in prenss 30. CIOH.
65
32. Variación espaciotemporal de los componentes fisicoquímico, zooplanctónico y
microbiológico en la Bahía de Cartagena. Boletín Científico del Centro de
Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas. 25, (2007); 120-134
33. Hoong KY, Giek Goh GS, Modeling the effect of light and salinity on viable but
non-culturable (VBNC) Enterococcus. Water Research. 15 June 2013. 47. 3315–
3328
34. Quintana-Saavedra D.M, Cañón M, Castro I. Evaluación de la calidad
microbiológica del agua de lastre de buques de tráfico internacional en bahía Portete
y Puerto bolívar. Boletín Científico del Centro de Investigaciones Oceanográficas e
Hidrográficas 26. 2008 CIOH
35. Neill M. Microbiological Indices for total coliform and E. coli bacteria in estuarine
waters Marine Pollution Bulletin. November 2004 49. 752–760.
66
12 ANEXOS
Anexo 1: LEH-UNC. (2007). Flujo de aportes continentales en la zona del Canal del Dique
Anexo 2: Indicadores Microbiológicos de las Bahías (NMP/100 ml) Diagnóstico de la Calidad en las Bahías y Zonas Costeras de Cuba y del gran Caribe
11.
Bahías Coliformes totales Coliformes fecales
La Habana 4.3X105 -7.3X105 1.3X103-9.2X106
Santiago de cuba 4.3X102-4.3X103 7.3X101-7.3X105
Cienfuegos 3.6X105 3-3.3X104
Matanzas 1.2X101 9X101-5.2X104
Varadero-cárdenas 3-4.0X102 3-3.6X10
Nipe 3-1X104 3-3.6X101
67
Anexo 3
Anexo 4
Prueba de indol en caldo Triptófano
Aislamiento en VRB
Anexo 3
Anexo 4
68
Anexo 5 : Concentración de Microorganismos indicadores en la capa Superficial de la columna de agua
Anexo 6: Concentración de Microorganismos indicadores en la capa media de la columna de agua
15020025030035040045050055060065070075080085090095010001050110011501200
Coliformes totales E. Coli Enterococcus
50 150
250
350
450
550
650
750
850
950
1050
1150
1250
1350
1450
Coliformes totales E. Coli Enterococcus
69
Anexo 7: Concentración de Microorganismos indicadores en la capa fondo de la columna de agua
