HDT 36: EL USO DE UN EQUIPO PORTATIL DE ANALISIS DE CALIDAD DE AGUA EN PROGRAMAS DE VIGILANCIA Y MEJORAMIENTO DE LOS SERVICIOS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

1. Introducción

La prioridad más importante de la primera mitad del Decenio Internacional de Abastecimiento de Agua y Saneamiento ha sido aumentar la cobertura de abastecimiento de agua. Lamentablemente, esta preocupación se. ha dado muy frecuentemente a expensas de consideraciones de operación y mantenimiento y de calidad. Algunas veces se han dado argumentos dudosos para sacrificar la calidad por la cantidad y esto puede haber contribuido a descuidar la calidad. La existencia de un programa de control de calidad rutinario debe representar la culminación del programa de desarrollo de abastecimiento de agua, pero muchos países aún no cuentan con la infraestructura para operar, mantener y controlar sus servicios de abastecimiento de agua y disposición de excretas. Además los equipos y los métodos apropiados para hacer pruebas han sido normalmente demasiado costosos o imposibles de conseguir para las instituciones a cargo de los sistemas de abastecimiento con excepción de 105 servicios municipales mayores. Como consecuencia, pocos países en desarrollo han tenido alguna forma de control rutinario de la calidad del agua rural y provincial o algún programa de vigilancia. La Guía para la Calidad de Agua

En esta "Hoja de Divulgación Técnica" el CEPIS presenta el equipo portátil para análisis de calidad calidad del agua desarrollado por DelAgua. El articulo ha sido preparado por el Dr. Barry Lloyd, Profesor de la Universidad de Surrey y actual Director de DelAgua^* , arganisr»o que mediante un conve nio de cooperación técnica viene desarrollando sus actividades en el CEPIS,

Agua de Bebida - Volumen III de la OMS (1985) "Control de Calidad del Agua de Bebida en Pequeñas Comunidades" satisface una necesidad vital, pues señala los procedimientos esenciales para una vigilancia básica con el propósito de asegurar que los sistemas de abastecimiento de agua potable estén bajo "una apreciación continua y vigilarte de la salud pública y que exista un control de calidad, de tal modo que se establezca y mantenga un abastecimiento seguro y aceptable. El énfasis primordial del Volumen III ha sido describir los procedimientos de análisis e inspección sanitaria qué asegurarán que los suministros estén libres de contaminación, bacteriológica.

Para colaborar en promover estos objetivos, se estableció un grupo de investigación apoyado por el CEPIS bajo el nombre de Del Agua.

El dossier de la Década del Agua recopilado en 1980 señaló que cerca del 30% de toda la población rural de los países en desarrollo tenían acceso a agua segura. Desafortunadamente este estimado ahora parece extremadamente optimista si "acceso a agua segura" significa un abastecimiento sostenido a través del año, que microbiológica y químicamente no sea perjudicial para la salud. La situación resulta más clara como resultado de estudios de diagnóstico del abastecimiento de agua que incluyen una inspección sanitaria detallada y análisis complementario de calidad del agua. Al respecto, DelAgua ha desarrollado equipos simples y portátiles para pruebas de agua, los que requieren un respaldo mínimo de laboratorio.

El CEPIS, OPS, OMS y UNICEF han apoyado a DelAgua en el desarrollo de esquemas de entrenamiento técnico, inspección sanitaria, procedimientos de información y proyectos piloto de rehabilitación de sistemas de tratamiento. DelAgua ha suministrado un equipo de pruebas de agua de bajo costo e insumos a más de 30 países en desarrollo y está comprometido en proyectos de entrenamiento técnico en cinco países.

2. Ventajas de los equipos de monitoreo portátiles para la vigilancia de calidad de agua

Una de las principales desventajas de los análisis de agua convencionales es que, con excepción de la telemetría de tiempo real (registro continuo in-situ y comunicación electrónica de datos), la información producida es retrospectiva, seguida a una transferencia de muestras al laboratorio. Aunque la telemetría de tiempo real para monitoreo es actualmente impracticable a nivel provincial y rural, es deseable a este nivel producir, registrar, informar y actuar sobre datos en un mínimo de tiempo. El análisis in-situ es por lo tanto considerado esencial para asegurar que una acción correctiva pueda iniciarse sin tardanzas innecesarias.

Este enfoque obvia la necesidad de preservar muestras y así el riesgo de que las muestras se deterioren durante el tiempo de transporte al laboratorio. Además, el muestreador no cuenta con el inconveniente causado por el volumen y peso de numerosas muestras en botellas.

Investigaciones detalladas han demostrado que muchos de 195 equipos de pruebas de agua disponibles comercialmente son inapropiados para un uso amplio en la gran mayoría de los países en desarrollo, por ser muy costosos, requerir servicio permanente, productos químicos que deben importarse, y entrenamiento técnico para. su uso efectivo. No obstante, combinando una serie de tecnologías convencionales junto con desarrollos recientes en instrumentos confiables y una selección cuidadosa de las pruebas, Del Agua ha desarrollado un equipo básico modular que se espera contribuya a efectuar monitoreos rutinarios confiables de los suministros rurales de agua más remotos a un bajo costo. En este documento se presenta el equipo básico desarrollado, el cual también puede ser usado eficazmente en sistemas de tratamiento de agua a nivel provincial y en laboratorios de centros de salud, pues permite evaluar los parámetros críticos indicadores de la calidad del agua potable a que se hace referencia en el siguiente ítem.

3. Selección de parámetros críticos de calidad del agua

Este es un aspecto importante, ya que existen por lo menos 100 parámetros catalogados en las Guías para Calidad del Agua Potable (OMS 1984), indicándose que un número limitado es crítico para el control de calidad diario del tratamiento del agua y del suministro. La mayoría de pruebas menos criticas son las de características químicas que varían en períodos de meses o aún años. Aunque todos los parámetros deben examinarse periódicamente o cuando se planifican nuevos proyectos de abastecimiento de agua, generalmente resulta impracticable, innecesario y no es económico para la mayoría de las organizaciones provinciales y rurales y autoridades de salud, el considerar análisis de rutina para pruebas adicionales a aquellas esenciales. Se debe dar por lo tanto una cuidadosa consideración a su selección. Prioridades importantes incluyen:

• Confiabilidad, susceptibilidad y valor.
• Simpleza en la ejecución e interpretación
• Rapidez en la ejecución y obtención del resultado.
• Bajo costo.

Dado que la mayoría de expertos coinciden en que las pruebas que a continuación se indican dentro del grupo A tienen la mayor prioridad, éstas han sido incorporadas al protocolo de pruebas del equipo.

Grupo A

1. Coliforme fecal (E. coli)
2. Turbiedad
3. Cloro residual 8. Color
4. Conductividad
5. pH

Grupo B

6. Olor
7. Sabor
8. Color

Grupo A - se consideran esenciales y requieren de instrumentación.
Grupo B - son útiles y pueden ser valorados sin necesidad de instrumentación; están por lo tanto incorporados dentro del protocolo rutinario de información.

Las cinco pruebas del Grupo A son criticas para indicar la calidad del agua potable y han sido seleccionadas por las siguientes razones:

1. La determinación de coliformes fecales proporciona la prueba aplicable más sensible y universal de calidad higiénica. El equipo de campo DelAgua facilita el proceso e incubación de la muestra in-situ y un resultado exacto y cuantitativo en 14 horas. Las otras cuatro pruebas proveerán una buena indicación en cuanto a si se puede esperar un mal resultado de coliformes fecales. Así por ejemplo, un agua que tiene baja turbiedad (0.5 - 5 UT) junto con una cantidad apreciable de cloro residual (0.4-0.5 mgl ^{- 1}), es poco probable que contenga coliformes fecales o patógenos entéricos.
2. La turbiedad en el agua es causada por la presencia de partículas en suspensión que varían de tamaños visibles a microscópicos. Se asocia comúnmente una alta turbiedad con una alta contaminación microbiológica.
3. La determinación de cloro residual es obviamente esencial donde se practique la desinfección. Donde sea posible debe aplicarse la desinfección a aguas de baja turbiedad con el propósito de asegurar que el agua tratada retenga una cantidad de ácido hipocloroso libre residual. Encontrar cloro libre residual en un indicador excelente para una higiene segura del agua.
   Las tres primeras pruebas son, por lo tanto, absolutamente esenciales y se complementan unas a otras. En circunstancias en que existan limitaciones de recursos se recomienda reservar la prueba bacteriológica para aquellas muestras que no tengan cloro libre residual.
4. La medición de pH puede combinarse dentro del mismo comparador de cloro residual a un costo mínimo. Es conveniente el monitoreo por diversas razones: a) aguas con bajo pH son corrosivas y producen un riesgo a la salud cuando se emplean tuberías de plomo;
   b) aguas con alto pH requieren de do sistemas altas de cloro para una desinfección efectiva; c) la regulación del pH es también esencial para minimizar y optimizar la cantidad de coagulantes normalmente utilizados en el tratamiento de agua. Los valores aceptables de pH recomendados por la OMS son de 7.0 basta 8.5.
5. Las mediciones de conductividad son un sustituto satisfactorio para los análisis de cloruros. El ión cloruro es uno de los aniones principales presentes en desagües. En áreas costeñas la intromisión de agua de mar al agua potable puede ser detectada rápidamente por los cambios de conductividad. El limite permisible de la OMS para cloruro es 600 mg1^-1, mientras que el limite deseable es 200 mg1^-1. Un exceso de sal en el agua potable puede causar problemas renales. El agua para irrigación debe tener una conductividad inferior a 10,000 uS cm^-1 para prevenir el daño por salinidad de las cosechas: Esto es importante en muchas áreas donde el agua agrícola tiene prioridad sobre los suministros domésticos. La medición de temperatura se combina dentro del mismo equipo electrónico con el conductímetro

Delgua ha reunido los cinco ensayos críticos en el equipo de campo(^*) que se describe en el siguiente ítem. En programas de vigilancia se pueden agregar pruebas especificas adicionales para laboratorios regionales que las requieran y que posean facilidades para desarrollar pruebas químicas analíticas, ej., NH3 N03, análisis de metales, etc., pero dejando como base los parámetros críticos de vigilancia y control de calidad rutinarios ya mencionados, dado que en la mayoría de los países en desarrollo el riesgo más común para la salud definitivamente es aquel proveniente de la contaminación microbiana.

4. Descripción del equipo portatil "DelAgua"

Todos los componentes e insumos necesarios para la ejecución de las pruebas críticas en el campo se encuentran en un maletín de polipropileno de 37 cm de ancho x 22 cm de profundidad x 25 cm de alto. El peso bruto del maletín con todo el equipo, incluyendo incubadora y batería de 12 voltios (sin cargador) es de 10 kg. Los componentes principales del equipo son los siguientes:

1. La base del maletín contiene el incubador para las pruebas de colifecales, el cual está localizado en el centro de la base y cuenta con espacio para incubación de 16 placas de aluminio
2. En el lado izquierdo de la base está la batería de tipo sellado, la cual es normalmente cargada en el laboratorio o lugar de trabajo para conseguir la capacidad de operación de cinco o seis ciclos de incubación en el campo. Sobre la batería hay espacio para ubicar un conductímetro.
3. El lado derecho de la base tiene una caja de repuestos que incluye tomacorrientes para operar en situación de emergencia el incubador desde cualquier batería de 12 voltios, p.ej. cuando la batería integral está descargada por mal uso y/o mala planificación. Esta misma caja es la base para el equipo de filtración y vaso de muestreo (ver figuras 1 y 2). También se puede colocar placas petrí adicionales en este lado.
4. La tapa del maletín contiene el equipo para hacer análisis de turbiedad (dos tubos de policarbonato y una escala sobre acetato). También tiene un comparador para cloro residual y pH y espacio para los insumos incluyendo filtros de membrana.
5. No se requieren frascos de muestreo de vidrio porque es posible esterilizar el frasco de muestreo de acero inoxidable y el equipo de filtración ya sea inmediatamente antes o después del muestreo, aplicando para ello el siguiente procedimiento:
   a) Seque cuidadosamente el frasco de muestreo y el dispositivo de filtración con una toalla limpia o servilletas descartables.
   b) Usando el collarín, asegure el dispositivo de filtración en la primera posición (suelta) del soporte del filtro).
   c) Vierta 0.5 ml (aprox.) de metanol en el frasco de muestreo y distribúyalo en la base del frasco.
6.  

Especificaciones:

1. Coliformes fecales
   Equipo de filtración de membrana, un incubador integrado de 44°C y una batería de 12 voltios + cargador (separado)
2. Comparador de cloro residual y pH
3. Turbidímetros: Rango alto. 20-2000 U.T.
   Rango bajo < 5 -10 U.T.
4. Medidor electrónico de conductividad y temperatura
   Sensibilidad baja 0 - 200 uS.cm-1
   Sensibilidad media 200- 2,000 uS.cm-1
   Alta sensibilidad 2,000-20,000 uS.cm-1
5. Caja portátil conteniendo los items 1-4: Peso bruto 10 kg.

Lista de verificaciones diaria del equipo e insumos

d) Encienda cuidadosamente el metanol mediante el uso de fósforo o un encendedor. Mantenga el frasco alejado de la cara.

e)Permita que el metanol arda por unos pocos segundos, y con éste aún encendido, tape cuidadosamente el frasco con el dispositivo de filtración en posición invertida.

f) El metanol arde en ausencia parcial de oxigeno formando vapor de formaldehído que se dispersa por todo el dispositivo y completa el proceso de esterilización.

g) Debe permitirse un periodo de contacto mínimo de 5 minutos antes de reutilizar el frasco de muestreo y el dispositivo de filtración. Lo más conveniente es esterilizar inmediatamente después de cada secuencia de análisis y mantener el equipo esterilizado durante el periodo de transporte basta el siguiente punto de muestreo.

5.- Secuencia de operación con el equipo de Monitoreo"DelAgua"

(*) Nota: la aceptación de la calidad del agua está basada en los criterios de la OMS.

6. Procesamiento de muestras para el análisis de coliformes fecales en el Campo

a. Remueva el vaso estéril de muestreo del dispositivo de filtración. Coloque el dispositivo de filtración mirando hacía arriba en el frasco de vacío y sitúelo convenientemente en la base del equipo.

b. Deje fluir durante un minuto el agua que desea analizar y luego tome la muestra de agua con el vaso estéril. Tenga cuidado de no introducir materiales extraños.

c. Afloje el tubo de filtración de su base pero no lo saque de ahí. Usando los fórceps de base plana (flameados con el encendedor de gas), remueva cuidadosamente un filtro de membrana de su empaque estéril.

d. Sujete la membrana sólo del borde, colóquela sobre la base de soporte de bronce con el reticulado mirando hacía arriba. Sólo será necesario remover el tubo de filtración momentáneamente para esto. Tenga cuidado de no romper la membrana. Si ésta rozara algo fuera del fórcep o la base de filtración, o se maltratara de alguna forma, descártela y empiece nuevamente.

e. Coloque el fórcep en el lugar dispuesto para esto en el equipo. Cerciórese que su punta estéril no entre en contacto con objeto alguno. Asegure la membrana en su lugar mediante el tubo de filtración y el collarín blanco roscable.

f. Eche la muestra basta la marca seleccionada dentro del tubo de filtración (100 ml ó 50 ml).

g. Inserte el conector de plástico del bombín de vacío en el agujero de la base del filtro y cree una succión de tal manera que la muestra pase rápidamente a través de la membrana. A continuación, remueva el bombín de vacío (Figura 1).

h. Desenrosque el collarín blanco y remueva el tubo de filtración (Figura 3). Levante el filtro de membrana de la base de filtración sujetando su borde con la punta esterilizada de los fórceps.

i. Evitando rozar la membrana con cualquier objeto, colóquela con el reticulado hacía arriba sobre una almohadilla saturada en medio de cultivo dentro de duna placa petrí reusable de aluminio.

j. Tenga cuidado de no dejar burbujas de aire entre la membrana y la almohadilla con medio de cultivo. Coloque la tapa de la placa petrí y escriba en ella el código de la muestra y el volumen filtrado. Utilice para esto un lápiz o plumón resistente al agua.

k. Coloque la placa petrí con la tapa hacía arriba en el fondo del sujetador de placas. Introduzca el conjunto nuevamente en el bloque de incubación. Tape la incubadora. Las muestras siguientes se colocarán sobre esta primera en orden ascendente

1. Una vez tomada la última muestra del día, espere un mínimo de 60 minutos (tiempo de resucitamiento) y luego encienda la incubadora. Trate de planificar el trabajo del día en una forma tal que la última muestra no diste de la primera más de cinco horas. Esto restringe el tiempo máximo de resucítamiento a seis horas más una hora (aproximadamente) de tiempo de calentamiento de la incubadora.
El resucítamiento es particularmente importante para aguas cloradas o aguas de mar donde los coliformes fecales pueden estar maltratados fisiológicamente o "estresados". Para muestras en este tipo demore tres horas el encendido de la incubadora.

Incube las muestras a 44°C 0.5°C durante 12-16 horas. Para preservar la carga de la batería trate de mantener el periodo de incubación a un mínimo, p.ej. 6.00 p.m. a 8.00 a.m. APAGUE EL INCUBADOR AL FINAL DEL CICLO DE INCUBACION.

Análisis de Cloro Residual y pH

a. Enjuague tres veces las celdas del comparador tres veces con el agua a ser muestreada y llene finalmente las tres celdas del mismo.

b. Coloque una pastilla de DPD 1 en el compartimiento de la derecha y una pastilla de fenol rojo en el compartimento de la izquierda

c. Tape cuidadosamente el comparador y sujetándolo firmemente invierta repetidamente hasta que ambas pastillas se hayan disuelto totalmente. Lea inmediatamente el cloro libre residual observando el comparador frente a una buena fuente de luz y refiriéndose a los estándares. Si fuese necesario estime la coloración y valor intermedio. Lea el resultado para el pH y anote las dos cifras en la hoja de reporte diario

d. Se puede determinar el cloro total añadiendo una pastilla de DPD 3 a la celda donde se encuentra la muestra recién analizada con DPD1. Agite hasta que la pastilla se disuelva totalmente. La nueva coloración representará el cloro total en mg/1. RESTE el valor del cloro libre de esta cifra y registre el valor como cloro combinado residual en la hoja de reporte diario.

La ilustración presenta un filtro de membrana, a través del cual se ha filtrado la muestra transfiriéndola luego a una placa petri de aluminio antes de la incubación.

Análisis de Turbiedad

a. Retire los dos tubos para turbiedad de la tapa del equipo y acóplelos. Pare los tubos en una superficie firme blanca a una altura que le permita observar verticalmente el circulo negro que se encuentra en la base del dispositivo. Deberá haber una buena iluminación. Para esto, la luz del día es perfectamente adecuada.

b. sujetando el tubo con una mano, vierta lentamente la muestra en él mientras observa el círculo negro desde arriba. Evite salpicaduras y la formación de burbujas. Ni se esfuerce por ver el círculo o acerque la vista al tubo. Cuando desaparezca el círculo a simple vista se ha llegado al punto final. Registre el resultado en la hoja de reporte diario.

c. El tubo de turbiedad está graduado con algunos valores críticos. Esto debe permitir una estimación razonablemente exacta de la muestra. De requerirse una mayor precisión, mida con un regla en centímetros la distancia entre el círculo y el nivel final de agua. La turbiedad puede ser calculada usando la relación:

Turbiedad(TU) = Antilog (3.47 - 1.54 log X)

donde:

X = distancia en centímetros entre el círculo de la base y el tope de la columna de agua en el punto final.

El tubo para medir la turbiedad tiene marcas calibradas para los valores críticos de turbiedad, según se muestra en la figura adjunta. En términos generales, todas las aguas de bebida deberían tener una turbiedad menor a 1.0 TU. Resulta sin embargo impráctico extender la longitud del tubo más allá de una distancia que dé una extinción del círculo con 5.0 TU. La turbiedad se vuelve aparente al ojo humano a alrededor de 5 Tu, es desde este punto de vista un nivel de aceptabilidad del consumidor. Es también el valor más importante desde el punto de vista de la desinfección.