INTRODUCCIÓN

El desarrollo turístico de la región Caribe Colombiana, genera importantes indicadores de empleos y crecimiento económico. Sin embargo, la expansión de la infraestructura turística impacta negativamente sobre los ecosistemas acuáticos, lo cual se traduce en el deterioro o destrucción de los recursos naturales que alguna vez aportaron valor ecológico a la región (^{Barragán y De Andrés, 2016}; ^{Islam et al., 2018}). Las aguas superficiales son un componente esencial de los ecosistemas acuáticos, por sus múltiples propiedades, son utilizadas en actividades tales como: la ganadería, la industria, la agricultura, uso doméstico y recreacional (^{Ustaoğlu et al., 2019}); se constituye en un importante recurso para las actividades humanas, impactando directamente en el bienestar social y económico de las regiones (^{Fernández y Gutiérrez, 2013}), también participan en la transmisión de agentes patógenos que son descargados a través de las heces.

Uno de los principales problemas qué presentan las aguas superficiales, como los ríos Guatapurí, Badillo y Candela en su cuenca alta es la inadecuada disposición de excretas por parte de los pueblos indígenas que habitan en la Sierra Nevada de Santa Marta - Colombia, los cuales realizan sus necesidades fisiológicas a cielo abierto y con la llegada de las lluvias son vehiculizadas hasta el cauce de los ríos. En la cuenca media de estos ríos la principal afectación es el turismo que trae consigo vendedores ambulantes y zonas de restaurantes, donde es perceptible el manejo inadecuado de los residuos sólidos y líquidos, que impactan negativamente a los sitios recreacionales, causando la contaminación del agua, suelo y por consiguiente un impacto visual del ambiente. Por otra parte, turistas y residentes realiza sus necesidades fisiológicas en los balnearios realizando el proceso de inmersión en las corrientes de los ríos, lo cual incrementa la posibilidad de propagación de algunas enfermedades infectocontagiosas.

Los procesos de monitoreo constituyen una importante estrategia para evaluar la calidad del agua. Los coliformes totales y los coliformes termotolerantes constituyen el grupo bacteriano más utilizado para evaluar la calidad microbiológica del agua destinada para el consumo humano, las aguas servidas y las aguas de recreación (^{Larrea-Murrell et al., 2013}); Por su presencia en las heces, su fácil aislamiento y la posibilidad de que junto a ellos existan microorganismos patógenos; Los coliformes termotolerantes han sido utilizados por décadas como indicadores bacterianos, porque muestra una buena relación con las enfermedades transmitidas por aguas recreacionales (^{Korajkic et al., 2018}); Debido a los altos costos y a la diversidad de microorganismo patógenos que se pueden encontrar en aguas contaminadas es preferible usar microorganismos indicadores o centinelas para el monitoreo y la regulación de aguas destinadas a diferentes usos.

Las bacterias de origen fecal entran a las aguas naturales desde una variedad de fuentes; plantas de potabilización, actividades agropecuarias tales como deposición de desechos animales, escurridos de lodos de tratamiento y escurridos urbanos pueden devolverse a los humanos por varias rutas como el uso de estas aguas para la recreación o deporte, para la irrigación de frutas o verduras y como agua para el consumo humano (^{Williamson et al., 2017}). Esto ha dado lugar a diversos impactos económicos y ambientales que amenazan la permanencia de los recursos y los espacios naturales que contribuyen en la actividad turística (^{Ashbolt, 2015}). La gastroenteritis y algunas enfermedades respiratorias agudas son asociadas con la recreación en aguas superficiales, contaminadas con bacterias de origen entérico (^{DeFlorio-Barker et al., 2018}). Los datos con que se cuenta en la actualidad, indican qué, en los países tropicales, donde estas enfermedades son ya endémicas y la proporción de portadores es elevada, constituyen un importante problema de salud pública que amerita mayor atención por parte de las autoridades locales.

El presente trabajo de investigación se enfoca a establecer la contaminación bacteriológica de cuatro balnearios cercanos a la capital del Departamento del Cesar, mediante el uso del grupo coliforme y E coli, con el fin de determinar el nivel de riesgo para la salud de los bañistas, debido a que estos sitios son visitados con frecuencia durante los fines de semana.

MATERIALES Y MÉTODO

Se describe el área de estudio, luego se describen las estaciones de muestreo y la toma de muestra, terminando con una explicación sobre el análisis de variables.

Área de estudio

El estudio se realizó en cuatro (4) balnearios turísticos del municipio de Valledupar, al norte del departamento del Cesar. El río Guatapurí nace en la jurisdicción del municipio de Valledupar, en la cara suroriental de La Sierra Nevada de Santa Marta, a una altura de 5.200 metros sobre el nivel del mar, desde su nacimiento hasta su desembocadura recorre 78 kilómetros, de los cuales 42 corresponden a la cuenca alta, 22 a la media y 14 a la baja; sus aguas son vertidas al río Cesar; su cuenca abarca aproximadamente 90 mil hectáreas y está formada por varios ríos, el Donachuí, Curiba, Mamanquea y Los Mangos. El río Badillo nace en el páramo de Curiba a 4.100 m.s.n.m. en la sierra nevada de Santa Marta, en su parte alta recibe el nombre de río Surivaca y se alimenta principal mente de los ríos Candela y Pontón; sus aguas son vertidas al río Cesar; por su parte el río Candela nace en las estribaciones de la sierra nevada de Santa marta y desemboca en el río Badillo.

El Rio Guatapurí se constituye la reserva hídrica natural de la región, teniendo usos diversos a lo largo de su extensión como: fuente de agua potable e industrial, irrigación de cultivos, así como recreación y esparcimiento de los habitantes de la ciudad de Valledupar ya que forma parte de su habitad urbana. Por el norte de Valledupar, se encuentra el balneario Hurtado, principal lugar de recreación y diversión de la capital del Cesar y uno de los lugares más contaminados del afluente, además el municipio cuenta con otros balnearios como el rincón, y al norte del municipio con la vega arriba (Rio Badillo) y el Mojao (Rio candela), los cuales también se han visto afectados debido a la descarga de desechos a estos ríos y la gran afluencia de visitantes que en los últimos años se ha incrementado.

Selección de estaciones de muestreo

Se seleccionaron 4 estaciones de muestreo en los ríos Guatapurí, Badillo y Candela: las cuales fueron seleccionadas y georreferenciadas (Figura 1).

Fig. 1: Localización del área de estudio 

Fase de campo

Se realizaron 32 muestreos durante los meses de octubre a diciembre de 2014 y enero de 2015, se establecieron ocho estaciones de muestreo en el río Guatapurí, río Badillo y río Candela las cuales fueron georreferenciadas, tomando tres replicas por cada punto de muestreo, las muestras fueron tomadas 500 metros aguas arriba y 500 metros aguas abajo del punto donde está establecido cada balneario (Tabla 1).

Las muestras de agua fueron tomadas con frascos de vidrios previamente esterilizados, con capacidad de 500 mL, y se sumergieron a contra corriente a 30 cm de lámina de agua. Inmediatamente se rotularon con el sitio con fecha y hora; por cada estación se colectaron tres réplicas de 450 mL cada una y se refrigeraron a 4°C hasta ser transportadas al Laboratorio para Análisis de Aguas de la empresa de Servicios Públicos de la ciudad de Valledupar EMDUPAR S.A. E.S.P.

Tabla 1 Ubicación de puntos de muestreo 

Determinación de bacterias del grupo coliformes

La determinación del grupo coliformes se realizó utilizando la técnica de filtración por membrana y teniendo en cuenta lo establecido en el protocolo del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (^{IDEAM, 2007}). Las muestras fueron procesadas en un equipo de filtración con bomba de vacío, utilizando membranas de 0,45μm de nitrocelulosa (Sartorius), las membranas fueron depositadas con pinzas estériles en cajas de Petri con agar Chromocult (Merck) e incubadas a 37ºC por 24-48 horas; Luego del periodo de incubación se seleccionaron las cajas con conteos inferiores a 200 UFC; añadiendo una gota de reactivo de Kovac sobre la colonia ayuda a la confirmación de la presencia de coliformes termotolerantes (^{Fragoso-Castilla et al., 2021}). Las colonias presuntivas de E coli se confirmaron utilizando el método IMVIC (Indol, Rojo de metilo, Voges-Proskauer, Citrato).

Determinación de variables físicas y químicas

Se determinaron las siguientes variables, temperatura (Método electrométrico 2550A), pH (Método electrométrico 2550A) y conductividad (Método conductimétrico 2510A), (^{IDEAM, 2007}).

Análisis de variables.

La prueba utilizada para determinar la existencia de diferencias estadísticamente significativas entre los valores de similitud entre los grupos de muestras (Factores espacio-temporales: puntos de muestreo y mes de muestreo) fue un Análisis de Similitud (análisis of similarities-ANOSIM), esta técnica es análoga a ANOVA, la cual es utilizada para estadística univariada (análisis de varianza), usando el programa estadístico Past®, V 3.22. Por último, se realizó por separado un análisis de correlación de Spearman entre los recuentos de Coliformes totales, E. coli con los parámetros fisicoquímicos seleccionados (pH y conductividad eléctrica).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados se presentan en 2 subsecciones: i) caracterización bacteriológica y fisicoquímica; ii) análisis de la información.

Caracterización bacteriológica y fisicoquímica

De manera general, todos los 8 puntos muestreados durante el periodo de estudio, presentaron índice de coliformes totales y E. coli (Tabla 2), con valores que sobrepasan los valores establecidos en la normatividad Colombiana Ambiental vigente (Decreto 1076 de 2015), el cual reglamenta el uso del agua y los criterios de calidad para la destinación del agua para fines recreativos mediante contacto primario. La concentración promedio más baja de Coliformes totales se presentó en el balneario Hurtado aguas abajo con 5587,5 UFC/100 ml y la más alta en el balneario La Vega aguas abajo con 7232,3 UFC/100 ml, en cuanto a E. coli la concentración más baja se presentó en el balneario Rincón aguas abajo con 1987,5 UFC/100 ml y la más alta con 3125 UFC/100 ml en el balneario El Mojao aguas abajo.

A nivel general la relación de E coli/Coliformes totales es de 0,40 para los sitios muestreados y durante el periodo de estudio. Sin embargo, la relación E coli/Coliformes totales experimenta un incremento al pasar de 0,37 aguas arriba del sitio de ubicación de los bañistas a 0,42 aguas debajo de los balnearios. Según la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA) una relación inferior a 0,63 se presenta como un factor de protección frente a posibles patógenos (USEPA, 2002). A nivel temporal en el mes de diciembre se presentó la concentración más alta de Coliformes totales con una concentración promedio de 7212,5 UFC/100 ml y la más baja se presentó en el mes de enero con 5131,25 UFC/100 ml (Figura 2), en cuanto a E. coli la concentración promedio más alta fue en el mes de octubre con 3000 UFC/100 ml y la más baja para el mes de enero con 1750 UFC/100 ml (Figura 3).

Tabla 2 Variables bacteriológicas en las aguas de los balnearios Hurtado, El Rincón, La vega, El Mojao del municipio de Valledupar- Cesar. 

Tabla 3 Relación de E coli y Coliformes totales en las aguas de los balnearios Hurtado, El Rincón, La vega, El Mojao del municipio de Valledupar- Cesar. 

Fig. 2: Distribución de UFC/100 ml de Coliformes totales en los balnearios Hurtado, El Rincón, La Vega y El Mojao del municipio de Valledupar-Cesar. 

Fig. 3: Distribución de UFC/100 ml de E. coli en los balnearios Hurtado, El Rincón, La Vega y El Mojao del municipio de Valledupar-Cesar. 

La (Tabla 4) muestra los valores de los parámetros fisicoquímicos evaluados in situ se evidencia que los valores de pH de los sistemas hídricos a nivel espacio-temporal mantuvieron una tendencia hacia la neutralidad, comprendiendo valores que oscilan entre 6,13-7,5 U de pH a 25ºC. El valor de pH más bajo se registró en el balneario el rincón y el más alto en el balneario hurtado. El rango de pH que brinda protección a la vida acuática debe ser de 6.0 a 9.0, por lo que, los valores de pH obtenidos se encuentran dentro de este; además no constituyen un riesgo de daño a nivel cutáneo de las personas que entran en contacto con ellas (^{Maranho et al., 2014}). Este comportamiento es debido principalmente a una circulación permanente de las fuentes hídricas en estos sitios turísticos. En cuanto a los valores de, conductividad, se encontraron valores entre 35 y 92,5 µS/cm, lo que demuestra un bajo contenido de sales disueltas. El balneario La Vega reporto los valores más bajos con un promedio de 36,8 µS/cm, mientras que el balneario Hurtado reporto valores más elevados con un promedio de 64,1 µS/cm.

Tabla 4 Variables fisicoquímicas evaluados in situ en los balnearios Hurtado, El Rincón, La Vega y El Mojao del municipio de Valledupar-Cesar. 

El análisis de correlación de Spearman (ρ) acompañado del nivel de significancia (p) (significativo cuando es < 0,05) entre los parámetros fisicoquímicos (pH y conductividad eléctrica) y los niveles de Coliformes totales y E. coli evaluados en cada uno de los balnearios y mes de muestreo (Tabla 5), determinaron que no existe una relación directa (relación inversa o indirecta) ni una correlación significativa (p>0.05) entre las variables; excepto para las variables pH-E.coli en el mes de diciembre que tuvo una correlación significativa (p<0.05).

Tabla 5 Análisis estadístico entre pares de variables por el método de correlación de Spearman 

Análisis de la información

Los recuentos de los grupos de bacterias Coliformes totales no mostraron diferencias estadísticamente significativas entre las estaciones de los balnearios estudiados (ANOSIM, test global, R= 0,501, p>0.05); mientras que los recuentos de E. coli mostraron diferencias estadísticamente significativas entre las estaciones de los balnearios estudiados (ANOSIM, test global, R= 0,739, p<0.05). A escala temporal las muestras recolectadas arrojaron diferencias estadísticamente significativas entre los meses de muestreo para los Coliformes totales (ANOSIM, test global, R=0.178, p<0.05); las diferencias más significativas se presentaron entre los meses de octubre-enero (p=0,004) y diciembre-enero (p=0,001). Para E. coli las muestras recolectadas arrojaron diferencias estadísticamente significativas entre los meses de muestreo (ANOSIM, test global, R=0,230, p<0.05); las diferencias más significativas se presentaron entre los meses de octubre-enero (p=0,0002), noviembre-enero (p=0,002) y diciembre-enero (p=0,027).

En comparación con los estudios de ^{Zhao et al., (2018}) y ^{Tian et al., (2019}), afirman que la concentración de coliformes totales varía entre los muestreos realizados en las diferentes temporadas del año (secas y lluvia), haciendo notar que la presencia de coliformes está en función del aporte de sedimentos de los terrenos aledaños al cuerpo de agua lo que hace que la densidad del número de microorganismo aumente o disminuya.

Las condiciones climatológicas correspondiente a los meses de noviembre y diciembre fueron condiciones de periodo seco, sin precipitaciones; Lo cual, pudo ocasionar el aumento en la concentración de coliformes totales y E coli en los diferentes balnearios objeto de estudio (^{Bojarczuk et al., 2018}). Los muestreos realizados en los meses de septiembre y octubre equivalen a periodos lluviosos, lo que contribuyó al arrastre de sedimentos hacia las corrientes principales, a pesar de que se pudo presentar una mayor concentración de coliformes por el arrastre de contaminación bacteriológica debido al escurrimiento de las precipitaciones, estos meses tuvieron menos densidad bacteriológica, siendo esto un fenómeno que coincide con el trabajo de ^{Ospina-Zuñiga y Moyano-Diaz (2015)} y ^{Alexander et al., (2018}).

Según, ^{Gleason y Fagliano (2017}) los resultados de coliformes en muestras de agua, dependen mucho de las condiciones hidrometeorológicas y de las actividades humanas. Agregado a eso, la existencia de bacterias coliformes autóctonas, que cumplen funciones específicas en los cuerpos de agua, por ello los resultados varían al repetirse las pruebas, así como sucedió en el presente estudio de acuerdo al lugar y al sitio de muestreo. El agua de los balnearios el Mojao, La Vega, Hurtado y El Rincón, presenta contaminación biológica por bacterias del grupo coliformes originadas por descargas de aguas residuales, así como también el arrastre y escurrimiento ocasionado por las lluvias de materia del suelo. El consumo directo de estas aguas puede ocasionar repercusiones en la salud humana, como el desarrollo de enfermedades gastrointestinales, además el contacto directo puede conllevar a otras enfermedades en la piel, las mucosas entre otras (Lara y García, 2019).

Las proporciones de E coli y Coliformes totales (40%) registradas en los sitios muestreados evidencian una posible contaminación de origen antropológico (^{Larrea-Murrell et al., 2013}). Sin embargo, según la USEPA, se considera riesgo para la salud una relación superior al 60% de E coli. Aunque para tener en cuenta estos referentes tambien es importante considerar la zona de estudio, el medio acuatico y las tecnicas de analisis empleadas. Las determinaciones de pH y Conductividad eléctrica analizadas en los balnearios Hurtado, Rincón, La Vega y El Mojao durante los meses de muestreo, demostraron tendencias similares para los cauces. Posiblemente esto se deba a que los sistemas hídricos que nacen en estribaciones de la Sierra Nevada de Santa Marta guardan comportamientos de similitud desde el punto de vista geográfico, socioeconómico y cultural, por tanto, se considera que los parámetros fisicoquímicos y bacteriológicos analizados constituyen una base para sistemas de bioindicación y dictamen de la calidad sanitaria del recurso hídrico de este sistema montañoso.

Con respecto al pH los valores mantuvieron una estabilidad hacia la neutralidad probablemente por el poco aporte de sustancias que alteren esta variable. La conductividad eléctrica del agua en las ocho estaciones de muestreo fue baja, lo cual indica una homogeneidad y estabilidad del sistema hídrico en cuanto a concentraciones de iones (sólidos disueltos). Los análisis de correlación entre los parámetros fisicoquímicos (pH y conductividad eléctrica) con la presencia de Coliformes totales y E. coli en los cuerpos de agua estudiados determinaron que no existe una correlación entre las variables químicas y microbiológicas analizadas. Este hecho coincide con lo reportado por ^{Fragoso-Castilla et al., (2021}) en un estudio de correlación entre las variables físico-químicas y el proceso de remoción de coliformes en un sistema de lagunas de oxidación en el Departamento de Cesar - Colombia y difieren de los resultados obtenidos ^{Romero et al., (2010}). En un estudio realizado en el Río Hardy en la región fronteriza México-Estados Unidos, donde reporta una correlación altamente significativa entre la conductividad eléctrica y la concentración de E. coli (P<0.001).

En este estudio las aproximaciones que se realizaron a la calidad del agua de los ríos Guatapurí, Badillo y Candela se basaron de acuerdo a lo establecido en la normatividad colombiana, presentando en todos sus puntos de muestreos contaminación por Coliformes totales y E. coli, lo que imposibilita que el recurso hídrico pueda ser aprovechado para el consumo directo por los asentamientos humanos aledaños a la cuenca. Sin embargo, según lo establecido en el Decreto 1076 de 2015 del Ministerio de Ambiente y Desarrollo sostenible - Colombia.

CONCLUSIONES

Los estudios a nivel de campo y laboratorio permiten afirmar lo siguiente: 1) Las concentraciones de Coliformes totales y E. coli en las aguas de los balnearios Hurtado, El Rincón, La vega, El Mojao del municipio de Valledupar sobrepasan lo estipulado en la normatividad ambiental vigente para uso recreativo mediante contacto primario. 2) Las altas concentraciones de Coliformes totales y E. coli se debe a la introducción y descomposición de residuos de origen antropogénico en las zonas de estudio. 3) La proporción E coli/coliformes puede ser utilizada como una herramienta de monitoreo para estos balnearios.