Zona de estudio

La zona en estudio se ubica en la llanura Chaco-Pampeana Argentina, en el centro-sur de la provincia de Córdoba, entre las coordenadas 32º06’00’’ y 32º57’00’’ (Latitud Sur) y 64º18’00’’ y 62º54´00’’ (Longitud Oeste). El área de estudio forma parte de la unidad geomorfológica planicie fluvioeólica central y de la subunidad paleoabanico aluvial del río Ctalamochita (río Tercero) (^{Carignano et al. 2014}). La planicie fluvioeólica central se caracteriza por un paisaje suavemente ondulado dominado por la dinámica de grandes ríos (Suquía, Xanaes, Ctalamochita y Chocancharava) que forman amplios paleoabanicos aluviales donde se reconocen diversos tipos de canales, terrazas, lagunas semicirculares, así como llanuras de inundación abandonadas. El paleoabanico aluvial del río Ctalamochita es el mayor de la planicie fluvioeólica central. Los paleocauces mayores aún funcionan como sistemas independientes drenando parte de la llanura (arroyos Las Junturas, Algodón, Las Mojarras, Cabral, etc.) (^{Carignano 1999}, ^{Carignano et al. 2014}).

Este estudio se centró en la cuenca media y alta del arroyo Cabral y abarca una parte importante de la cuenca lechera de Villa María (Córdoba) reconocida a nivel nacional como el tercer conglomerado lechero, en términos de importancia, por su nivel de productividad y calidad de la leche (^{Taverna y Fariña 2014}). Además, en dicho sector predominan campos cultivados con soja, maíz, trigo, maní, forrajes, entre otros, como así también la cría de ganado vacuno, porcino u ovino (en forma extensiva o en unidades de engorde) y tambos. El área total incluida en este estudio posee una superficie aproximada de 850 km² y abarca a los departamentos General San Martín y Tercero Arriba. La precipitación media anual es de 873 mm con alternancia de años lluviosos y años secos y el período más húmedo se extiende entre los meses de noviembre a marzo con el 73 % del total anual (^{Lutri et al. 2016}). Los excesos hídricos son de suma importancia ya que a través de procesos de infiltración constituyen la fuente de recarga de los acuíferos.

Toma de muestras

Se establecieron al azar 62 puntos de muestreo correspondientes a establecimientos rurales de la región que fueron diferenciados, según el uso del suelo, en: establecimientos ganaderos/lecheros (EG, n = 34) o establecimientos agrícolas (campos cultivados) (EA, n = 28) (Fig. 1). Los muestreos se realizaron entre 2014 y 2016 durante los meses de septiembre a noviembre. Se obtuvieron muestras de perforaciones (bombas extractoras o molinos) que captan agua del acuífero libre (entre los 3 y 30 m de profundidad), previo purgado de las cañerías (escurrimiento durante 5 min). Las muestras se colectaron en recipientes estériles con capacidad de 250 mL, que fueron rotulados y conservados a 4 ºC para su procesamiento inmediato en el laboratorio. Cada establecimiento fue georreferenciado utilizando el sistema de posicionamiento global (GPS) y representado gráficamente utilizando el programa CorelDRAW11.

Fig. 1 Ubicación espacial de los establecimientos monitoreados en la región centro-sur de la provincia de Córdoba, Argentina 

Procesamiento de las muestras

Se evaluaron indicadores de contaminación microbiológica mediante la estimación del número de bacterias aerobias mesófilas (BAM), CT, CF y presencia de E. coli y P. aeruginosa. Para ello, se siguieron las metodologías establecidas en el manual de técnicas y procedimientos analíticos de la Asociación Americana de Salud Pública (^{APHA, por sus siglas en inglés 2012}).

El recuento de BAM fue determinado mediante el método de siembra en placa en profundidad. A partir de cada muestra de agua se efectuaron diluciones seriadas (1:10), se sembraron alícuotas de 1 mL en placas de agar para recuento (PCA, BiokarDiagnostics, Argentina) y se incubaron a 35 ± 2 ºC. Luego de 24 - 48 h se contabilizó el número de colonias y los resultados se expresaron como unidades formadoras de colonias por mL (UFC/mL).

Para la cuantificación de CT y CF se utilizó la técnica de fermentación en tubos múltiples. Para cada muestra se inocularon tres series de cinco tubos con caldo lauril sulfato (Britania, Argentina) y se incubaron a 35 ± 1 ºC durante 24 - 48 h. Los tubos que presentaron crecimiento y producción de gas fueron considerados positivos para CT. El resultado se expresó como el número más probable por 100 mL (NMP/100 mL). Para determinar la cantidad de CF se tomó una asada de los tubos positivos, se inocularon en tubos de medio EC (Britania, Argentina) y se incubaron a 44.5 ± 1 ºC durante 24 h. Los resultados se expresaron como NMP/100 mL. En cada muestra positiva de CF se confirmó la presencia de E. coli mediante siembra en placas de agar eosina azul de metileno (EMB, Britania, Argentina), que se incubaron a 37 ºC durante 24 h. Las colonias de color negro azulado con brillo metálico se consideraron positivas.

La presencia de P. aeruginosa se determinó por la adición de 100 mL de muestra a igual volumen de caldo asparagina (doble concentración) conteniendo (por litro): L-asparagina (3 g); K₂HPO₄ (1 g); MgSO₄ • 7H₂O (0.5 g) y se incubó a 35 ± 2 ºC por 24 h. La confirmación fue realizada en agar acetamida conteniendo (por litro): acetamida (10 g); NaCl (5 g); K₂HPO₄ (1.39 g); KH₂PO₄ (0.73 g); MgSO₄ • 7H₂O (0.5 g); rojo fenol (0.012 g); agar bacteriológico (15 g) y se incubó a 35 ± 2 ºC por 24 h. Las colonias que produjeron el viraje del medio a color rosado se consideraron positivas.

Calidad del agua y aptitudes de uso

La calidad microbiológica del agua y sus aptitudes de uso fueron definidas teniendo en consideración las regulaciones nacionales vigentes y publicaciones científicas de referencia. Así, para determinar la aptitud para consumo humano se consideró el criterio de potabilidad establecido por el CAA (^{MSDS 2012}). Este criterio también fue considerado para evaluar el agua destinada a la higiene de los tambos (por ejemplo, el lavado de la máquina de ordeñe) dado que las recomendaciones internacionales sugieren el uso de agua potable para exportar productos lácteos (^{Herrero 2014}). Para los correspondientes análisis de aptitud del agua para consumo de los bovinos lecheros se siguieron las recomendaciones establecidas por ^{Charlón et al. (2002)} y ^{Broadwater (2007)}.

Análisis estadístico

Se realizó un análisis estadístico exploratorio de los datos obtenidos para todos los parámetros microbiológicos en las muestras de agua subterránea; las variables continuas se resumen como media ± desviación estándar y rango, y las categóricas como frecuencia porcentual (^{Valenzuela et al. 2009}).

Con el fin de evaluar diferencias estadísticas en la calidad microbiológica del agua entre los parámetros analizados para los distintos puntos de muestreo y el tipo de uso del suelo (EG o EA) se realizaron análisis bivariados a través del cálculo de estadísticos agrupados, coeficientes de contingencia (C) y razón de momios (RM). El valor C permite establecer el grado de asociación entre dos variables cualitativas, pudiendo 0 ≤ C ≤1 (C = 0 independencia; C = 1 asociación perfecta). Mientras que la RM indica la probabilidad de ocurrencia de un evento y su interpretación no es absoluta, sino relativa (^{Frutos 2010}, ^{Rodríguez-Álvarez et al. 2017}). Para obtener los resultados se utilizó el paquete estadístico IBM SPSS Statistics V.23 (IBM Corp., Armonk, N.Y., USA).

Calidad del agua para consumo humano

Dada la importancia del agua subterránea en los sistemas agropecuarios de la región centro-sur de Córdoba, se evaluó la calidad microbiológica de este recurso considerando los criterios de potabilidad establecidos por el CAA (^{MSDS 2012}). La figura 2 representa la ubicación espacial de todos los establecimientos monitoreados (n = 62) respecto de su aptitud para consumo humano. Del total de muestras analizadas, el 42 % calificaron como aptas para consumo humano, mientras que el 58 % restante no cumplió con al menos uno de los parámetros establecidos por la regulación vigente. Cabe destacar que en las cercanías del arroyo Cabral la mayoría de las muestras resultaron no aptas para este uso. Estudios geológicos de la zona realizados por ^{Lutri et al. (2016)} revelaron que en cercanías de la faja fluvial del arroyo Cabral, la profundidad del nivel freático es muy variable (1 a 26 m). Este aspecto permite determinar la mayor vulnerabilidad del sistema a procesos de degradación.

Fig. 2 Distribución espacial de los establecimientos monitoreados según la aptitud para consumo humano en la región centro-sur de la provincia de Córdoba, Argentina. En color gris se establecen muestras aptas para consumo humano en relación a los indicadores microbiológicos y en color negro se establecen muestras no aptas (^{MSDS 2012}) 

El 24 % de las muestras superaron el valor límite establecido para recuento de BAM (˂ 500 UFC/mL) (Cuadro I) lo que demuestra una alteración del estado general del agua. El consumo de agua con elevados recuentos de BAM puede causar enfermedades como gastroenteritis, infecciones de la piel y de membranas mucosas en personas inmunodeprimidas (^{OMS 2016}). Con respecto al indicador CT, el 31 % de las muestras analizadas superaron el valor límite (˂ 3 NMP/100 mL), confirmándose el origen fecal de la contaminación sólo en el 8 % de las muestras (CF y presencia de E. coli). Las fuentes de contaminación del agua con bacterias coliformes pueden ser diversas, incluyendo el agua de drenaje desde los lotes de encierro de los animales, la aplicación de abonos orgánicos y las filtraciones provenientes desde las lagunas de efluentes o tanques sépticos.

Entre las muestras no aptas, una alta proporción (42 %) no cumplió con el criterio de potabilidad establecido para P. aeruginosa (ausencia/100 mL). Esta bacteria es un patógeno oportunista por excelencia y el principal agente etiológico de infecciones en vías urinarias, intestino, oído y heridas (^{Apella y Araujo 2005}). Su fuente primaria es el agua y el suelo debido a su versatilidad respecto a las fuentes de carbono y a sus bajos requerimientos nutricionales (^{Moore et al. 2002}, ^{Herrero 2014}, ^{Kopp et al. 2015}). Su presencia en las muestras analizadas podría atribuirse al incremento de las precipitaciones ocurridas en la región durante el período de muestreo (superando en el año 2015 hasta en 90 mm la media anual). El anegamiento de los suelos, el ascenso del nivel de agua del acuífero freático, conjuntamente con los procesos de infiltración serían los factores más importantes que favorecieron la llegada de estos microorganismos al acuífero, provocando su contaminación.

Calidad del agua para abrevado del ganado bovino y limpieza de las instalaciones de ordeñe

Los animales en ordeñe requieren una alta disponibilidad de agua de bebida en cantidad y calidad con relación al peso corporal (consumo superior a 150 L/día), debido a que ésta representa un 87 % de la composición final de la leche producida (^{Bavera 2001}, ^{Fernández Cirelli et al. 2010}). En general, los bovinos son poco sensibles a la contaminación microbiológica del agua de consumo por su condición de rumiantes. Sin embargo, una elevada carga microbiana puede provocar problemas de salud especialmente en la etapa de prerumiante (terneros) (^{Herrero et al. 2002}).

En los EG monitoreados (n = 34), los recuentos de BAM no superaron el valor límite establecido (< 10 000 UFC/mL) según ^{Charlón et al. (2002}) y ^{Broadwater (2007)}. Sin embargo, el 15 % de las muestras superaron los límites recomendados para los recuentos de CT (< 15 NMP/100 mL), de las cuales el 6 % superaron el valor límite para CF (< 10 NMP/100 mL) (^{Broadwater 2007}) evidenciando una calidad bacteriológica deficiente.

E. coli y P. aeruginosa poseen la capacidad de colonizar las superficies de los equipos de ordeñe y mangueras, generando biopelículas que favorecen su adherencia y la protección frente a agentes desinfectantes, convirtiéndose en una fuente de contaminación para la leche (^{Iramain et al. 2005}, ^{Raats et al. 2011}). En los EG monitoreados, P. aeruginosa ha sido detectada en el 44 % de las perforaciones, siendo superior al valor hallado en tambos de la provincia de Buenos Aires, Argentina (con un 27 % de muestras positivas) (^{Iramain et al. 2005}). Un estudio realizado por ^{Herrero (2014)} demostró que las bacterias aportadas por el agua de lavado, entre ellas P. aeruginosa, quedan adheridas a la piel de los pezones pudiendo contaminar la leche. A partir de estos antecedentes, resulta esencial la eliminación de estas bacterias de la fuente de agua y equipos de ordeñe, mediante métodos de desinfección tales como la cloración del agua y la limpieza periódica de los tanques de almacenamiento. Dichas prácticas, poco utilizadas en los tambos, son importantes para controlar no sólo la contaminación de ubres y equipos, sino también de la leche cruda y la posible aparición de brotes de mastitis (^{Iramain et al. 2005}).

Relación entre la calidad del agua y el uso del suelo

Las actividades agrícolas y ganaderas constituyen importantes fuentes de contaminación microbiológica de los acuíferos freáticos.

Dentro de los parámetros analizados, las coliformes son un grupo de bacterias que se pueden encontrar en el agua pudiendo causar problemas para la salud tanto humana como animal. Considerando el uso del suelo, los recuentos de CT en las muestras analizadas superaron el valor límite para consumo humano en el 39 % de los EA y en el 23 % de los EG (Cuadro I), siendo el valor medio de estos últimos, superior al obtenido en los EA (55.18 ± 273.73 NMP/100 mL). Para CF, el 11 % de los EA y el 6 % de los EG superaron el límite establecido por el CAA (^{MSDS 2012}) con valores medios de 6.5 ± 18.08 NMP/100 mL y 2.13 ± 2.51 NMP/100 mL, respectivamente (Cuadro II). El grupo de CT incluye una amplia variedad de bacterias tanto entéricas como ambientales, en consecuencia, su presencia no necesariamente se relaciona con contaminación fecal sino con la carga total de bacterias dentro del acuífero (^{Cullimore 2007}). Contrariamente, las CF son de origen exclusivamente intestinal, por lo que su presencia está relacionada con la contaminación fecal, incluyendo géneros bacterianos potencialmente patógenos. En este estudio, E. coli se detectó sólo en el 8 % del total de los establecimientos analizados, encontrándose con mayor frecuencia en EA (11 %).

En este estudio, el análisis de contingencia (Cuadro III) no reveló asociación con significancia estadística (C = 0.049; p = 0.701) entre el uso del suelo y la aptitud de la calidad del agua (por ejemplo: consumo humano, consumo animal, limpieza de instalaciones, etc.). No obstante, se demostró previamente que una alta proporción de las muestras de agua subterránea analizadas (58 %) no resultaron aptas para consumo humano.

El cuadro III muestra además el análisis de correlación entre la presencia de E. coli o P. aeruginosa y el tipo de uso del suelo (EG o EA) mediante un análisis de datos bivariado. Si bien los resultados no demuestran una asociación significativa entre la presencia de E. coli y el uso del suelo (C = 0.088; p = 0.49), la probabilidad de encontrar esta especie en aguas de EA es casi dos veces mayor que en EG (RM = 1.92). Entre las muestras analizadas se detectó P. aeruginosa en el 44 % de los EG y en el 39 % de los EA. La probabilidad de encontrar esta bacteria en EG es un 22 % mayor que en EA (RM = 1.22) aunque su presencia no mostró correlación significativa con el tipo de uso de suelo (C = 0.049; p = 0.701).

En este estudio no se efectuó un relevamiento sobre la existencia y ubicación de posibles focos de contaminación que podrían favorecer la llegada de contaminantes al acuífero, por lo cual resulta difícil conocer el origen de la contaminación detectada. En los EG la contaminación del acuífero freático con CF se relaciona directamente al tipo de actividad que en estos se desarrolla, debido a la cercanía de la perforación a lotes con una alta carga animal o a filtraciones provenientes de las lagunas de efluentes (^{Valenzuela et al. 2012}, ^{Giuliano Albo et al. 2015}). Por otra parte, determinadas prácticas desarrolladas en los EA también pueden incidir en la contaminación de los acuíferos especialmente cuando se utiliza abono de estiércol o aguas residuales de origen ganadero como fertilizantes orgánicos. Además, los fertilizantes pueden infiltrarse y aportar nutrientes al agua subterránea favoreciendo el desarrollo bacteriano (^{Martín 2004}, ^{Lopez-Velasco et al. 2012}). La calidad microbiana del agua subterránea también puede verse afectada por otros factores como deficiencias en la ubicación y construcción de los pozos y la presencia de asentamientos humanos que favorezcan el aporte de material cloacal (pozos negros, cámaras sépticas). El volumen y frecuencia de las precipitaciones y la profundidad del acuífero freático también juegan un rol determinante (^{Gerba 2009}). Más estudios deben realizarse en la región, a efectos de analizar nuevos parámetros que puedan estar íntimamente asociados a cambios en la calidad del acuífero.

Cabe señalar que, en un estudio realizado por ^{Bettera et al. (2011)} en establecimientos lecheros de la cuenca de Villa María, se informaron para agua de pozo porcentajes similares para BAM (24 %), una mayor incidencia de CT y E. coli (80 y 20 %, respectivamente) y una menor presencia de P. aeruginosa (36 %) con respecto a los presentados en este trabajo. En la cuenca lechera del Abasto Sur (Buenos Aires, Argentina), ^{Herrero et al. (2002)} reportaron valores menores de BAM (11.86 % de las perforaciones) a los informados en este estudio, mientras que los recuentos de CT y E. coli fueron superiores (57.62 % y 25.42 %, respectivamente). Finalmente, los autores informaron que en el 23.72 % de los pozos hay presencia de P. aeruginosa.