Introducción

En las últimas décadas se han desarrollado nuevos e innovadores tratamientos de agua de uso doméstico, para llevar soluciones sencillas de bajo costo y fáciles de usar por personas que deben dar tratamiento al agua en sus hogares. Algunos de los sistemas domésticos utilizados con frecuencia para el tratamiento de agua son la cloración, filtración, desinfección solar, filtración/cloración combinadas, floculación/cloración combinadas y recientemente, el tratamiento con microorganismos eficientes (^{Global Health and Education Foundation, National Academy of Science, 2007}).

En la provisión de agua se debe tener especial cuidado con el sabor, olor, color y turbidez del agua. El sabor y olor se deben a la presencia de sustancias químicas volátiles y a la materia orgánica en descomposición; mientras que el color es por la presencia de minerales como hierro y manganeso, materia orgánica y residuos industriales. El color en el agua doméstica puede manchar los accesorios sanitarios y opacar la ropa; por otro lado, la turbidez, además de que es objetable desde el punto de vista estético, puede contener agentes patógenos adheridos a las partículas en suspensión, como es el caso de arcillas (^{Orellana, 2015}).

Se han adoptado diversas estrategias para mejorar la calidad del agua, entre ellas, las zeolitas que han sido probadas y reconocidas como los materiales naturales más eficientes para el mejoramiento de la calidad de agua, entre otros usos; además, es un mineral amigable con la naturaleza, químicamente inocua, no contamina y no sufre alteraciones (^{Márquez, Herrera, & Gutiérrez, 2000}). La zeolita, como un mineral de origen volcánico de gran estabilidad, alta capacidad de intercambio iónico y absorción de agua, así como de fácil extracción y transporte, lo hace muy útil (^{Paredes, 2014}). Este material presenta una red tridimensional de unidades tetrahédricas de óxidos de silicio y aluminio, unidas por un átomo de oxígeno compartido. El reemplazo isomorfo de Si⁴⁺ por Al³⁺ resulta en una carga negativa global compensada por una base o cationes metálicos basificados del medio (^{Covarrubias García, Yánez, & Arriagada, 2008}; ^{Wang & Peng, 2010}).

Diversas investigaciones indican el uso potencial de la zeolita en procesos de filtración de aguas para consumo humano (^{Wang et al., 2010}; ^{Mishué, Hernández, & González, 2012}; ^{Cuchimaque, Vargas, & Ríos, 2013}; ^{Vera, Rojas, Chávez, & Arriaza 2016}). Por otro lado, el uso de microorganismos eficientes, representados por la combinación de microorganismos benéficos naturales de los géneros Lactobacillus (bacterias ácido lácticas), Saccharomyces (levaduras) y Rhodopseudomonas (bacterias fotosintéticas o fototróficas), redujeron la presencia de coliformes fecales, la demanda biológica de oxígeno, el contenido de nitratos y el pH, entre otros cambios favorables (^{Fioravanti, Vega, & Okumoto, 2005}; ^{Luna, 2006}; ^{Toc, 2012}), que han hecho posible su evaluación y uso de forma generalizada en las localidades donde el tratamiento del agua es una estrategia esencial para preservar la salud.

En función de lo antes señalado, el objetivo de la presente investigación consistió en evaluar la eficiencia del uso de filtros de zeolitas combinados con el tratamiento de microorganismos eficaces (EM•1^®) y autóctonos de forma aislada en la corrección de las propiedades físicas de aguas para consumo humano procedentes de las localidades de Severino, Julián y Balsa en Medio del Ecuador.

Materiales y métodos

Área objeto de la investigación

Las muestras de agua provienen de la microcuenca hidrográfica del río Carrizal, ubicada entre las coordenadas 1° 4' 15.04" S, 79° 52' 11.79'' W, con un área de alrededor de 1 390 km². Se encuentra asentada en la provincia de Manabí y limita al norte con las cuencas del río Briceño y el río Jama; al sur con las cuencas del río Portoviejo y río Guayas; al este con el océano Pacífico y la cuenca del Estero Pajonal, y al oeste con la cuenca del río Guaya (^{MAE, 2009}). Las comunidades estudiadas fueron Julián, Severino y Balsa en Medio (Figura 1).

Figura 1 Ubicación relativa de las comunidades Julián, Severino y Balsa en Medio, provincia de Manabí, Ecuador.  

Resultados

Discusión

En términos generales, en todas las localidades, las variables físicas evaluadas cumplen con las normativas aplicables a las condiciones de calidad de agua de consumo y cuerpos de agua dulce vigentes en Ecuador, estipuladas en las normas ^{NTE INEN (2014)} (Agua potable para consumo humano) y ^{NTE INEN (2017)} (Agua purificada envasada y agua purificada mineralizada envasada), con excepción de la variable turbidez, que excede los límites permisibles en todas las localidades y en las fuentes de agua muestreadas.

En el caso de las variables temperatura, sólidos totales y dureza, se obtuvo una tendencia clara en el mejoramiento de las propiedades del agua cuando se utilizan microorganismos autóctonos, y en segundo lugar está el empleo de la zeolita ecuatoriana como material filtrante. En cuanto a la eficiencia de las dosis de microorganismos autóctonos, la tendencia fue en orden decreciente de las dosis, donde la de 15 ml/l resultó ser la más eficiente. La variable color presentó valores < 25 en todas las cuantificaciones en el nivel de localidades y fuentes de muestreo, razón por la cual no fue posible realizar ningún análisis estadístico ni, en consecuencia, hacer inferencias estadísticas con sus resultados.

La variable temperatura presentó poca variación bajo las condiciones evaluadas, con valores que oscilan entre 25 y 30º C, sin alteraciones superiores a 5º C, como consecuencia de los tratamientos aplicados, lo cual se ajusta a lo recomendado por ^{Mejía (2015)}. Estos valores oscilan de igual forma en los valores de las temperaturas ambientales de la zona de experimentación, ubicada dentro de la franja tropical, lo cual es consistente con los resultados obtenidos por ^{Vera et al. (2016}) para zonas áridas.

Los sólidos totales están asociados con las sales disueltas en una muestra de agua después de la remoción de sólidos suspendidos. El rango de variación obtenido, después de los tratamientos, se ubicó entre 100 y 141 mg/dm³, muy por debajo de los valores establecidos por la norma ^{NTE INEN (2017)}. ^{Baque-Mite et al. (2016)} encontraron valores dentro de los rangos de aceptabilidad de calidad ambiental para el cantón Quevedo, provincia de Los Ríos, Ecuador.

La dureza está determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos, y ocasionalmente nitratos de calcio y magnesio. Por lo general provoca sabor indeseable al agua potable. Debido a los bajos niveles de dureza derivados de los tratamientos, que variaron entre 130 y 160 mg/dm³, se puede considerar que el agua tratada se clasifica como suave; esto es beneficioso, pues su tratamiento no representa altos costos ni genera problemas por incrustaciones en las tuberías de distribución, como lo indican ^{Gutiérrez, Scull y Oramas (2006)}. Los valores fueron inferiores al límite permisible de 300 mg/dm³. Estos resultados coinciden con los obtenidos por ^{Puglla (2017)} para la microcuenca Yaguaimi en Ecuador.

La turbidez representa la capacidad del material suspendido en el agua para impedir el paso de la luz, causada por la presencia de material coloidal en suspensión; puede ser de origen orgánico o inorgánico, como arcilla, materia orgánica e inorgánica, plancton y microorganismos. Los valores del producto de los tratamientos fluctuaron entre 3 y 8.5 unidades nefelométricas de turbidez y superaron los límites permisibles de 1 NTU.

La Figura 2 muestra la comparación de los tratamientos evaluados en la corrección de la turbidez del agua de las diferentes fuentes; destaca que ninguno de los tratamientos logró corregir esta variable a los límites permisibles de la norma ^{NTE INEN (2017)}. Los mejores resultados se lograron con la aplicación de microorganismos autóctonos en dosis de 15 ml/l (Contraste 3), aplicados a nivel de tanque y de consumo, que redujeron los niveles de turbidez a valores cercanos a 2 NTU, independientemente de la localidad evaluada.

Figura 2 Promedio de los contrastes (C1, C2, C3 y C4) para la variable turbidez en cada una de las fuentes muestreadas en las localidades de Severino (A), Julián (B) y Balsa en Medio (C).  

Estos resultados podrían estar asociados con el tiempo entre la aplicación de los tratamientos y el momento de ejecución de las evaluaciones. ^{Marco, Azario, Metzler y García (2004)} señalan que las partículas mayores a un micrón sedimentan de forma espontánea, mientras que la velocidad de sedimentación de las partículas pequeñas (menores al micrón de diámetro) es muy baja, por lo que requieren tratamiento para lograrla en tiempos útiles.

Varios autores han encontrado que la turbidez tiene una fuerte correlación positiva con la cantidad de coliformes totales tanto a la entrada como a la salida de los filtros (^{Marco et al., 2004}; ^{Hoff & Geldreich, 1981}; ^{Barrenechea, 2004}). Por su parte, ^{Power y Nagy (1999)} encontraron que con turbidez baja (alrededor de 1 UNT) no se percibe influencia sobre la frecuencia de coliformes observados en placas.

Los resultados obtenidos de la turbidez en esta investigación concuerdan con los de ^{Marco et al. (2004)}, que evidenciaron la existencia de fallas en las etapas de clarificación y desinfección del proceso de potabilización del agua, conseguida a partir del río Uruguay y del arroyo Molino, para el abastecimiento de agua potable en las ciudades. Por otro lado, ^{Marco et al. (2004)} señalan que es recomendable incluir la turbidez entre las determinaciones mínimas o básicas de mayor frecuencia para el monitoreo de la calidad del agua potable captadas por fuentes superficiales, incluso en el caso de pequeñas y medianas ciudades, dada la rapidez de la obtención del resultado y el bajo costo en su determinación.

Tradicionalmente, la eliminación de la turbidez se realiza mediante procesos de coagulación, asentamiento y filtración. Desde el punto de vista de tratamientos orgánicos, ^{Parra et al. (2011)} demostraron la efectividad del mucílago extraído de Opuntia wentiana en la clarificación de aguas de alta turbidez (100-200 UNT), lo que indica la posibilidad de emplearlo como coagulante primario en las plantas de tratamiento de aguas potables, con valores de remoción superiores a 70%.

El empleo de microorganismos eficientes con propósitos de reducción de turbidez ha sido poco estudiada. ^{Luna (2006)} señala que los protozoarios son los principales consumidores de las poblaciones bacterianas en los sistemas acuáticos e intervienen en la formación de flóculos sedimentables. La presencia de protozoarios en sistemas de depuración biológica ayuda de modo significativo a la mejora de la calidad de los efluentes, reduciendo la DBO, turbidez del medio y cantidad de bacterias. De manera similar, ^{Canales y Sevilla (2017)} encontraron mejoras significativas en la reducción de la turbidez superiores al 95%, en un medio colonizado por EM^®, relacionado con la competencia por los nutrimentos, la liberación de sustancias enzimáticas que secuestran minerales o vitaminas necesarias para el crecimiento, o de los patógenos que lo impiden. También señalan que los microorganismos eficientes transforman la materia orgánica, al liberar y sintetizar sustancias, y compuestos como aminoácidos, enzimas, vitaminas, sustancias bioactivas, hormonas y minerales solubles, que convierten aguas residuales domésticas en aguas aptas para su vertido o utilización.

Conclusiones