Video resumen
Introducción
El tratamiento seguro y eficiente del agua potable es uno de los mayores avances en salud pública del siglo pasado. Sin él, las enfermedades transmitidas por el agua pueden propagarse rápidamente, provocando enfermedades y muertes a gran escala.
En los países de altos ingresos, la población generalmente está protegida de las enfermedades transmitidas por el agua gracias a sofisticados sistemas de suministro de agua que la desinfectan y proporcionan un monitoreo continuo.
En cambio, quienes viajan a zonas silvestres y recreativas en cualquier parte del mundo, así como a regiones de ingresos bajos y medios de algunos países, pueden encontrarse con agua no tratada o contaminada, lo que representa un riesgo de contraer enfermedades entéricas. Los visitantes de zonas silvestres y los viajeros internacionales no cuentan con recursos confiables para evaluar la calidad del sistema de agua local.
Se dispone de menos información sobre las fuentes de agua superficial remotas. La apariencia, el olor y el sabor no son indicadores confiables para estimar la seguridad del agua frente a organismos infecciosos.
Además, las situaciones de desastre, como terremotos, huracanes e inundaciones, pueden provocar el colapso de los sistemas de agua municipales, exponiendo a las víctimas a agua no potable. Estas situaciones requieren conocimientos sobre cómo desinfectar el agua en el punto de uso, antes de beberla.Los métodos de tratamiento de agua que se pueden aplicar en el campo incluyen el uso de calor, luz ultravioleta (UV), clarificación, filtración y desinfección química.
Las opciones para excursionistas y viajeros internacionales se amplían a medida que se aplican nuevas tecnologías en el terreno. Los distintos microorganismos presentan diferentes susceptibilidades a estos métodos. El riesgo de contraer enfermedades transmitidas por el agua depende de la cantidad y el tipo de organismos ingeridos, factores del huésped y la eficacia del sistema de tratamiento.
Las Directrices de la Sociedad de Medicina de Áreas Silvestres para el Tratamiento del Agua se publicaron por primera vez en la revista Wilderness Environmental Medicine Journal en 2019.
La presente directriz actualiza la anterior con información y fuentes adicionales. Se modificaron tres grados de evidencia debido a evidencia adicional, una evaluación más exhaustiva de la evidencia por parte de los autores o un alcance modificado de la recomendación.
Métodos
Nuestro panel de especialistas en medicina de zonas remotas, medicina de viajes, salud pública y microbiología fue seleccionado en 2017 en función de su interés y experiencia en la calidad del agua potable, demostrada mediante investigaciones y publicaciones para desarrollar las directrices iniciales.
El mismo panel elaboró esta revisión. Utilizamos artículos relevantes de las directrices de 2019 e identificamos publicaciones recientes a través de las bases de datos PubMed y Google Scholar utilizando las siguientes palabras clave o frases: desinfección del agua, purificación o tratamiento del agua, enfermedades transmitidas por el agua, saneamiento del agua y salud, además de términos específicos en combinación con esos términos de búsqueda generales: filtración, halógeno, pasteurización, ultravioleta, SODIS, nanopartículas, hogar y desastre.
Esto se complementó con una búsqueda de referencias o temas de los artículos en los resultados iniciales. Las referencias no se limitaron por año de publicación, ya que gran parte de la investigación clave sobre métodos básicos aplicables a nuestro interés se realizó décadas antes.
Se citan sitios web cuando proporcionan datos únicos, informes o recomendaciones de agencias. Se citan algunos artículos de revisión para proporcionar fuentes de información en profundidad y para ampliar la selección de referencias.
La evidencia científica sobre el tratamiento del agua presenta dos diferencias sustanciales con respecto a otras guías clínicas. La mayor parte de la literatura sobre la eficacia de métodos de tratamiento específicos contra diversos microorganismos transmitidos por el agua se basa en estudios de laboratorio.
La evidencia sobre los beneficios del tratamiento del agua proviene de investigaciones de salud pública poblacionales sobre brotes de enfermedades o de ensayos domésticos sobre el tratamiento del agua.
Por lo tanto, el nivel de evidencia es una combinación de estudios de laboratorio, poblacionales y comunitarios o domésticos que pueden extrapolarse a entornos naturales y viajes internacionales. Además, la información se encuentra dividida entre la literatura médica y la de ingeniería.
El panel utilizó un enfoque de consenso para desarrollar preguntas de investigación y recomendaciones. Los grados de evidencia se asignaron de acuerdo con la metodología estipulada por la metodología de la guía del Colegio Americano de Médicos Torácicos, que se actualizó en 2018 (véase la Tabla Suplementaria 1 en línea).
Estas recomendaciones se clasifican en función de la totalidad de la evidencia de apoyo y el equilibrio entre los beneficios y los riesgos o cargas para cada modalidad. Las técnicas de tratamiento de agua se evaluaron principalmente para la eliminación de contaminantes microbiológicos, no para la eliminación de sustancias químicas o toxinas.
La investigación de laboratorio que evaluó el impacto del tratamiento en los microorganismos se consideró de alta, moderada o baja calidad, de forma similar a los ensayos clínicos.
Riesgo y etiología de las infecciones transmitidas por el agua
Incluso en países de altos ingresos con bajas tasas de enfermedades diarreicas, los brotes regulares de enfermedades transmitidas por el agua indican que la calidad microbiológica del agua, especialmente del agua superficial, no está garantizada.
El entorno y la actividad aguas arriba de la fuente de agua superficial de los viajeros definen el riesgo. El uso aguas arriba por parte de humanos, animales de granja o fauna silvestre representa un riesgo importante.
La giardiasis es una infección zoonótica con numerosas especies hospedadoras, incluidos animales de granja, ciervos y otros ungulados silvestres, castores e incluso animales domésticos.
Debido a la gran dificultad de excluir la actividad animal y humana en la cuenca hidrográfica, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. (CDC) recomiendan tratar cualquier agua superficial antes de su ingestión como medida de precaución para proteger la salud.
Si bien en los últimos 20 años se han logrado avances sustanciales hacia el objetivo de agua potable segura y saneamiento a nivel mundial, el 25 % de la población mundial carece de agua potable gestionada de forma segura en sus hogares. Un total de 1700 millones de personas carecen de acceso a servicios básicos de saneamiento, y casi 500 millones aún practican la defecación al aire libre.
Estudios realizados en regiones de ingresos bajos y medios de todo el mundo muestran altos niveles de microbios en el medio ambiente y las fuentes de agua.
El papel combinado del agua segura, el saneamiento adecuado y la higiene en la reducción de la diarrea y otras enfermedades está bien documentado.
En cualquier zona del mundo, tras desastres naturales como huracanes, tsunamis y grandes terremotos, uno de los problemas de salud pública más inmediatos es la falta de agua potable.
Entre los agentes infecciosos con potencial de transmisión por agua se incluyen bacterias, virus, protozoos y parásitos no protozoarios. La mayoría de los microorganismos entéricos, como Shigella spp., Salmonella enterica serotipo Typhi, hepatitis A y Cryptosporidium spp., pueden conservar su viabilidad durante largos periodos en el agua, incluso cuando se congelan.
El riesgo de enfermedades transmitidas por el agua depende de la cantidad de microorganismos consumidos, la virulencia del microorganismo y las defensas del huésped.
Los microorganismos con una dosis infecciosa baja (por ejemplo, Giardia, Cryptosporidium, Shigella spp., hepatitis A, Escherichia coli enterohemorrágica y norovirus) pueden causar enfermedades incluso por la ingesta inadvertida de agua durante actividades recreativas acuáticas.
Aunque la razón principal para tratar y desinfectar el agua potable es destruir los microorganismos provenientes de desechos biológicos animales y humanos, el agua también puede contaminarse con toxinas y contaminantes químicos de origen industrial o ambiental. Las toxinas pueden ser generadas por organismos biológicos.
Muchas cianobacterias (también conocidas como algas verdeazuladas) pueden producir toxinas como las microcistinas en ciertas condiciones, las cuales pueden causar una amplia gama de síntomas, incluyendo dolor de estómago, vómitos, diarrea, dolor de cabeza, síntomas neurológicos como confusión y convulsiones, daño hepático y colapso cardiovascular.
Recomendaciones generales para la desinfección del agua potable
- Recomendamos tratar el agua al viajar a países de ingresos bajos y medios, especialmente en zonas rurales. Recomendación firme, basada en evidencia de alta calidad.
- Recomendamos tratar el agua en zonas silvestres con actividad agrícola cercana, pastoreo de animales o actividad humana aguas arriba. Recomendación firme, basada en evidencia de alta calidad.
- Recomendamos tratar el agua en entornos naturales sin presencia de animales domésticos y con escasa o nula actividad humana o de fauna silvestre. Recomendación débil, evidencia de baja calidad.
- Recomendamos tratar el agua en situaciones de desastre que afecten a fuentes de agua potable municipales o privadas. Recomendación firme, basada en evidencia de alta calidad.
Definiciones
El término desinfección , resultado deseado del tratamiento del agua de campo, se utiliza aquí para indicar la destrucción o inactivación de microorganismos dañinos, lo que reduce el riesgo de enfermedad.
A veces se usa indistintamente con purificación , pero este último término indica con mayor precisión la eliminación de sustancias químicas orgánicas o inorgánicas y partículas para mejorar el color, el sabor y el olor.
El término filtración se utiliza aquí para referirse al proceso de eliminación física de microorganismos potencialmente dañinos (así como partículas no biológicas) del agua mediante un material poroso, reduciendo así el riesgo de enfermedad.
A menos que estén diseñadas específicamente para eliminar contaminantes químicos, las técnicas de desinfección o filtración pueden no garantizar la seguridad del agua frente a la exposición a sustancias químicas.
Potable implica agua apta para el consumo, pero técnicamente significa que una fuente de agua, en promedio, durante un período de tiempo, contiene un riesgo microbiano mínimo, de modo que la probabilidad estadística de enfermedad es aceptablemente baja.
Todas las normas aplicables, incluidas las regulaciones sobre el agua en los Estados Unidos, reconocen la impracticabilidad de intentar eliminar todos los microorganismos del agua potable, permitiendo un pequeño riesgo de infección entérica.
La eliminación de todos los microorganismos puede ser especialmente poco práctica para los métodos de tratamiento en el punto de uso o domésticos aplicados a las aguas superficiales.
Métodos de tratamiento de agua
Existen diversas técnicas para mejorar la calidad microbiológica del agua a disposición de particulares y pequeños grupos durante excursiones o viajes.
El agua embotellada puede ser una solución práctica y popular, pero presenta dificultades logísticas (por ejemplo, acceso, volumen y peso) y genera problemas ecológicos debido a los residuos plásticos.
Además, en algunos países de ingresos bajos y medios, la calidad del agua envasada (por ejemplo, la que se vende en botellas o sobres) puede no cumplir con los estándares de los países de ingresos altos y puede contener microorganismos patógenos.
Técnicas de clarificación
La clarificación se refiere a las técnicas que se utilizan generalmente como paso previo a la desinfección para reducir la turbidez del agua causada por materia orgánica e inorgánica natural, conocida como turbidez y medida en unidades de turbidez nefelométrica (UNT).
Una mayor turbidez indica una mayor cantidad de sólidos en suspensión en el agua y le confiere un aspecto sucio. Una persona promedio puede empezar a percibir niveles de turbidez a partir de aproximadamente 5 UNT, pero las normas de tratamiento de agua generalmente exigen menos de 1 UNT.
El agua turbia puede obstruir rápidamente los filtros diseñados para eliminar microorganismos. Además, el agua turbia requiere mayores niveles de tratamiento químico, y los efectos combinados de los contaminantes del agua y los desinfectantes químicos dan como resultado un sabor desagradable.
Las técnicas de clarificación pueden mejorar notablemente el aspecto y el sabor del agua. Pueden reducir la cantidad de microorganismos, pero no lo suficiente como para garantizar agua potable; sin embargo, la clarificación del agua facilita la desinfección mediante filtración o tratamiento químico.
Adsorción
El carbón activado granular se utiliza ampliamente en el tratamiento de agua. Al activarse, la estructura regular de los enlaces de carbono del carbón se altera, lo que lo hace altamente reactivo para adsorber sustancias químicas disueltas.
El carbón activado granular es el mejor medio para eliminar sustancias químicas tóxicas orgánicas e inorgánicas del agua (incluidos los subproductos de la desinfección) y para mejorar el olor y el sabor.
Por lo tanto, se utiliza ampliamente en plantas de desinfección municipales, en dispositivos domésticos para debajo del fregadero y jarras de agua, y en filtros de agua portátiles. El carbón activado granular no mata los microorganismos y no está diseñado para la eliminación microbiana.
En el tratamiento de aguas residuales agrícolas, el carbón activado granular se utiliza a menudo después de la desinfección química para mejorar la seguridad y el sabor del agua, eliminando el sabor de los desinfectantes químicos, los subproductos de la desinfección y los pesticidas, así como muchos otros compuestos orgánicos y algunos metales pesados.
El carbón activado elimina la mayoría, pero no todas, las toxinas de microcistina, por lo que puede disminuir el riesgo o la gravedad de la enfermedad, pero no puede eliminarlo por completo.
Sedimentación
La sedimentación es la separación de partículas en suspensión, como arena y limo, que son lo suficientemente grandes como para depositarse rápidamente por gravedad. La mayoría de los microorganismos, especialmente los quistes de protozoos, también se depositan con el tiempo, pero esto lleva mucho más tiempo.
Simplemente dejando reposar el agua sin agitar durante aproximadamente 1 hora o hasta que se haya formado sedimento en el fondo del recipiente, y luego decantando o filtrando el agua clara de la parte superior a través de un filtro de café o un paño de tejido fino, se eliminarán muchas partículas más grandes del agua. Se necesita un tratamiento adicional para obtener agua potable
Coagulación-floculación
La coagulación-floculación (CF) es una técnica que se utiliza desde el año 2000 a. C. y sigue siendo un paso rutinario en el tratamiento de aguas municipales.
La coagulación-floculación también se puede utilizar fácilmente en el campo para mejorar la calidad del agua. El proceso elimina partículas suspendidas más pequeñas (coloides) y complejos químicos demasiado pequeños para sedimentarse por gravedad.
La coagulación se logra con la adición de un producto químico que hace que las partículas se adhieran entre sí mediante fuerzas electrostáticas e iónicas. La floculación es un proceso físico que promueve la formación de partículas más grandes mediante una mezcla suave.
El alumbre (una sal de aluminio), la cal o las sales de hierro son coagulantes comúnmente utilizados. El alumbre no es tóxico en las dosis adecuadas para el tratamiento del agua y se utiliza en la industria alimentaria para el encurtido.
Está fácilmente disponible en la mayoría de las tiendas de suministros químicos y en algunos supermercados. La coagulación-floculación elimina entre el 60 y el 98 % de los microorganismos, metales pesados y algunos productos químicos y minerales.
La tendencia de los microorganismos a agruparse con partículas pequeñas o a formar agregados más grandes mejora su eliminación mediante CF. La coagulación-floculación también tiene la ventaja de reducir la cantidad de desinfectante químico necesario , ya que la turbidez aumenta la demanda de desinfectantes como el hipoclorito .
La cantidad de alumbre añadida en el campo —aproximadamente una pizca grande (1 ml o 1/8 de cucharadita) en 4 litros (aproximadamente 1 galón) de agua— no necesita ser precisa. El agente de floculación se remueve o agita enérgicamente durante 1 minuto para mezclarlo y luego se agita suave y frecuentemente durante al menos 5 minutos para facilitar la floculación.
Si el agua aún está turbia, se puede añadir más agente de floculación y volver a mezclar. Tras al menos 30 minutos de reposo, el agua se vierte a través de un filtro de tela fina o de papel. Aunque la mayoría de los microorganismos se eliminan con los flóculos, se debe completar un proceso final de filtración microbiológica o desinfección química (véase más adelante) para garantizar la desinfección.
Varios productos combinan la floculación con la desinfección por halógenos, lo que proporciona un proceso dual de un solo paso para agua de baja calidad que logra un mejor tratamiento del agua que cualquiera de los dos por separado.
Técnicas de improvisación para la clarificación
Muchas plantas tradicionales son utilizadas por los pueblos indígenas como coagulante, así como compuestos inorgánicos, como la cal (óxido de calcio) o la potasa (proveniente de la ceniza de madera). En caso de emergencia, se puede utilizar lejía, levadura en polvo o incluso la ceniza blanca fina de una fogata.
Los adsorbentes como el carbón vegetal, la arcilla y otros tipos de materia orgánica se han utilizado para el tratamiento del agua durante milenios.<sup> Estas sustancias se utilizan a menudo como medios filtrantes, pero también pueden actuar como coagulantes.
Las arcillas pueden reducir la turbidez y los microbios en el agua en aproximadamente un 90 a 95 %,pero la adsorción no es la acción principal de los filtros cerámicos o de arcilla.
Evaluación de la evidencia de apoyo
- La clarificación reduce la turbidez, las partículas y los microorganismos; mejora el sabor y la estética del agua; y aumenta la eficacia de los desinfectantes químicos, la filtración y la desinfección UV, pero no desinfecta si se usa sola. Recomendación firme, evidencia de alta calidad.
- El carbón activado granular es muy eficaz para eliminar compuestos que causan sabor y olor, pero no es adecuado para la eliminación de microorganismos. Recomendación firme, basada en evidencia de alta calidad.
- La sedimentación es eficaz para eliminar partículas grandes como arena y tierra, pero no elimina sustancias suspendidas o disueltas. Recomendación firme, evidencia de calidad moderada.
- La coagulación-floculación elimina la mayoría de los microorganismos, pero no desinfecta si se utiliza sola. Recomendación firme, basada en evidencia de alta calidad.
- Las técnicas tradicionales o improvisadas de desinfección por contacto (distintas del alumbre o las utilizadas en plantas de desinfección municipales) cuentan con evidencia empírica, pero carecen de evidencia científica sólida o de guías prácticas para su uso. Recomendación débil, evidencia de baja calidad.
Métodos de desinfección y filtración
Calor
El calor es el método más antiguo y fiable para la desinfección del agua. La inactivación térmica de los microorganismos depende del tiempo y la temperatura (función exponencial de cinética de primer orden).
Por lo tanto, el punto de muerte térmica se alcanza en menor tiempo a temperaturas más altas, mientras que las temperaturas más bajas son efectivas si se aplican durante un tiempo prolongado. La pasteurización utiliza este principio para eliminar patógenos alimentarios y organismos que causan deterioro a temperaturas muy inferiores al punto de ebullición, generalmente entre 60 °C (140 °F) y 70 °C (158 °F) en 30 minutos. La pasteurización instantánea se produce entre 70 y 72 °C (158-162 °F) en 30 segundos.
Todos los patógenos entéricos comunes se inactivan fácilmente con calor a temperaturas de pasteurización, aunque la sensibilidad al calor de los microorganismos varía: los quistes de protozoos son los más sensibles, las bacterias presentan una sensibilidad intermedia y los virus son menos sensibles ( Tabla 1 )
Solo las esporas bacterianas son más resistentes, pero generalmente no son patógenos entéricos. Después de hervir, el agua puede volver a contaminarse debido a los recipientes de almacenamiento o a la manipulación.
| Organismo | Temperatura/tiempo letal | Referencia |
|---|---|---|
| Quistes de protozoos, incluyendo Giardia, Entamoeba histolytica | 50 °C (122 °F) durante 10 min 55 °C (131 °F) durante 5 min 100 °C (212 °F) inmediatamente | 67 – 69 |
| ooquistes de Cryptosporidium | 55 °C (131 °F) calentado durante 20 min 64 °C (148 °F) en 2 min | 65 , 70 |
| Huevos, larvas y cercarias de parásitos | 50–55 °C (122–131 °F) durante 30 min 60–75 °C durante 15–30 min a | 71 , 72 |
| Patógenos bacterianos entéricos comunes ( E. coli , Salmonella , Campylobacter , Shigella ) | 55 °C (131 °F) durante 30 minutos o 65 °C (149 °F) durante menos de 1 minuto (temperaturas estándar de pasteurización). | 63 , 66 |
| virus | 56–60 °C (133–140 °F) en 20–40 minutos | 78 , 73 , 74 |
| Virus de la hepatitis A | 98 °C (208 °F) durante 1 min 75 °C (167 °F) durante menos de 0,5 min 85 °C (185 °F) durante 1 min o menos (en diversos productos alimenticios) | 75 – 77 |
a Probado en alimentos. Espere temperaturas más bajas y tiempos más cortos en agua para su inactivación.
a Probado en alimentos. Espere temperaturas más bajas y tiempos más cortos en agua para su inactivación.
Como los patógenos entéricos mueren en segundos al hervir agua y rápidamente a temperaturas >60 °C (140 °F), el consejo anterior, ahora obsoleto, era hervir el agua durante 10 min para asegurar agua potable ( Tabla 1 ). El tiempo necesario para calentar el agua de 55 °C (131 °F) a ebullición contribuye a la desinfección; por lo tanto, cualquier agua que se lleve a ebullición rápidamente debería estar adecuadamente desinfectada.
El CDC recomienda hervir durante 1 min para tener en cuenta la variabilidad del usuario en la identificación de los puntos de ebullición y para agregar un margen de seguridad. El punto de ebullición disminuye con el aumento de la altitud, pero esto no es significativo en comparación con el tiempo requerido para la inactivación térmica a estas temperaturas ( Tabla 2 ).
| Altitud (pies) | Altitud (m) | Punto de ebullición |
|---|---|---|
| 5000 | 1524 | 95 °C (203 °F) |
| 10.000 | 3048 | 90 °C (194 °F) |
| 14.000 | 4267 | 86 °C (187 °F) |
| 19.000 | 5791 | 81 °C (178 °F) |
Técnicas de improvisación
En entornos naturales o de viaje, la principal limitación para el uso del calor es la disponibilidad de combustible. Si bien no es necesario alcanzar la temperatura de ebullición para eliminar los microorganismos, la ebullición es el único punto final fácilmente reconocible sin usar un termómetro.
Si el combustible escasea, caliente el agua hasta que aparezcan los primeros signos de ebullición (pequeñas burbujas que suben desde el fondo), reduzca o retire el fuego y deje el recipiente tapado durante 30 minutos. Como regla general, el agua demasiado caliente para tocarla se encuentra dentro del rango de pasteurización, pero la tolerancia al tacto es demasiado variable para ser fiable.
Si no se dispone de un método fiable de tratamiento del agua, se ha sugerido utilizar agua del grifo que se haya mantenido caliente en un depósito durante al menos 30 minutos y que esté demasiado caliente como para mantener un dedo sumergido durante 5 segundos (aproximadamente 55–65 °C; 131–149 °F) como medio para obtener agua potable durante cortos periodos de necesidad, basándose en la desinfección por calor y las pruebas microbiológicas.
A largo plazo, no se recomienda beber agua de calentadores de agua debido a los niveles relativamente altos de metales (por ejemplo, plomo) y contaminantes químicos que pueden disolverse en el agua a temperaturas elevadas. Además, esta medida improvisada es menos útil para los hoteles que utilizan calentadores de agua instantáneos sin depósito de agua caliente.
Los viajeros con acceso a electricidad pueden hervir agua con una pequeña resistencia eléctrica o un calentador de bebidas eléctrico ligero que traigan de casa. En situaciones extremas y desesperadas, con clima cálido y soleado, se puede alcanzar la temperatura de pasteurización con un horno solar o reflectores sencillos (véase desinfección UV-UV solar [SODIS] más adelante )
Evaluación de la evidencia de apoyo
- Hervir el agua (100 °C/212 °F) elimina los microorganismos patógenos. Recomendación firme, basada en evidencia de alta calidad.
- Calentar el agua a 5000 m de altitud (16 000 pies) hasta que hierva (83 °C/181 °F) elimina los organismos patógenos. Recomendación firme, evidencia de calidad moderada.
- El agua del grifo que ha permanecido en un tanque durante 30 minutos o más y está demasiado caliente al tacto (60 °C) reduce significativamente la cantidad de microorganismos patógenos, pero solo debe usarse durante períodos cortos cuando no se disponga de otros métodos. Recomendación débil, evidencia de calidad moderada.
Luz ultravioleta
La radiación ultravioleta (UV) y los sistemas de desinfección con luz UV se utilizan ampliamente para desinfectar el agua potable a nivel comunitario y doméstico. En dosis suficientes, todos los patógenos entéricos transmitidos por el agua se inactivan mediante la UV.
La luz ultravioleta C en el rango de 200 a 280 nm es la más eficaz. El efecto germicida de la luz UV es el resultado de su acción sobre los ácidos nucleicos de los microorganismos y depende de la intensidad de la luz y el tiempo de exposición.
Las bacterias y los parásitos protozoarios generalmente requieren dosis más bajas que los virus entéricos y las esporas bacterianas. Sin embargo, todos los virus, incluidos el de la hepatitis A y el norovirus, son susceptibles y siguen una cinética similar, con diferencias relativamente menores.
Las células vegetativas de las bacterias son significativamente más susceptibles a la UV que las esporas bacterianas o los virus. Giardia y Cryptosporidium son susceptibles a dosis prácticas de UV y pueden ser más sensibles debido a su tamaño relativamente grande.
Las ondas UV deben incidir sobre el organismo, por lo que el agua debe estar libre de partículas que puedan actuar como escudo (es decir, no debe estar turbia).
Las ondas UV no alteran el agua, pero tampoco proporcionan ningún poder desinfectante residual.
Existen unidades tanto de gran capacidad como portátiles, ligeras y alimentadas por batería para la desinfección de pequeñas cantidades de agua. El costo de los dispositivos UV limita su uso en hogares y comunidades de bajos ingresos, pero los LED UV son eficaces y prometedores cuando su costo disminuye.
Técnica de improvisación: Desinfección solar (SODIS) y pasteurización solar (SOPAR)
irradiación UV mediante luz solar puede mejorar sustancialmente la calidad microbiológica del agua y reducir las enfermedades diarreicas, y se utiliza ampliamente en países de bajos ingresos y entornos precarios.
Al igual que las lámparas UV eléctricas, la radiación UV solar puede inactivar eficazmente bacterias, virus y quistes de protozoos. El procedimiento óptimo para la técnica SODIS consiste en utilizar botellas transparentes (por ejemplo, botellas de plástico transparente para bebidas), preferiblemente colocadas sobre una superficie oscura o reflectante para aumentar el calor y la radiación UV, expuestas a la luz solar durante un mínimo de 4 a 6 horas con agitación intermitente o 2 días en condiciones nubosas.
La desinfección UV solar se ha estudiado ampliamente en latitudes medias, pero también se ha demostrado su eficacia en climas fríos y con agua fría.
La inactivación ultravioleta y térmica es altamente sinérgica para la desinfección solar del agua potable, incluso si no se alcanzan las temperaturas de pasteurización.
Sin embargo , en climas cálidos y soleados, se pueden alcanzar temperaturas de pasteurización de 65° C o más con un horno solar o reflectores simples (SOPAR).
Se pueden alcanzar temperaturas mucho más altas con unidades de pasteurización solar más sofisticadas.
Existen indicadores de pasteurización de agua reutilizables muy pequeños que indican cuándo se alcanza una temperatura de 65° C.
Evaluación de la evidencia de apoyo
- La luz ultravioleta es un método eficaz para desinfectar el agua. Recomendación firme, con evidencia de alta calidad.
- La exposición a la luz solar directa de agua limpia en una botella de plástico transparente durante 4 a 6 horas reduce significativamente, e incluso podría eliminar, la contaminación por microorganismos. Recomendación firme, evidencia de calidad moderada.
- Las temperaturas de pasteurización pueden alcanzarse con un horno solar. Recomendación firme, evidencia de calidad moderada.
Filtración
Los filtros son atractivos para los usuarios al aire libre, así como para los hogares sin una fuente confiable de agua potable, debido a su simplicidad y adecuación para la producción comercial.
Los productos portátiles para el tratamiento de agua se encuentran entre los equipos más comprados para acampar, después de las mochilas y las tiendas de campaña. La filtración es un paso estándar en el tratamiento de agua municipal y se utiliza ampliamente en la industria de alimentos y bebidas, así como en muchos otros procesos industriales.
La filtración puede ser muy eficaz para eliminar microbios patógenos y otros contaminantes particulados, pero a menos que se incorpore un desinfectante químico al medio filtrante, no mata ni inactiva los microbios. A lo largo de la historia, se han utilizado muchos tipos diferentes de medios, desde arena hasta productos vegetales y telas, para la filtración de agua.
Los filtros tienen la ventaja de ser simples y no requieren tiempo de espera después de pasar por ellos. No añaden ningún sabor desagradable y pueden mejorar el sabor y la apariencia del agua.
Todos los filtros eventualmente se obstruyen con materia particulada en suspensión que está presente incluso en arroyos claros, lo que requiere la limpieza o el reemplazo del filtro. Cuando un filtro se obstruye, requiere mayor presión para que el agua lo atraviese, lo que puede forzar el paso de microorganismos o dañarlo.
Una grieta o un canal erosionado en el filtro permite el paso de agua sin filtrar. Las bacterias pueden proliferar en el material filtrante y, potencialmente, causar la presencia de bacterias en el agua filtrada, aunque no se ha demostrado la presencia de bacterias patógenas.
La plata se incorpora con frecuencia al material filtrante para prevenir este crecimiento, pero no es totalmente eficaz. (Consulte la información adicional en la sección sobre nanomateriales).
El principal determinante de la susceptibilidad de un microorganismo a la filtración es su tamaño ( Tabla 3 y Figura 1 ).Los filtros portátiles para el tratamiento del agua se pueden dividir en microfiltros con tamaños de poro de hasta 0,1 µm, ultrafiltros con tamaños de poro de 0,002 a 0,01 µm, nanofiltros con tamaños de poro tan pequeños como 0,001 µm o menos, y filtros de ósmosis inversa con tamaños de poro de 0,0001 µm o menos.
Cuanto menor sea el tamaño del poro, mayor será la presión o la superficie de filtración requerida. Los patógenos transmitidos por el agua a menudo se adhieren a partículas más grandes o se agrupan, lo que hace que sean más fáciles de eliminar mediante procesos físicos. Por lo tanto, las reducciones observadas a menudo son mayores de lo esperado según sus tamaños individuales.
| Organismo | Tamaño aproximado (µm) | Clasificación de filtro recomendada (µm) |
|---|---|---|
| Virus a | 0,03 | Ultrafiltro, nanofiltro, ósmosis inversa |
| Escherichia coli Campylobacter Vibrio cholerae | 0,5 por 3–8 0,2–0,4 por 1,5–3,5 0,5 por 1,5–3,0 | 0,2–0,4 (microfiltro) |
| ooquiste de Cryptosporidium | 2–6 | 1 (microfiltro) |
| Quiste de Giardia Quiste de Entamoeba histolytica | 6–10 por 8–15 5–30 (promedio 10) | 3–5 (microfiltro) |
| Huevos de nematodos | 30–40 por 50–80 | 20 (microfiltro) |
| Cercarias de esquistosoma Larvas de Dracunculus | 50 por 100 20 por 500 | Filtro de café o tela fina, o tela de doble grosor y tejido tupido. |
Los microfiltros (la mayoría con poros de 0,1 a 0,2 µm) pueden filtrar bacterias y quistes de protozoos, pero no son eficaces para eliminar virus a menos que estén diseñados para atraparlos mediante electrostática. Los filtros de fibra hueca con poros de 0,02 µm y los filtros de ósmosis inversa sí son capaces de filtrar virus.
Muchos filtros portátiles son microfiltros que pueden eliminar fácilmente quistes de protozoos y bacterias, pero es posible que no eliminen todos los virus, que son mucho más pequeños que el tamaño de poro de la mayoría de los filtros de campo.
Sin embargo, los virus a menudo se agrupan o se adhieren a otras partículas u organismos más grandes, lo que da como resultado un agregado lo suficientemente grande como para ser atrapado por el filtro; además, la atracción electroquímica puede hacer que los virus se adhieran a la superficie del filtro.
Mediante estos mecanismos, los filtros mecánicos que utilizan elementos cerámicos con un tamaño de poro de 0,2 µm pueden reducir las cargas virales en 2 a 3 logaritmos (99–99,9%), pero no son adecuados para la eliminación completa de virus.
Se requiere ultrafiltración o nanofiltración para la eliminación microbiana completa, incluidos los virus; también pueden eliminar coloides, sólidos disueltos y algunas toxinas grandes. Los nanofiltros también pueden eliminar la toxina microcistina.
La tecnología de fibra hueca se ha adaptado para su uso en campo mediante haces de fibras tubulares cuyo tamaño de poro se puede diseñar para lograr la ultrafiltración con eliminación de virus.
La gran superficie permite que estos filtros de fibra hueca alcancen caudales relativamente altos a baja presión. Existen filtros de fibra hueca diseñados para funcionar por gravedad, con bolsa de compresión o bomba manual, ampliamente disponibles para el tratamiento de agua para particulares o grupos pequeños.
Su diseño compacto y ligero los ha hecho populares entre los excursionistas de larga distancia.
Algunos filtros del mercado combinan material filtrante con otras sustancias como yodo o plata para añadir desinfección al proceso. Las moléculas de yodo pueden incorporarse a una resina en productos de uso industrial, pero la eficacia de la resina depende en gran medida del diseño y la función del producto.
La mayoría de las empresas han abandonado los filtros portátiles de bomba manual, las botellas de agua o las pajitas para beber que contienen resina de yodo debido a informes de exceso de yodo o contaminación viral en el efluente; sin embargo, las resinas de yodo pueden ser muy eficaces en sistemas cuidadosamente diseñados, como los desarrollados para los transbordadores espaciales de la NASA y la Estación Espacial Internacional.
Varios factores influyen en la decisión de qué filtro utilizar:
- El caudal debe ser suficiente para el número de personas que lo utilizan;
- Las especificaciones funcionales del filtro deben coincidir con las exigencias microbiológicas a las que estará sometido;
- El método de funcionamiento preferido (por ejemplo, bomba manual o gravedad); y
- El coste.
Técnicas de filtración improvisadas
Productos sencillos y accesibles, como filtros de ceniza de cáscara de arroz, carbón vegetal triturado, esponjas y diversos tejidos y papeles, se han utilizado en países de ingresos bajos y medios, así como en situaciones de emergencia, para la filtración.
Por lo general, las bacterias y los virus pueden reducirse entre un 50 y un 85 %, y los parásitos de mayor tamaño hasta en un 99 %, dependiendo del material filtrante. La eficacia para disminuir la turbidez puede utilizarse como indicador de que un material filtrante reducirá la contaminación microbiológica.
Los filtros cerámicos son un componente común en los filtros de bombas de agua portátiles, pero también constituyen un medio económico para la desinfección doméstica en países de ingresos bajos y medios. La arcilla cerámica es ampliamente accesible y su fabricación local es muy económica, pudiendo utilizarse en forma de fregadero o maceta, que se coloca dentro de un recipiente más grande para recoger el agua filtrada.
Numerosas investigaciones epidemiológicas han demostrado la eficacia de los filtros cerámicos cuando se fabrican y mantienen adecuadamente.
Los filtros de arena biológica emplean una tecnología que se ha utilizado durante siglos y que todavía se usa ampliamente en plantas municipales y a nivel doméstico y comunitario.
Los filtros de arena pueden ser muy eficaces para eliminar la turbidez (en un estudio, de 6,2 NTU a 0,9 NTU) y mejorar la calidad microbiológica (99 % de eficacia), dependiendo de su diseño y funcionamiento.
Los filtros de arena se construyen formando capas de agregado que aumentan de tamaño de arriba a abajo. Se puede hacer un filtro de arena de emergencia en un cubo de 20 L (5,3 gal), compuesto por una capa de grava de 10 cm (3,9 in) debajo de una capa de arena de 23 cm (9,1 in); una capa de tela de algodón, intercalada entre 2 capas de malla metálica, separa las capas de arena y grava.
También se puede improvisar un filtro de arena con cubos apilados de capas sucesivas de filtro con agujeros en el fondo para permitir el paso del agua. Muchos sitios web proporcionan instrucciones de diseño y montaje, pero no hay datos para comparar su funcionamiento.
Evaluación de las pruebas que lo respaldan
- La filtración es eficaz como método principal o complementario para el tratamiento del agua. Recomendación firme, basada en evidencia de alta calidad.
- Los microfiltros comerciales estándar con un tamaño de poro de 0,2 µm son eficaces para eliminar protozoos y bacterias. Recomendación firme, basada en evidencia de alta calidad.
- Se requiere ultrafiltración con un tamaño de poro inferior a 0,01 µm o nanofiltración para eliminar completamente los virus patógenos. Recomendación firme, evidencia de alta calidad.
- Los usuarios deben saber cómo limpiar su filtro o considerar llevar un método de desinfección alternativo, ya que los filtros pueden obstruirse. Recomendación firme, evidencia de baja calidad.
- Los filtros de biosarena son una técnica eficaz para uso doméstico y comunitario que puede improvisarse para la filtración. Recomendación firme, evidencia de calidad moderada.
Desinfección química: Halógenos (yodo y cloro)
A nivel mundial, la desinfección con productos químicos, principalmente halógenos, es el método más utilizado para mejorar y mantener la calidad microbiológica del agua potable.
La actividad germicida del cloro y otros halógenos está bien establecida y resulta de la oxidación de estructuras celulares y enzimas esenciales. La eficacia de la desinfección está determinada por las características del microorganismo, el desinfectante, el tiempo de contacto y los factores ambientales.
Con concentraciones y tiempos de contacto adecuados, tanto el yodo como el cloro son desinfectantes eficaces con una actividad biocida comparable en la mayoría de las condiciones ( Tabla 4 ). Ambos están ampliamente disponibles en múltiples formulaciones.
| Cloro Organismo | Concentración (mg·L −1 ) | Tiempo (min) | pH | Temperatura | Desinfección constante b | Referencia |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Escherichia coli | 0.1 | 0,16 | 6.0 | 5 °C (41 °F) | 0,016 | 141 |
| Campylobacter | 0,3 | 0,5 | 6.0–8.0 | 25 °C (77 °F) | 0,15 | 156 |
| 20 virus entéricos | 0,5 | 60 | 7.8 | 2 °C (36 °F) | 30 | 142 |
| 6 virus entéricos | 0,5 | 4.5 | 6.0–8.0 | 5 °C (41 °F) | 2.5 | 160 |
| Norovirus | 1 5 | 10 0,33 | 6.0 | 5°C | 10 1.66 | 159 |
| Virus de la hepatitis A | 0,36 | 6.5 | 6.0 | 5°C | 2.3 | 162 |
| Virus de la hepatitis A | 0,5 | 1 | 6.0 | 25 °C (77 °F) | 0,5 | 161 |
| quistes amebianos | 3.5 | 10 | 25 °C (77 °F) | 35 | 143 | |
| quistes de Giardia | 2.5 | 60 | 6.0–8.0 | 5 °C (41 °F) | 150 | 144 |
| quistes de Giardia lamblia | 0,85 | 90 | 8.0 | 2–3 °C (36–37 °F) | 77 | 145 |
| Quistes de Giardia muris | 3.05 | 50 | 7.0 | 5 °C (41 °F) | 153 | 165 |
| Cryptosporidium (2 cepas) | 20 20 | 755 501 | 7.5 7.5 | 23°C 23°C | 15.300 10.400 | 168 |
| Yodo | ||||||
| Escherichia coli | 1.3 | 1 | 6.0–7.0 | 2–5 °C (36–41 °F) | 1.3 | 42 |
| Hepatitis A c | 8 8 | 0,4 1,1 | 7.0 7.0 | 25°C 5°C | 3 8.8 | 146 |
| Virus Coxsackie | 0,5 | 30 | 7.0 | 5 °C (41 °F) | 15 | 147 |
| quistes amebianos | 3.5 | 10 | 25 °C (77 °F) | 35 | 143 | |
| quistes de Giardia | 4 | 15 | 5.0 | 30 °C (86 °F) | 60 días | 163 |
| quistes de Giardia | 4 | 45 | 5.0 | 15 °C (59 °F) | 170 días | 163 |
| quistes de Giardia | 4 | 120 | 5.0 | 5 °C (41 °F) | 480 días | 163 |
del 99,9% de microorganismos seleccionados.
El 99,9% se utiliza para comparar la potencia de desinfección y la susceptibilidad de los microorganismos. El estándar para el agua potable es una inactivación del 99,99% para virus y del 99,999% para bacterias. Esto se lograría en cada ejemplo anterior con una mayor concentración de desinfectante o un tiempo de contacto más prolongado.
b La constante de desinfección es el producto de la concentración (mg·L −1 ) y el tiempo (m), que están inversamente relacionados, y proporciona un único número para comparar la susceptibilidad a los halógenos de los microorganismos en condiciones de agua específicas.
c Probado en agua purificada.
d Más del 99,99% de inactivación; la viabilidad se probó solo a los 15, 30, 45, 60 y 120 minutos.
Una ventaja de los productos químicos para la desinfección del agua es su dosificación flexible, que permite su uso por viajeros individuales, grupos pequeños o grandes, o comunidades.
A diferencia del calor, la filtración y la luz ultravioleta, los halógenos proporcionan un residuo desinfectante en el agua para protegerla contra la recontaminación durante el almacenamiento.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) y los CDC siguen recomendando el cloro como elemento fundamental para su uso a gran escala en comunidades, hogares y situaciones de emergencia.
El hipoclorito, el principal desinfectante clorado, es actualmente el método preferido para la desinfección del agua potable.
El hipoclorito de calcio y el hipoclorito de sodio (NaOCl) se disocian fácilmente en el agua para formar ácido hipocloroso, el desinfectante activo. Existen numerosos datos sobre la eficacia de los desinfectantes a base de cloro en entornos remotos .
El yodo también es eficaz en bajas concentraciones para matar bacterias, virus y algunos quistes de protozoos, y en concentraciones más altas contra hongos e incluso esporas bacterianas; sin embargo, es un alguicida débil.
El yodo elemental y el ácido hipoyodoso son los principales germicidas en una solución acuosa. De los halógenos, el yodo reacciona con menor facilidad con los compuestos orgánicos y se ve menos afectado por el pH, lo que indica que los residuos bajos de yodo deberían ser más estables y persistentes que las concentraciones correspondientes de cloro.
A pesar de estas ventajas, debido a su actividad fisiológica, la OMS no ha establecido un valor guía formal y recomienda el yodo solo para uso de emergencia a corto plazo.
La Unión Europea prohibió la venta de productos a base de yodo para la desinfección del agua en 2009.
Eficacia de los halógenos
Las bacterias vegetativas (no formadoras de esporas) son muy sensibles a los halógenos ( Tabla 4 ).
Los virus, incluido el de la hepatitis A, tienen una sensibilidad intermedia, requiriendo concentraciones más altas o tiempos de contacto más prolongados.
El SARS-CoV-2, el virus que causa la COVID-19, puede encontrarse en el agua; sin embargo, es sensible a la inactivación por cloro y no hay evidencia de que la COVID-19 pueda transmitirse a través del agua. Los quistes de protozoos son más resistentes que las bacterias entéricas y los virus entéricos, pero algunos quistes (p. ej., Giardia) pueden inactivarse con dosis de halógenos de campo.
Sin embargo, los ooquistes de Cryptosporidium son mucho más resistentes a los halógenos , por lo que la inactivación no es práctica con las dosis comunes de yodo y cloro utilizadas en la desinfección del agua de campo.
Ciertos huevos parásitos, como los de Ascaris , también son resistentes, pero no suelen propagarse por el agua. (Todos estos quistes y huevos resistentes son susceptibles al calor o la filtración).
Las esporas bacterianas, como Bacillus anthracis , son relativamente resistentes a los halógenos, pero no mucho más que los quistes de Giardia ; además, normalmente no causan enfermedades entéricas transmitidas por el agua.
Variables de desinfección con halógenos en el uso en campo
Comprender los factores que influyen en la reacción de desinfección permite mayor flexibilidad y una mayor seguridad de eficacia ( Tabla 5 ). Los factores principales de la reacción química de desinfección de primer orden son la concentración y el tiempo de contacto.
Se pueden utilizar concentraciones más bajas con tiempos de contacto más prolongados. En la desinfección de campo, esto puede utilizarse para minimizar la dosis de halógeno y mejorar el sabor o, por el contrario, para minimizar el tiempo de contacto necesario con dosis más altas de halógeno.
| Factor | Impacto | Instrucciones comunes | Medios alternativos para compensar | Referencia |
|---|---|---|---|---|
| Concentración (factor principal) | Inversamente correlacionado con la relación cuantificada por su producto (constante CT de desinfección), que especifica la inactivación de microorganismos específicos. | Las concentraciones más altas son más efectivas. | Se pueden utilizar concentraciones más bajas con tiempos de contacto más prolongados. El sabor se vuelve distintivo por encima de 2–3 mg·L −1 | Tabla 4 y 141 |
| El tiempo (factor principal) | La prioridad asumida es minimizar el tiempo de contacto. | |||
| Temperatura (factor secundario) | El agua fría ralentiza la reacción de desinfección química. | Aumentar la concentración de desinfectante | Ampliar los tiempos de contacto | |
| Contaminantes orgánicos (factor secundario) | Reaccionan con halógenos para formar compuestos con poca o ninguna capacidad desinfectante, disminuyendo la concentración de halógeno disponible. | Duplicar la cantidad de cloro o yodo en agua turbia. | Clarificar el agua para eliminar contaminantes (filtración, sedimentación) . Debido a la dificultad de estimar la demanda de halógenos, es prudente utilizar un rango de concentración objetivo de halógenos de 3 a 4 mg·L⁻¹ para aguas superficiales claras. Se pueden utilizar concentraciones más bajas (por ejemplo, 2 mg·L⁻¹ ) para el tratamiento complementario de agua del grifo de dudosa calidad o agua de pozo de alta calidad. | Tablas 6 y 7 y 36 , 52 , 87 , 169 – 171 |
CF, coagulación-floculación.
Varios productos combinan cloro con un polvo de CF para clarificar y desinfectar en un solo paso, lo que resulta en una menor turbidez del agua, un alto nivel de desinfección contra bacterias y virus, una mayor eliminación de quistes de protozoos en comparación con el cloro solo y una eliminación significativa de otros contaminantes del agua, como el arsénico.
Toxicidad por halógenos
El cloro no presenta toxicidad conocida en las concentraciones utilizadas para la desinfección del agua. Las reacciones del cloro con ciertos contaminantes orgánicos producen hidrocarburos clorados, cloroformo y otros trihalometanos, que se consideran potencialmente cancerígenos en modelos animales.
Sin embargo, el riesgo de enfermedad grave o incluso muerte por enfermedades infecciosas si no se utiliza la desinfección es mucho mayor que cualquier riesgo derivado de los subproductos de la desinfección con cloro.
El yodo no ha obtenido una aceptación general para su uso a largo plazo en grandes poblaciones debido a la preocupación por su actividad fisiológica.
Existen algunos datos antiguos que indican que la yodación del agua con una baja concentración residual ≤1 a 2 mg·L −1 parece segura, incluso durante largos períodos de tiempo, en personas con función tiroidea normal.
Sin embargo, ninguna agencia importante recomienda su uso prolongado. La OMS no estableció un valor guía para el yodo en el agua potable debido a la escasez de datos y porque no se recomienda para la desinfección a largo plazo. Si el viajero típico en zonas silvestres o internacionales desinfectara 3 L de agua cada día utilizando de 2 a 4 mg·L −1 de yodo, la cantidad de yodo ingerida por día sería de 6 a 12 mg, muy por encima de los niveles de ingesta diaria recomendados por el Instituto de Medicina de EE. UU.
Los niveles producidos por las dosis recomendadas de tabletas de yodo son aún más altos y darían como resultado la ingestión de 16 a 32 mg/día. Por lo tanto, el uso de yodo para la desinfección del agua debe limitarse a períodos cortos (meses).
Quienes planeen usar yodo durante períodos prolongados deben someterse a un examen de tiroides y a pruebas de función tiroidea para asegurar que inicialmente tengan un estado eutiroideo.
Ciertos grupos no deben usar yodo para el tratamiento del agua:
- mujeres embarazadas (debido al riesgo de bocio neonatal).
- personas con hipersensibilidad conocida al yodo.
- personas con antecedentes de enfermedad tiroidea, incluso si está controlada con medicamentos.
- personas con antecedentes familiares importantes de enfermedad tiroidea (tiroiditis).
- personas de países con deficiencia crónica de yodo.
Mejorar el sabor halógeno
El sabor y el olor desagradables limitan la aceptación de los halógenos, y el sabor se vuelve distintivo por encima de 3 mg·L⁻¹ .
La preferencia de sabor entre el cloro y el yodo es individual y puede mejorarse mediante varios métodos. Un método consiste en utilizar la dosis mínima necesaria con un tiempo de contacto más prolongado (30–60 min) ( Tabla 6 ).
Los CDC y la Organización Panamericana de la Salud desarrollaron el Sistema de Agua Segura para la desinfección doméstica, que proporciona una dosis baja de 1,875 o 3,75 mg·L⁻¹ de NaOCl con un tiempo de contacto de 30 min, suficiente para inactivar la mayoría de las bacterias, virus y algunos protozoos que causan enfermedades transmitidas por el agua.
Tiempo de contacto (min) a diferentes temperaturas del agua.
| Concentración de halógeno | 5 °C (41 °F) | 15 °C (59 °F) | 30 °C (86 °F) |
|---|---|---|---|
| 2 ppm | 240 | 180 | 60 |
| 4 ppm | 180 | 60 | 45 |
| 8 ppm | 60 | 30 | 15 |
La concentración y el tiempo de contacto se basan en el organismo objetivo más resistente, que es el quiste
de Giardia . Estos tiempos superan con creces el tiempo necesario para eliminar bacterias y virus. Dichos tiempos de contacto se han ampliado con respecto a las recomendaciones habituales para agua fría, teniendo en cuenta el mayor tiempo de inactivación requerido en agua muy fría y la incertidumbre de la concentración residual.
Otro método consiste en eliminar el sabor después del tiempo de desinfección previo al consumo mediante la reducción química del cloro a cloruro o del yodo a yoduro, que no tienen color ni sabor y carecen de actividad desinfectante.
El mejor agente y el más fácilmente disponible es el ácido ascórbico (vitamina C), disponible en forma cristalina o en polvo. Una pizca pequeña en un litro, mezclada después del tiempo de contacto requerido, suele ser suficiente.
El ácido ascórbico es un ingrediente común en las mezclas para bebidas saborizadas, lo que explica su eficacia para eliminar el sabor de los halógenos.
El carbón activado granular (véase más arriba) adsorbe sustancias químicas orgánicas e inorgánicas, incluidos los subproductos del yodo y el cloro, mejorando así el olor y el sabor; razón por la cual se incluye comúnmente en filtros de campo y domésticos.
Las técnicas que reducen los niveles residuales de desinfectante solo deben utilizarse en el momento del consumo, no si el agua se va a almacenar.
Fuentes de desinfectantes halogenados
No existe un sustituto comparable para los desinfectantes químicos de eficacia probada, pero hay muchas sustancias comunes que contienen halógenos ( Tabla 7 ).
La lejía doméstica sin perfume que contiene NaOCl está disponible en la mayor parte del mundo. Los productos que contienen hipoclorito de calcio proporcionan concentraciones mucho más altas (70%) que la lejía doméstica.
El yodo también está disponible en forma líquida, en tabletas o en resinas. Una fuente común en el hogar es la tintura de yodo o un desinfectante tópico similar con una concentración de yodo del 2 al 8%. Estos productos también contienen yoduro, que no tiene poder desinfectante, pero sí contribuye a la toxicidad del yodo. La solución de yodo incolora contiene solo yoduro, por lo que no debe utilizarse para la desinfección del agua.
La povidona yodada, un desinfectante tópico de uso común en entornos médicos, contiene yodo activo unido a un polímero neutro de alto peso molecular que le confiere mayor solubilidad y estabilidad. En solución acuosa diluida, la povidona yodada proporciona una reserva de liberación sostenida, liberando yodo libre en una concentración de 2 a 10 mg·L⁻¹ que aumenta con la dilución siguiendo una curva en forma de campana.
| Agregar a 1 litro o cuarto de galón de agua | ||
|---|---|---|
| Técnicas de yodación a | Cantidad necesaria para alcanzar 4 mg·L −1 | Cantidad necesaria para alcanzar 8 mg·L −1 |
| Pastillas de yodo b | 0,5 pastillas (o 1 pastilla en 2 L) | 1 pestaña |
| hidroperioduro de tetraglicina | ||
| Tableta germicida de emergencia para agua potable | ||
| Agua potable | ||
| Globaline | ||
| Solución de yodo al 2% (tintura) | 0,25 mL | 0,5 mL |
| 5 gotas c | 10 gotas | |
| solución de povidona yodada al 10% d | 0,4 mL | 0,8 mL |
| 8 gotas | 16 gotas | |
| Solución saturada: cristales de yodo en agua e | 13 ml | 26 ml |
| Agregar a 1 litro o cuarto de galón de agua | ||
| Técnicas de cloración f | Cantidad necesaria para alcanzar 2 mg·L −1 | Cantidad necesaria para alcanzar 5 mg·L −1 |
| Hipoclorito de sodio (lejía doméstica al 5%) | 1 gota | 0,1 mL 2 gotas |
| Hipoclorito de sodio (lejía doméstica al 8,25%) | 1 gota (en 2 L) | 1 gota |
| 1% de lejía (CDC-OMS Sistema de agua potable) g | 4–5 gotas | 8–10 gotas |
| Hipoclorito de calcio h (Redi Chlor [tableta de 0,1 g]) | No se puede utilizar en pequeñas cantidades de agua para bajas concentraciones. | 0,25 pestaña |
| NaDCC i (Aquatab, Kintab) | ¼ de comprimido de 8,5 mg de NaDCC (puede resultar poco práctico) | ½ comprimido (8,5 mg de NaDCC) |
| Cloro más agente floculante (tabletas o sobres de polvo Chlor-Floc, PUR) | No es práctico para volúmenes pequeños y bajas concentraciones. | ½ comprimido/rinde 5 mg·L −1 j |
CDC, Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades; OMS, Organización Mundial de la Salud; NaDCC, dicloroisocianurato de sodio.
La Organización Mundial de la Salud recomienda su uso únicamente en situaciones de emergencia a corto plazo.
b Las tabletas de yodo fueron desarrolladas por el ejército con el criterio de desinfectar el agua, incluyendo la Giardia, con un breve tiempo de contacto de 10 minutos, ya que las tropas en el campo no suelen esperar más. Esta alta concentración no es necesaria para la desinfección de agua clara en el campo; es preferible usar 4 mg·L⁻¹
y esperar más tiempo. Además, la recomendación de usar 8 mg·L⁻¹
para agua turbia resultará en un sabor desagradable, por lo que se recomienda clarificar el agua previamente.
c La medida de una gota varía de 16 a 24 gtt·mL −1 , aquí se utiliza el estándar de 20 gtt·mL −1 .
d) Las soluciones de povidona yodada liberan yodo libre en niveles adecuados para la desinfección, pero se dispone de escasos datos. (Véase el texto anterior).
e Una pequeña cantidad de yodo elemental se disuelve en la solución (no hay presencia significativa de yoduro); la solución saturada se utiliza para desinfectar el agua potable. Se puede añadir agua a los cristales cientos de veces antes de que se disuelvan por completo.
f Puede adaptarse fácilmente a grandes o pequeñas cantidades de agua. Existen kits de prueba de campo sencillos o kits de prueba para piscinas con tiras de color ampliamente disponibles para garantizar un cloro residual adecuado. En situaciones habituales, la EPA recomienda un cloro residual objetivo de 4 mg·L⁻¹ . Para uso doméstico, los CDC recomiendan menos de 2 mg·L⁻¹ . Muchas de las dosis de emergencia recomendadas superan este umbral.
Para el tratamiento de grandes volúmenes, consulte la fórmula de cálculo en Lantagne 2008.
g El Sistema de Agua Segura para la desinfección rutinaria a largo plazo del agua en el punto de uso doméstico recomienda una dosis de hipoclorito de aproximadamente 2 mg·L⁻¹ en agua clara y 4 mg·L⁻¹ en agua ligeramente turbia.
Esto da como resultado una concentración residual objetivo baja pero efectiva, pero requiere realizar pruebas en una fuente de agua específica para asegurar una concentración residual suficiente.
Fuente de hipoclorito estable , concentrada (70%) y seca, utilizada para la cloración de piscinas. Disponible en varios tamaños de tabletas o gránulos. Fórmula óptima para grandes volúmenes de agua.
Disponible en diferentes concentraciones para tratar distintos volúmenes de agua. Consulte el envase para determinar la dosis adecuada.
j Utilice la tableta o el sobre completo en agua muy turbia.
Desinfectante para especies mixtas (electrólisis)
Al hacer pasar una corriente eléctrica a través de una solución salina simple, se genera cloro libre disponible, así como otros desinfectantes de “especies mixtas”, lo que confiere a la solución resultante una mayor capacidad desinfectante que una solución simple de NaOCl.
El proceso ha sido diseñado para su uso tanto a gran como a pequeña escala.
Evaluación de las pruebas que lo respaldan
- El cloro y el yodo (halógenos) son eficaces para desinfectar el agua contaminada con bacterias, virus y Giardia , tanto en el campo como en el hogar, utilizando el tiempo de contacto y la concentración de halógeno adecuados. Recomendación firme, con evidencia de alta calidad.
- Las concentraciones habituales de yodo y cloro en el campo no son efectivas contra otros protozoos, incluidos Cryptosporidium y Cyclospora . Recomendación firme, evidencia de alta calidad.
- Existen técnicas sencillas para mejorar el sabor del agua halogenada, aptas para su uso en campo. Recomendación firme, evidencia de calidad moderada.
- La desinfección electrolítica con especies mixtas es eficaz para la desinfección del agua contra microorganismos sensibles a los halógenos. Recomendación firme, evidencia de calidad moderada.
Desinfectantes varios
Dióxido de cloro y ozono
Tanto el dióxido de cloro (ClO₂ ) como el ozono (O₃ ) son potentes biocidas debido a su fuerte potencial oxidante, y se han utilizado durante muchos años para desinfectar el agua potable y en numerosas aplicaciones industriales.
Hasta hace poco, sus beneficios se limitaban a aplicaciones a gran escala, ya que las formulaciones estándar deben elaborarse in situ y conllevan el riesgo de producir gases volátiles o tóxicos. Los métodos más recientes podrían permitir una generación rentable y portátil para su uso en diversas aplicaciones a pequeña escala.
El dióxido de cloro no tiene sabor ni olor en el agua a las concentraciones utilizadas para el tratamiento del agua potable. Es capaz de inactivar la mayoría de los patógenos transmitidos por el agua, incluidos los ooquistes de Cryptosporidium parvum .
Es al menos tan eficaz como bactericida como el cloro y muy superior para la inactivación de virus y parásitos. Existen varias aplicaciones comerciales de punto de uso que utilizan ClO₂ en forma líquida o en tabletas, pero hay relativamente pocos datos disponibles sobre las pruebas de estos productos.
Las tabletas para la producción de dióxido de cloro contienen 6,4 % de clorito de sodio como ingrediente activo. Después de agregar una tableta al agua, ocurre una serie de reacciones químicas complejas que generan ClO₂.
Algunos de los compuestos químicos intermedios también pueden tener actividad antimicrobiana. Una desventaja importante para el uso de tabletas en campo es el largo tiempo de reacción o contacto requerido, de 2 a 4 horas, necesario para lograr una desinfección confiable. El dióxido de cloro no produce un residuo duradero y el agua que se somete a desinfección con ClO₂ debe protegerse de la luz solar.
El ozono es una forma inestable de oxígeno puro, incoloro e insípido en el agua. Es uno de los oxidantes y desinfectantes más potentes utilizados en el tratamiento de agua y aguas residuales, eliminando rápidamente los organismos mediante la oxidación de la materia orgánica en las membranas de bacterias, virus y parásitos.
También oxida metales , facilitando su eliminación y mejorando el sabor, el olor y el color.
Generalmente, el O₃ se genera a partir del aire mediante corriente eléctrica o luz ultravioleta. Actualmente existen pequeños dispositivos portátiles que utilizan una corriente de batería baja para generar O₃ a partir del oxígeno del agua; sin embargo, los datos sobre su eficacia son limitados. El ozono se descompone rápidamente, por lo que es fundamental asegurar una concentración y un tiempo de contacto adecuados.
Evaluación de la evidencia de apoyo
- El dióxido de cloro y el O₃ son desinfectantes de agua potentes y ampliamente utilizados, con eficacia incluso contra el parásito protozoario Cryptosporidium . Recomendación firme, evidencia de alta calidad.
- Los productos portátiles de uso inmediato que generan ClO₂ u O₃ cuentan con datos limitados que demuestren la concentración y el tiempo de contacto efectivos. Recomendación débil, evidencia de calidad moderada.
Plata
El ion plata tiene efectos bactericidas en dosis bajas y algunas características atractivas, como la ausencia de color, sabor y olor. Los datos limitados sobre la desinfección de virus y quistes de protozoos indican un efecto incompleto, incluso en dosis altas.
Además, las concentraciones se ven fuertemente afectadas por la adsorción en la superficie de cualquier recipiente. La plata es fisiológicamente activa, pero es poco probable que cause problemas en las concentraciones que se encuentran en el agua potable.
Los efectos a largo plazo son la decoloración de la piel (argiria), considerada cosmética y no tóxica. La OMS no recomienda la plata para la desinfección primaria del agua y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos no la ha aprobado para este uso en los Estados Unidos, pero la plata está aprobada como conservante de agua para prevenir el crecimiento bacteriano en agua previamente tratada y almacenada.
En Europa, se venden tabletas de plata para la desinfección de agua en campo. Un producto combina plata con hipoclorito para una desinfección y conservación efectivas. Hay cierto potencial en los productos de liberación sostenida y la incorporación en nanopartículas, que parecen ser más eficaces que los iones de plata.
La plata se incorpora comúnmente al material filtrante para ayudar a la desinfección y prevenir el crecimiento bacteriano en los medios filtrantes; sin embargo, estos efectos son limitados.
Evaluación de la evidencia de apoyo
- Recomendamos que el uso de plata se limite a la conservación del agua y no como desinfectante principal. Recomendación firme, evidencia de calidad moderada.
Peróxido de hidrógeno
El peróxido de hidrógeno es un potente agente oxidante ampliamente utilizado como conservante en alimentos, esterilizante para equipos médicos y alimentarios, y en muchas otras aplicaciones.
Si bien el peróxido de hidrógeno puede esterilizar el agua, no se utiliza con frecuencia como desinfectante de agua en el campo, quizás porque las altas concentraciones que se sabe que son efectivas son muy cáusticas, y existe una falta de datos sobre quistes de protozoos y datos cuantitativos para soluciones diluidas. Puede utilizarse para eliminar el sabor del hipoclorito y en combinación con otros procesos.
Evaluación de la evidencia de apoyo
- Recomendamos que el peróxido de hidrógeno en una concentración típica del 3 % no se utilice como desinfectante principal del agua potable, ya que las concentraciones efectivas no son prácticas para su uso en campo. Recomendación firme, evidencia de calidad moderada.
Cítricos y permanganato de potasio
Tanto el jugo de cítricos como el permanganato de potasio han demostrado tener efectos antibacterianos en solución acuosa.
Sin embargo, los datos sobre su efecto en quistes son limitados y no están disponibles. En la desinfección del agua municipal, el permanganato de potasio se utiliza principalmente para reducir los contaminantes y mejorar el sabor y el olor.
Cualquiera de estas sustancias podría utilizarse en caso de emergencia para reducir la contaminación bacteriana y viral o como coadyuvante en combinación con otra técnica, pero no se recomienda como método principal de desinfección del agua. Los cítricos también pueden potenciar el SODIS.
Evaluación de la evidencia de apoyo
- Recomendamos no utilizar jugo de cítricos ni permanganato de potasio como desinfectante principal del agua potable en el punto de uso. Recomendación débil, evidencia de baja calidad.
Nanopartículas: Desinfección fotocatalítica solar
Los nanomateriales tienen estructuras que miden 100 nm o menos que pueden ser en forma de partículas, tubos, varillas o fibras y están compuestos de materiales orgánicos, inorgánicos, de carbono o compuestos.
Se ha demostrado que varios nanomateriales tienen fuertes propiedades antimicrobianas y se están evaluando para su uso en la desinfección y purificación del agua.
Los nanomateriales de base inorgánica, incluidos diferentes metales y óxidos metálicos, como titanio, zinc, hierro y plata, son de particular interés para aplicaciones de desinfección del agua porque pueden activarse por UV para producir oxidantes potentes que son excelentes desinfectantes para microorganismos.
Además, pueden descomponer contaminantes orgánicos complejos e incluso la mayoría de los metales pesados en formas no tóxicas. El dióxido de titanio (TiO2 ) es la sustancia fotocatalítica más eficaz identificada hasta la fecha. Trabajos recientes demostraron la inactivación de
Cryptosporidium por TiO2 .
Estos métodos se utilizan ampliamente en la industria, pero pocos productos han incorporado la tecnología en productos de punto de uso individuales o para grupos pequeños.
Los productos comerciales de punto de uso han incorporado plata o TiO2 en medios filtrantes o membranas.
Evaluación de la evidencia de apoyo
- La nueva tecnología que utiliza nanopartículas y desinfección fotocatalítica resulta muy prometedora para su aplicación en la desinfección de agua en el punto de uso. Recomendación sólida, evidencia de alta calidad.
Técnica preferida
La técnica óptima de tratamiento de agua para un individuo o grupo dependerá del número de personas a servir, el espacio y las adaptaciones de peso, la calidad del agua de origen, las preferencias de sabor personales, la duración del uso y los recursos (por ejemplo, disponibilidad de combustible) o dispositivos disponibles.
Debido a que los halógenos no son efectivos para matar
Cryptosporidium en concentraciones de agua potable y los microfiltros comunes no son confiables para la eliminación de virus, la protección óptima para todas las situaciones puede requerir un proceso de 2 pasos de filtración o CF seguido de desinfección química.
El calor (ebullición) es efectivo como un proceso de un paso, pero no mejorará la estética del agua ni proporcionará desinfección residual protectora durante el almacenamiento. La UVR es un proceso efectivo de un paso para agua clara.
La Tabla 8 resume los efectos de los principales métodos de desinfección de agua en categorías de microorganismos. Varios autores han revisado datos de eficacia para métodos de punto de uso para desinfección doméstica en países de ingresos bajos y medios ( Tabla 9 ).
En la práctica, existe una diferencia entre la aplicación en laboratorio y en campo de cualquier método de tratamiento de agua debido a las diferencias en la calidad del agua y el uso del producto o método.
| Proceso de tratamiento | Patógeno | Reducción logarítmica óptima a | Reducción logarítmica esperada b | Reducción de la enfermedad diarreica (%) c |
|---|---|---|---|---|
| Filtros cerámicos | bacterias | 6 | 2 | 63 (51–72) para filtros de vela 46 (29–59) para filtros de tazón |
| virus | 4 | 0,5 | ||
| Protozoos | 6 | 4 | ||
| cloro libre | bacterias | 6 | 3 | 37 (25–48) |
| virus | 6 | 3 | ||
| Protozoos | 5 | 3 | ||
| Coagulación/Cloración | bacterias | 9 | 7 | 31 (18–42) |
| virus | 6 | 2–4,5 | ||
| Protozoos | 5 | 3 | ||
| Filtración de biosarena | bacterias | 3 | 1 | 47 (21–64) |
| virus | 3 | 0,5 | ||
| Protozoos | 4 | 2 | ||
| SODIS | bacterias | 5.5 | 3 | 31 (26–37) |
| virus | 4 | 2 | ||
| Protozoos | 3 | 1 |
SODIS, desinfección solar UV.Datos de múltiples estudios analizados y resumidos por Sobsey et al., Bielefeldt et al., OMS, Clasen et al., y datos de referencias adicionales.
a Operadores cualificados que utilizan condiciones y prácticas óptimas (eficacia); reducción logarítmica: concentración de organismos antes del tratamiento menos concentración de organismos después del tratamiento (por ejemplo, 6 log = 99,999 % de eliminación).
b La práctica real sobre el terreno por parte de personas no cualificadas (eficacia) depende de la calidad del agua, la calidad y la antigüedad del filtro o los materiales, el cumplimiento del procedimiento adecuado y otros factores.
c Las estimaciones resumidas a partir de datos publicados varían según la consistencia y el uso correcto de la técnica, la integridad de las técnicas (por ejemplo, filtro agrietado) y otras medidas de saneamiento doméstico; por lo tanto, estas estimaciones representan efectividad, no eficacia, y condiciones del mundo real, no ideales.
En situaciones de desastre, como inundaciones, huracanes y terremotos, las instalaciones de saneamiento y tratamiento de agua suelen estar dañadas o inundadas, por lo que se recomienda la desinfección del agua en el hogar o en el punto de uso, como en regiones donde no hay saneamiento ni fuentes de agua mejoradas.
Es probable que la calidad del agua superficial sea deficiente, con turbidez y contaminación bacteriológica y química. Lo ideal es que el agua turbia se aclare primero, seguida de la aplicación de calor, filtración o desinfección química. El carbón activado granular puede eliminar muchos contaminantes químicos. La cloración puede ser el método más simple y suficiente por sí solo para desinfectar el agua contaminada para la mayoría de las clases de microorganismos ( Tabla 8 ).
Otros métodos de punto de uso descritos anteriormente también pueden mejorar la calidad del agua después de un desastre. En climas soleados, si el tiempo lo permite, SODIS no requiere recursos especiales más allá del contenedor.
En embarcaciones de larga distancia que realizan travesías oceánicas, donde el agua debe desalinizarse y desinfectarse durante el viaje, solo los filtros de membrana de ósmosis inversa son adecuados. El almacenamiento del agua también requiere atención.
El yodo solo es efectivo durante períodos cortos (es decir, semanas) debido a su baja eficacia como alguicida.
Para un almacenamiento prolongado, el agua debe clorarse y conservarse en un recipiente herméticamente cerrado para reducir el riesgo de contaminación y mantener los niveles de cloro. Para el uso diario, los frascos o recipientes de boca estrecha con grifos de agua evitan la contaminación por contacto repetido con las manos o los utensilios.
Pocos estudios comparan múltiples técnicas o dispositivos.
Para revisiones adicionales de métodos de tratamiento de agua, efectividad y datos de eficacia, consulte las siguientes referencias adicionales.
Saneamiento
El saneamiento y el tratamiento del agua están intrínsecamente ligados.
Los viajeros que se adentran en zonas silvestres y remotas suelen perder el acceso al saneamiento habitual con inodoros y agua corriente, y sus prácticas de higiene disminuyen, de forma similar a la situación de muchos residentes en países de ingresos bajos y medios.
Si bien existen pocos o ningún dato sobre estas prácticas y los impactos de las intervenciones en el primer grupo, existen numerosos estudios sobre el segundo. Estudios realizados en países de ingresos bajos y medios han demostrado un claro beneficio en la reducción de enfermedades diarreicas y otras infecciones gracias al agua potable segura, la higiene y un saneamiento adecuado.
El beneficio es mayor cuando se aplican todos estos elementos conjuntamente, especialmente con la educación apropiada .
La higiene personal, en particular el lavado de manos, previene la propagación de infecciones por contaminación de alimentos durante la preparación de comidas.
La desinfección de platos y utensilios se realiza enjuagándolos con agua que contenga suficiente lejía doméstica para lograr un olor a cloro distintivo. Los viajeros a entornos remotos de bajos y medianos ingresos y áreas silvestres deben practicar una correcta eliminación de desechos fecales para prevenir una mayor contaminación de los suministros de agua.
Los desechos humanos deben enterrarse de 8 a 12 pulgadas de profundidad, al menos a 100 pies de cualquier fuente de agua, y en un lugar donde la escorrentía de agua no tenga probabilidades de arrastrar organismos a las fuentes de agua cercanas.
Los grupos de 3 personas o más deben cavar una letrina común para evitar numerosos hoyos individuales y una eliminación inadecuada. Las víctimas en situaciones de desastre sin inodoros funcionales pueden usar letrinas o bolsas de plástico para desechos fecales.
Evaluación de la evidencia de apoyo
- Recomendamos que, tras un desastre con escasez de agua potable, se utilicen los mismos métodos de tratamiento de agua descritos anteriormente. Recomendación firme, basada en evidencia de alta calidad.
- Recomendamos combinar prácticas de saneamiento e higiene con el tratamiento del agua para reducir la contaminación en origen, prevenir la contaminación de alimentos y utensilios, y disminuir la recontaminación del agua tratada. Recomendación firme, basada en evidencia de alta calidad.
Infografía
Conclusiones
Los viajeros que se adentran en zonas remotas o que realizan viajes internacionales deben estar al tanto de las condiciones del agua y el saneamiento, y planificar con antelación el uso de un método eficaz para desinfectar el agua.
Es importante que el personal de ayuda humanitaria y de emergencia conozca los métodos habituales de tratamiento del agua, así como los métodos improvisados. Los viajeros no pueden evaluar la calidad microbiológica del agua solo con la vista, el olfato o el gusto, y es prudente asumir que incluso el agua del grifo no es potable en muchos lugares de bajos y medianos ingresos y en situaciones de emergencia.
Existen técnicas de campo sencillas y eficaces para mejorar la calidad microbiológica del agua.
Bibliografía
Artículo original: Wilderness Medical Society Clinical Practice Guidelines on Water Treatment for Wilderness, International Travel, and Austere Situations: 2024 Update
DOI: https://doi.org/10.1177/10806032231218
Autores
Howard D. Backer, MD, Robert W. Derlet, MD, Vincent R. Hill.
Traducido y editado al castellano: Medicina de montaña
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