Nanotechnology for Combating Microbial Contamination of Water

El agua es una necesidad universal que ha sido reportada por las Naciones Unidas (ONU) y la Organización Mundial de la Salud (OMS) como una prioridad. Existe una necesidad apremiante de acceso gratuito al agua potable para las poblaciones de los países en desarrollo. Además, las fuentes de agua de los países desarrollados también requieren atención debido a la presencia de un alto nivel de contaminantes emergentes. Por lo tanto, la nanotecnología parece ser una herramienta poderosa que podría usarse como sensores, filtros, superficies antibacterianas y nanoantimicrobianos. En esta revisión, hemos discutido la aplicación de las nanopartículas y los nanocompuestos para el tratamiento de aguas y aguas residuales. Además, el impacto de las nanopartículas libres como contaminantes emergentes en las plantas de tratamiento de agua, así como en las aguas subterráneas, merece más estudios.

The water is a universal need that has been reported by the United Nations (UN) and World Health Organization (WHO) as a priority. There is a pressing need for free access to drinking water for populations from developing countries. Furthermore, the water sources of developed countries also require attention due to the presence of a high level of emergent contaminants. Therefore, nanotechnology appears to be a powerful tool that could be used as sensors, filters, antibacterial surfaces, and nanoantimicrobials. In this review, we have discussed the application of nanoparticles and nanocomposites for water and wastewater treatment. Moreover, the impact of free-nanoparticles as emergent contaminants in water treatment plants as well as groundwater warrants further studies.

Tolerancia al plomo de aislamientos nativos de Pseudomonas spp. de aguas residuales del Valle de Aburrá / Tolerance lead of native pseudomonas spp. wastewater from Aburrá Valley

RESUMEN El plomo (Pb) es un metal pesado cuyas características físico-químicas lo convierten en un contaminante ambiental persistente, bioacumulable y de alta toxicidad. La biorremediación surge como una alternativa con múltiples ventajas en comparación con los tratamientos convencionales para remover contaminantes como metales pesados de aguas residuales, basándose en las capacidades de tolerancia y mecanismos de resistencia de los microorganismos. Con el fin de conocer la tolerancia de Pseudomonas spp. al plomo presente en aguas contaminadas, se obtuvieron cuatro aislados nativos, procedentes de aguas residuales colectadas en el río del Valle de Aburrá (zona norte), los cuales se caracterizaron bioquímicamente. Se realizaron bioensayos de tolerancia en diferentes concentraciones de plomo por difusión en agar, como prueba tamiz, y determinación de la concentración mínima inhibitoria, determinando la viabilidad del microorganismo en cada exposición. No se presentó diferencia significativa para la tolerancia al plomo entre los aislados, identificados bioquímicamente como Pseudomonas aeruginosa, ni entre las diferentes concentraciones de plomo a las cuales fueron expuestos los aislados. A partir de estos resultados, se discute a cerca de los mecanismos reportados por diferentes autores, mediante los cuales Pseudomonas spp. puede actuar en presencia de Plomo. De esta manera, se concluye que los aislados de Pseudomonas spp. presentan mecanismos de tolerancia y/o resistencia hasta concentraciones de 2500 mg/L en presencia de nitrato de plomo, como potenciales agentes que pueden integrarse en procesos que impulsan nuevas tecnologías de biorremediación.

ABSTRACT Lead (Pb) is a heavy metal whose physicochemical characteristics make it a persistent environmental pollutant, bioaccumulable and highly toxic. Bioremediation emerges as an alternative with multiple advantages compared to conventional treatments to remove contaminants such as heavy metals from wastewater, based on the tolerance capacities and/or resistance mechanisms of microorganisms. In order to know the tolerance of Pseudomonas spp. to the lead present in contaminated waters, four native isolates were obtained, coming from wastewater collected in the north from Aburrá Valley River, which were characterized biochemically. Tolerance bioassay was carried out in different concentrations of lead by agar diffusion, as a screening test, and determination of the minimum inhibitory concentration, determining the viability of the microorganism in each exposure. There was no significant difference for lead tolerance between the isolates, identified biochemically as Pseudomonas aeruginosa, nor between the different concentrations of lead to which the isolates were exposed. From these results, we discuss about the mechanisms reported by different authors, by means of which Pseudomonas spp. can act in the presence of lead. In this way, it is concluded that the isolates of Pseudomonas spp. they present tolerance and/or resistance mechanisms up to 2500 mg/L in the presence of lead nitrate, as potential agents that can be integrated into processes that promote new bioremediation technologies.

Fitorremediación de aguas contaminadas con componentes de amalgama de la preclínica de odontología de la Universidad Antonio Nariño, Ibagué (Colombia) / Phytoremediation of contaminated water with amalgam components of the preclinical dentistry of the Universidad Antonio Nariño, Ibagué Colombia

Objetivo: remover componentes de amalgama de aguas contaminadas mediante fitorremediación. Métodos: se llevó a cabo un estudio descriptivo retrospectivo, en que fueron recolectados 12 litros de aguas de remoción de obturaciones de amalgama en 144 dientes artificiales en la preclínica de odontología. Se analizó agua sin fitorremediar (control), y se mantuvieron ocho litros para fitorremediación en el Laboratorio de Ciencias Básicas y un análisis semanal con dos especies de plantas acuáticas: Eichhornia crassipes y Pistia stratiotes. Mediante espectrofotometría de absorción atómica, se determinó la concentración de metales pesados en miligramos por litro. El análisis se llevó a cabo mediante estadística descriptiva, comparación con prueba t y ANOVA de una vía con el complemento de Excel XLSTAT. Resultados: tras el proceso, el porcentaje estimado de remoción de componentes de amalgama fue superior al 50%. No hubo diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos (α= 0.05; g l= 11; p= 0,4269). Conclusiones: se logró la remoción parcial de componentes de amalgama de aguas contaminadas a través del proceso de fitorremediación.

Objective: remove amalgam components from contaminated water by phytoremediation. Methods: a retrospective descriptive study was carried out, in which 12 liters of amalgam filling removal water were collected in 144 artificial teeth in the preclinical dentistry. Water was analyzed without phytoremediation (control), and eight liters were maintained for phytoremediation in the Laboratory of Basic Sciences and a weekly analysis with two species of aquatic plants: Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes. The concentration of heavy metals in milligrams per liter was determined by atomic absorption spectrophotometry. The analysis was carried out using descriptive statistics, comparison with t-test and one-way ANOVA with the Excel XLSTAT add-in. Results: after the process, the estimated removal percentage of amalgam components was greater than 50%. There were no statistically significant differences between treatments (α = 0.05; g l = 11; p = 0.4269). Conclusions: the partial removal of amalgam components from contaminated water was achieved through the phytoremediation process.

ANÁLISE BACTERIOLÓGICA DA ÁGUA E O PERFIL DE SUSCEPTIBILIDADE AOS ANTIMICROBIANOS DAS ESCHERICHIA COLI ISOLADAS / WATER BACTERIOLOGICAL ANALYSIS AND THE ANTIMICROBIAL SUSCEPTIBILITY PROFILE OF ISOLATED ESCHERICHIA COLI / ANÁLISIS BACTERIOLOGICO DEL AGUA Y EL PERFIL DE SUSCEPTIBILIDAD ANTIMICROBIANA DE LAS ESCHERICHIA COLI AISLADAS

Objetivo: analisar a qualidade microbiológica das águas residenciais e dos rios Cuiabá e Coxipó, assim como determinar o perfil de susceptibilidade aos antimicrobianos das estirpes de Escherichia coli isoladas. Método: foram coletadas 42 amostras de água no município de Cuiabá-MT, sendo 40 residenciais e uma de cada rio. Realizou-se testes para coliformes totais e termotolerantes, semeadura em ágar EMB, prova de indol e teste de sensibilidade aos antimicrobianos (TSA). Resultados: 2,5% das amostras residenciais e as duas amostras fluviais foram positivas para coliformes totais e termotolerantes. Através dos testes bioquímicos, foram isoladas e identificadas sete estirpes de E. coli das amostras dos rios. No TSA, constatou-se que as bactérias de estudo foram sensíveis a oito antimicrobianos testados, demonstrando resistência somente à penicilina G. Conclusão: mesmo com as intempéries inerentes ao sistema de distribuição, a qualidade da água que chega nas residências cuiabanas é majoritariamente ideal. As águas dos rios estão sendo impactadas pelo despejo de esgotos in natura. A alta sensibilidade das estirpes dos rios aos antimicrobianos indica que ou se originaram de animais silvestres ou de humanos e animais domésticos que pouco entraram em contato com antimicrobianos para produzir pressão seletiva nas estirpes de E. coli da microbiota.

Objective: to evaluate the microbiological quality of residential and Cuiabá and Coxipó rivers water, and to determine the antimicrobial susceptibility profile of isolated Escherichia coli strains. Method: 42 water samples were collected in the city of Cuiabá- MT, 40 residential and one in the river. We conducted tests for total and thermotolerant coliforms, sowing on agar EMB, indole test and susceptibility testing to antimicrobial (STA). Results: 2.5% of residential samples and two river samples were positive for total and thermotolerant coliforms. By means of biochemical tests, they were isolated and identified seven strains of E. coli from rivers samples. In the TSA, it was found that the study of bacteria were sensitive to eight antimicrobials tested, showing only resistance to penicillin G. Conclusion: even with the elements inherent to the distribution system, the quality of water arriving at cuiabanas homes is mostly ideal. The rivers' waters are being impacted by the disposal of sewage in natura. The high sensitivity of the strains from rivers to antimicrobials indicates that either originated from wild animals or humans and domestic animals that came little into contact with antimicrobials to produce selective pressure on strains of E. coli microbiota.

Objetivo: evaluar la calidad microbiológica del agua residencial y ríos Cuiabá y Coxipó, así como determinar el perfil de susceptibilidad antimicrobiana de cepas de Escherichia coli aisladas. Método: se recogieron 42 muestras de agua en la ciudad de Cuiabá, 40 residenciales y una en cada río. Se realizaron pruebas para coliformes totales y termotolerantes, siembra en agar EMB, prueba de indol y pruebas de sensibilidad a los antimicrobianos (PSA). Resultados: el 2,5% de las muestras residenciales y dos muestras de los ríos fueron positivos para coliformes totales y termotolerantes. Por medio de pruebas bioquímicas, se aislaron y se identificaron siete cepas de E. coli en las muestras de ríos. En el PSA, las bacterias en estudio fueron sensibles a ocho antimicrobianos analizados, mostrando sólo resistencia a la penicilina G. Conclusión: incluso con los elementos inherentes al sistema de distribución, la calidad del agua que llega a los hogares cuiabanos es, en su mayoría, ideal . Las aguas de los ríos están siendo afectados por la eliminación de aguas residuales in natura. La alta sensibilidad de las cepas de los ríos a los antimicrobianos indica que, o bien se originó a partir de animales salvajes o de humanos y animales domésticos que poco contactaron con antimicrobianos para producir una presión selectiva sobre las cepas de E. coli de la microbiota.

Contaminación del agua en fuentes cercanas a campos petrolíferos de Bolivia / Water pollution in sources close to oil-producing fields of Bolivia

OBJETIVO: Determinar las concentraciones de compuestos petroquímicos en las fuentes de agua de consumo para comunidades cercanas a campos petrolíferos del Chaco Boliviano. MÉTODOS: Se recogieron datos sobre concentraciones de hidrocarburos totales de petróleo (HTP), 16 hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), incluidos el benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos (BTEX), y 22 metales en muestras de 42 fuentes de agua de consumo humano situadas a menos de 30 km de un campo de extracción de petróleo. Se analizó la distribución de la concentración y el cumplimiento de los estándares definidos en las normativas boliviana, europea y estadounidense, así como en las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud. RESULTADOS: En 76,19 por ciento de las muestras se halló algún contaminante petroquímico en concentraciones superiores a alguna de las cuatro normativas de referencia. Las muestras de agua que presentaron mayor contaminación fueron las provenientes de grifos y ríos. Los contaminantes más frecuentes fueron HTP, HAP, aluminio, arsénico, manganeso y hierro. CONCLUSIONES: Las comunidades del Chaco Boliviano ubicadas en un radio de 30 km alrededor de los campos de extracción de petróleo consumen agua con concentraciones de HTP, HAP y metales muy por encima de los niveles permitidos por la normativa boliviana y los estándares internacionales, poniendo en grave riesgo la salud pública de sus habitantes.

OBJECTIVE: To determine the concentrations of petrochemical compounds in the drinking water sources of communities located near oil-producing fields in the Bolivian Chaco region. METHODS: Data were collected on total petroleum hydrocarbons (TPH), 16 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), including benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes (BTEX), and 22 metals in samples from 42 sources of water for human consumption located less than 30 km from an oil-producing field. Distribution of the concentration and adherence to the standards contained in the Bolivian, European, and United States regulations, as well as the recommendations of the World Health Organization, were analyzed. RESULTS: In 76.19 percent of the samples, some petrochemical contaminant was found in concentrations higher than permissible in any of the four sets of regulations mentioned. The water samples with the highest contamination levels were from faucets and rivers. The most common contaminants were TPH, PAH, aluminum, arsenic, manganese, and iron. CONCLUSIONS: Communities within a 30 km radius of the oil-producing fields in the Bolivian Chaco region consume water with TPH, PAH, and metal concentrations well above the levels permitted in the Bolivian regulations and international standards, putting the public health of their residents at serious risk.

Marco legislativo del suministro de agua en México / Legislative framework for the water supply in Mexico

In this study, water sanitation laws and methods (both Mexican and international) are compared, and the feasibility of incorporating recommendations issued by international organizations into Mexican legislation is assessed. When climate, demographic, or industry changes occur, there is an apparent need to broaden the range of substances and organisms being measured and regulated in the water. This comparative analysis identifies the following challenges: improving equipment sensitivity and specificity; removing contaminants that interfere with the process; increasing pathogen concentration of the sample; reducing manpower, equipment, and infrastructure requirements; identifying priority pathogens; adopting a flexible evaluation system; comparing and evaluating similar efforts carried out by other countries; and lastly, collating local regulations with international ones.