Identification of enteric viruses from raw water using fluoro-immuno-magnetic separation coupled to RT-PCR / Identificación de virus entéricos en aguas crudas usando separación inmuno-magnética acoplada a RT-PCR

Abstract | Introduction: Enteric viruses have been associated with the production of a variety of diseases transmitted by the fecal-oral route and carried through contaminated food and water. Given their structure and composition, they are highly resistant to environmental conditions and most of the chemical agents used in the purification processes. Therefore, the systematic monitoring of raw water is necessary to ensure its quality especially when it is used for producing drinking water for human consumption. Objective: We identified the presence of rotavirus and hepatitis A virus by means of the fluoro-immuno-magnetic separation technique (FIMS) in raw water taken from four purification plants and their water supplies in the department of Norte de Santander. Materials and methods: The viruses were captured and separated from the water samples using magnetic microparticles functionalized with monoclonal anti-Hepatitis A and anti-Rotavirus antibodies. Confocal microscopy was used to monitor the viral concentration process and transmission electron microscopy for the morphological visualization of the separated viruses. The reverse transcriptase-coupled polymerase chain reaction (RT-PCR) was applied to confirm the presence of pathogens. Results: The two enteric viruses were identified in the majority of the analyzed water samples including water supply sources. Conclusion: We determined that the FIMS technique together with RT-PCR is highly effective for the detection of viral pathogens in complex matrices such as raw water.

Resumen | Introducción. Los virus entéricos se asocian con una serie de enfermedades transmitidas por vía fecal-oral en alimentos o agua contaminada. Dada su estructura y composición, son muy resistentes a las condiciones ambientales y a la mayoría de los agentes químicos empleados en los procesos de potabilización, por lo cual es necesario un monitoreo sistemático del agua cruda para asegurar su calidad, máxime cuando se emplea como materia prima en la producción de agua potable para consumo humano. Objetivo. Determinar la presencia de rotavirus y del virus de la hepatitis A mediante la técnica de separación fluoro-inmuno-magnética en agua cruda procedente de cuatro plantas de potabilización y sus fuentes hídricas en el departamento de Norte de Santander. Materiales y métodos. Los virus fueron capturados y separados a partir de las muestras de agua, empleando micropartículas magnéticas funcionalizadas con anticuerpos monoclonales anti-hepatitis A y anti-rotavirus. Se empleó microscopía confocal para hacer el seguimiento del proceso de concentración viral y, microscopía electrónica de transmisión, para la visualización morfológica de los virus separados. La reacción en cadena de la polimerasa acoplada a transcriptasa inversa (RT-PCR) se utilizó para confirmar la presencia de los patógenos. Resultados. Los dos virus entéricos se detectaron en la mayoría de las muestras de agua analizadas, incluidas las de sus fuentes hídricas. Conclusión. La técnica de separación fluoro-inmuno-magnética acoplada a RT-PCR fue altamente efectiva en la detección de patógenos virales en matrices complejas como el agua cruda.

Recomendaciones sobre el consumo de agua y alimentos en circunstancias especiales

El agua de uso y consumo humano debe reunir ciertas características de potabilidad para evitar que causen enfermedades, los gobiernos de los países son responsables de la calidad del agua, la purificación se realiza por varios procesos que aseguran que esté libre de patógenos, de sustancias químicas, físicas y radiológicas, siguiendo pautas de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Las diarreas infecciosas son causadas por diferentes patógenos y muy frecuentemente asociadas al consumo de agua no potable. Desde hace varios años, en Venezuela, se presentan fallas en el suministro regular de agua potable intra-domiciliario, por fallas en la cadena de distribución y almacenamiento, además son frecuentes problemas deficitarios del suministro de energía eléctrica. Más reciente, en marzo de 2019, se presentó a escala nacional un colapso total del suministro de energía eléctrica que duró de 3 a 7 días, lo cual dejó a los ciudadanos sin el suministro de agua en sus hogares, además de fallas del transporte, colapso hospitalario, colocando en riesgo socio-sanitario a millones de personas. El objeto del documento es servir de guía e informar a la comunidad sobre las enfermedades más frecuentes asociadas al consumo de agua no potable; aconsejar sobre los cuidados especiales en los niños y, brindar medidas preventivas prácticas recomendadas para la purificación del agua de uso y consumo humano.

Water use and human consumption must meet certain characteristics of drinking to avoid causing diseases, the Governments of the countries are responsible for the quality of the water, purification is performed by several processes which ensure that it is free of pathogenic substances chemical, physical and radiological, following guidelines of the World Health Organization (WHO). Infectious diarrhea are caused by different pathogens and often associated with the consumption of non-potable water. For several years, in Venezuela, failures occur at regular drinking water supply intra-household, for failures in the chain of distribution and storage, they are also frequent electricity supply deficit. Most recently, in March 2019, arose nationwide a total collapse of the supply of electrical energy that lasted from 3 to 7 days, which left the people without water in their homes, in addition to transport, hospital collapse in putting at risk health to millions of people. The object of the document is to guide and inform the community about the most frequent illnesses associated with the consumption of non-potable water; advise on special child care and, provide preventive measures recommended for purification practices water use and human consumption.

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.

Nitrate detoxification using antioxidants and probiotics in the water for rabbits / Detoxificación de nitrato usando antioxidantes y probióticos en el agua para conejos / Detoxificação de nitrato usando antioxidantes e probióticos na água para coelhos

Abstract Background: Agricultural practices increase groundwater pollution from nitrate. High nitrate intake could negatively affect animal growth. Objective: To determine the effects of different levels of nitrate in drinking water on digestive, liver, and kidney functions, and on water and feed intake, and to determine the ability of vitamin C, vitamin E + selenium (Se) or probiotics to overcome the effects of nitrate in New Zealand White rabbit bucks. Methods: Forty-two male rabbits were randomly distributed into six treatment groups: 1) control group (with no nitrate); 2) 350 ppm nitrate; 3) 700 ppm nitrate; 4) 700 ppm + 200 ppm vitamin C; 5) 700 ppm + 200 ppm vitamin E + Se; and 6) 700 ppm + 1000 ppm probiotic. Productive performance, digestive, liver, and kidney functions, and hepatic and renal histology were evaluated. Results: Water intake was reduced (p<0.05) by the 350 ppm nitrate treatment. Rabbits given 700 ppm nitrate showed lower (p<0.05) dry matter intake, nutrient digestibility, and increased (p<0.05) water and nitrate intake, as well as urea concentration, and aspartate aminotransaminase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) activity. Vitamin C, vitamin E + Se and probiotics improved (p<0.05) feed intake and nutrient digestibility, and reduced (p<0.05) water and nitrate intake, urea concentration, and AST and ALT activities. Conclusion: Rabbits may tolerate up to 350 ppm of nitrate, but 700 ppm of nitrate negatively affect digestive, liver, and kidney functions, which are improved by vitamin C, vitamin E + Se and probiotic supplementation.

Resumen Antecedentes: Las prácticas agrícolas aumentan la polución de aguas subterráneas con nitratos. Una alta ingestión de nitratos posiblemente afecta negativamente el crecimiento animal. Objetivo: Determinar los efectos de diferentes niveles de nitrato en el agua de bebida sobre las funciones digestivas, hepáticas y renales, ingestión de agua y alimento, y determinar la habilidad de la vitamina C, vitamina E + Selenio (Se) o probióticos en superar los efectos del nitrato en conejos Nueva Zelanda Blanco. Métodos: Cuarenta y dos conejos machos se distribuyeron al azar entre seis tratamientos: 1) grupo control (sin nitrato), 2) 350 ppm nitrato, 3) 700 ppm nitrato, 4) 700 ppm + 200 ppm vitamina C, 5) 700 ppm + 200 ppm vitamina E + Se, y 6) 700 ppm + 1000 ppm probiótico. Se evaluó el desempeño productivo, las funciones digestivas, hepáticas y renales, y la histología renal y hepática. Resultados: La ingestión de 350 ppm de nitrato disminuyó (p<0,05) la ingestión de agua. Los conejos que consumieron 700 ppm de nitrato presentaron menor (p<0,05) ingestión de materia seca y digestibilidad de nutrientes, y mayor (p<0,05) ingestión de agua y nitrato, concentración de urea, y mayores actividades de aspartato aminotransferasa (AST) y alanina aminotransferasa (ALT). Las vitaminas C, E + Se y el probiótico mejoraron (p<0,05) el consumo de alimento y la digestibilidad de nutrientes, y redujeron (p<0,05) la ingestión de agua y nitrato, la concentración de urea, y las actividades de AST y ALT. Conclusión: Los conejos pueden tolerar hasta 350 ppm de nitrato, pero 700 ppm de nitrato afectan negativamente las funciones digestivas, hepáticas y renales, las cuales mejoran con la suplementación de vitamina C, vitamina E + Se y del probiótico.

Resumo Antecedentes: As práticas agrícolas aumentam a contaminação de águas subterrâneas a partir de nitrato e a alta ingestão desta substância pode afetar negativamente o crescimento animal. Objetivo: Determinar os efeitos de diferentes níveis de nitrato na água de bebida sobre as funções digestivas, hepáticas e renais, ingestão de água e ração e determinar a habilidade da vitamina C, vitamina E + Selênio (Se) ou probiótico em sobrepor os efeitos do nitrato em coelhos Nova Zelândia Branco. Métodos: Quarenta e dois coelhos machos foram distribuídos ao acaso em seis tratamentos: 1) grupo controle (sem nitrato), 2) 350 ppm de nitrato, 3) 700 ppm de nitrato, 4) 700 ppm + 200 ppm de vitamina C, 5) 700 ppm + 200 ppm vitamina E + Se e 6) 700 ppm + 1000 ppm de probiótico. Foram avaliados o desempenho produtivo, as funções digestivas, hepáticas e renais além da histologia hepática e renal. Resultados: A ingestão de 350 ppm de nitrato diminuiu (p<0,05) a ingestão de água. Coelhos que receberam 700 ppm de nitrato apresentaram menor (p<0,05) ingestão de matéria seca, menor digestibilidade de nutrientes, e maior (p<0,05) ingestão de água e de nitrato, maior concentração plasmática de ureia e maiores atividades de aspartato aminotransferase (AST) e alanina aminotransferase (ALT). A adição de vitaminas C ou vitamina E + Se e probiótico melhorou (p<0,05) o consumo de ração, a digestibilidade de nutrientes e reduziram (p<0,05) a ingestão de água e de nitrato, a concentração de ureia e as atividades de AST e ALT. Conclusão: Coelhos podem tolerar até 350 ppm de nitrato, mas 700 ppm de nitrato afeta negativamente as funções digestivas, hepáticas e renais, as quais são melhoradas a partir da suplementação de vitamina C, vitamina E + Se ou ainda probiótico.

Limitaciones del IRCA como estimador de calidad del agua para consumo humano / Limitations of the Water Quality Risk Index as an estimator of quality for human consumption

RESUMEN Objetivo Analizar los resultados del Índice de Riesgo de la Calidad del Agua para Consumo Humano (IRCA) para los 116 municipios del Departamento de Cundinamarca, del año 2007 a 2013. Materiales y Métodos Información recolectada de los 116 municipios del Departamento de Cundinamarca, seleccionados y clasificados en función de los datos porcentuales del IRCA. Resultados Se observa una disminución del promedio anual del IRCA, lo cual refleja un mejoramiento de la calidad del agua entregada en el departamento; sin embargo, un 26,7% de municipios no reportan información de la zona rural y un 56,9% de los municipios reportan un IRCA superior a 5, que aunque se ubican en Riesgo Bajo, son un agua no apta para consumo humano. Conclusiones Se propone una nueva ponderación de los parámetros evaluados en el IRCA, con el fin de permitir que este índice sea más representativo del riesgo a la salud y, como estudios futuros un análisis estadístico concienzudo sobre el tamaño de la muestra que permita que los resultados obtenidos sean confiables para los tomadores de decisiones sobre el mejoramiento de la calidad del agua potable.(AU)

ABSTRACT Objective To analyze the results of the Water Quality Risk Index (IRCA) in the 116 municipalities of the department of Cundinamarca, between 2007 and 2013. Materials and Methods Information collected from the 116 municipalities of the department of Cundinamarca, selected and classified according to the percentage data retrieved by IRCA. Results A decrease of the annual IRCA average is observed, which reflects an improvement of the water quality delivered in the department. However, 26.7% of the municipalities do not report information from their rural areas, and 56.9% of the municipalities report IRCA figures over 5, which means that even though they are at low risk, they receive water unfit for human consumption. Conclusions A new weighting method for the parameters evaluated with the IRCA is proposed to make this index more representative of the risk to health. In addition, future studies should carry out a thorough statistical analysis on the size of the sample that allows the obtained results to be reliable for decision makers to improve the quality of drinking water.(AU)

Agua segura para comunidades rurales a partir de un sistema alternativo de filtración / Safe water for rural communities from an alternative filtration system

RESUMEN Objetivo Proponer un prototipo de sistema de tratamiento de agua para zonas rurales colombianas. Materiales y Métodos El prototipo consta de cuatro compartimientos en los cuales se adelantan procesos de clarificación del agua con piedra de alumbre y filtración, utilizando materiales granulares como: arenas de distinta granulometría, piedra pómez, carbón activado y gravilla. El agua problema se emuló siguiendo las características del agua encontrada en la zona rural del país y su monitoreo se realizó siguiendo la normatividad vigente en Colombia. Resultados Hubo reducción en coliformes fecales y totales del 99,9 %, turbiedad del 98 % y color del 83 %. En todos los casos los registros obtenidos permiten catalogar el agua tratada como apta para el consumo humano. El pH presentó un ligero aumento debido a la presencia de piedra pómez y otras calizas en el material filtrante, pero el valor medido, está dentro del límite máximo aceptado para agua potable. Conclusiones El sistema de tratamiento (purificación) evaluado en el presente estudio, produjo un agua apta para consumo humano a partir de agua con características promedio de zonas rurales semi-templadas del país. La tecnología propuesta es de fácil adaptación y difusión, y permite el control de enfermedades de origen hídrico en zonas desprovistas de sistemas de acueducto.(AU)

ABSTRACT Objective Propose a prototype system for safe water treatment in Colombian rural areas. Materials and Methods The prototype consists of four chambers working on a water -clarification process using alum stone, also working on a filtration processes using granular materials such as different grain sizes of sand, pumice stone, activated carbon and gravel. The water problem was emulated based on the average water features found in the countryside and its monitoring mechanism tracked the current regulations in Colombia. Results There was a reduction of the fecal and total coliform of the 99.9 %, a reduction of the 98 % of turbidity, and of an 83 % of color. In all the cases, the records obtained enable to catalog the treated water as fit for human consumption. The pH, presented a slight increment due to the presence of pumice and other limestone in the filter material, but the measured value was included under the upper limit accepted for potable water. Conclusions The treatment (purification) system evaluated in this study produced suitable water for human consumption obtained from countryside average water. The proposed technology is easy for adoption and diffusion and contributes to prevent water-borne diseases in areas without water systems.(AU)

Elaboración de una biorresina intercambiadora de cationes a partir de cáscara de plátano o guineo para eliminar metales pesados en agua contaminada / Preparation of a cation exchanger bioresin start from banana peel or guineo to remove heavy metals in polluted water

Esta investigación tuvo por objetivo obtener una bio-resina intercambiadora de cationes utilizando cáscaras de guineo o plátano, la cual reduzca la concentración de metales pesados en agua contaminada. A esta bio-resina se le realizaron pruebas fisicoquímicas: densidad seca aparente, pH y solubilidad en agua y solventes orgánicos. Se evaluó su efectividad filtrando agua contaminada con metales pesados, tales como hierro, cromo y níquel (Fe3+, Cr6+ y Ni2+), variando las condiciones de tiempo de contacto, temperatura y el tipo de cáscara. La cuantificación de la concentración de los metales en el agua filtrada se llevó a cabo por espectrofotometría visible. Se llegó a la conclusión que la bio-resina obtenida es efectiva para disminuir la concentración de metales pesados en agua, teniendo especial afinidad química por el cromo hexavalente; metal pesado que logró remover arriba del 90%. Las condiciones óptimas de operación de la bio-resina son a 30°C y 90 minutos de tiempo de contacto con la muestra. Además, las pruebas fisicoquímicas, permitieron tipificarla preliminarmente como una resina de intercambio catiónico débil con un grado de entrecruzamiento bajo.

This research aimed to obtain a cation exchange bio-resin, using plantain or banana peels, that reduces the concentration of heavy metals in contaminated water. The bio-resin underwent physico-chemical tests like apparent dry density, pH, solubility in water and organic solvents. Its effectiveness was tested by filtering contaminated water with heavy metals such as iron, chromium and nickel (Fe3+, Cr6+ y Ni2+) and by varying contact time conditions, temperature and type of peel. The measure of concentration of metals in filtered water was taken through visible spectrophotometry. We concluded that the resulting bio-resin is effective in reducing the concentration of heavy metals in water, showing special chemical affinity with hexavalent chromium, a heavy metal that was able to remove above 90%. The bio-resin optimum working conditions are 30°C and 90 minutes of contact with the sample. Also, the physico-chemical tests allowed to preliminary typify it as a weak cation exchange resin with a low degree of crosslinking.