Modelización de la calidad del agua basada en coliformes fecales en playas de La Paloma, Rocha, Uruguay como insumo para la gestión.

Abstract

Las playas son ambientes acuáticos recreativos donde la presencia de microorganismos infecciosos derivados de la contaminación fecal puede poner en riesgo la salud de los usuarios de las playas recreativas. Para determinar la contaminación fecal en estos ambientes, se utilizan las bacterias indicadoras de contaminación fecal como coliformes totales, Escherichia coli, enterococos y en el caso de Uruguay, los coliformes fecales. El Municipio de La Paloma, ubicado al oeste de Rocha, es el principal centro turístico del departamento. En este, los usos de suelo han cambiado a lo largo del tiempo, desde ganadería y forestación, a posterior desarrollo inmobiliario, promoviendo la fijación dunar y desaparición de la zona litoral activa debido a la urbanización. Además, la disposición final de los efluentes en pozos filtrantes, comúnmente llamados “pozos negros” está permitida. Esto resulta en una amenaza importante para la calidad del agua superficial y subterránea, y en consecuencia la calidad de las playas. La aplicación de modelos estadísticos predictivos es útil para predecir la contaminación fecal en aguas recreativas, dado que minimiza el tiempo de espera en conocer los resultados de la calidad del agua con respecto a los métodos tradicionales. Particularmente, los modelos de regresión lineal múltiple (RLM) son comúnmente utilizados para predecir la dinámica de las bacterias indicadoras de contaminación fecal en playas, mientras que los modelos de bosques aleatorios o random forest (RF) son cada vez más abordados para predecir estas problemáticas. En este marco, el objetivo de la presente investigación implicó analizar la contaminación fecal histórica en las playas de Rocha; generar modelos para explicar y predecir la dinámica de los coliformes fecales en el agua marina y vertientes en las playas de La Paloma; y finalmente evaluar estos insumos como potencial herramienta de gestión. Los datos históricos de calidad bacteriológica del agua fueron obtenidos por la Intendencia de Rocha entre 2008-2009 y 2013-2017. Los muestreos en las playas de Rocha fueron realizados en el agua marina (N= 466), mientras que en playas de La Paloma fueron considerados dos sectores: agua marina (N=217) y vertientes (N=322). Los resultados confirman que ha existido una presencia generalizada de coliformes fecales en todas las playas. En el agua marina de La Paloma, el valor máximo fue 3.3 log10(UFC/100ml), con una media de 1.2 log10(UFC/100ml). Mientras que las vertientes de estas playas han estado históricamente más comprometidas, dado que se registró un valor máximo de 5.54 log10 (UFC/100ml), con una media de 2.65 log10(UFC/100ml). Las variables fisicoquímicas que mejor explicaron la contaminación fecal en este estudio, fueron la precipitación y la salinidad, en el caso del agua marina. En ambos sectores (agua marina y vertientes), la temporada alta (verano) y media (turismo), y la identidad de las playas, resultaron importantes para explicar la concentración de coliformes fecales. Los modelos predictivos tuvieron un ajuste similar a modelos de contaminación fecal en aguas recreativas desarrollados a nivel internacional, tanto en el caso de los modelos en agua marina de playas de La Paloma (RF: pseudo R2= 41.1% y RLM: R2 = 31.1%); como en los modelos en vertientes (RLM: R2= 56.5 y RF: pseudo R2= 51.9%). A partir de los resultados obtenidos en esta investigación, se generaron diferentes propuestas de gestión, como medidas de prevención que implican la colocación de cartelería informativa de la calidad del agua en distintas playas; cambios en la normativa y propuestas de ajuste de los monitoreos; así como medidas de mitigación a nivel de predio y de ordenamiento territorial utilizando a las microcuencas como unidad de gestión con el fin de atenuar los efectos de la contaminación fecal en la salud humana y ayudar a disminuir los aportes de contaminación fecal en playas de La Paloma.

Beaches are recreational aquatic environments where the presence of infectious microorganisms derived from faecal contamination can endanger the health of recreational beach users. To deter- mine faecal contamination in these environments, use fecal contamination indicator bacteria such as total coliforms, Escherichia coli, enterococci and in the case of Uruguay, fecal coliforms. The Municipality of La Paloma, located west of Rocha, is the main tourist center of the department. In this, land uses have changed over time, from livestock and forestry, a subsequent real estate devel- opment, promoting the dune fixation and disappearance of the activated coastal area due to urban- ization. Also, the final disposal of effluents in filter wells, called "black wells" is allowed. This results in a major threat to the quality of surface and groundwater, and consequently the quality of the beaches. The application of predictive estadistical models is useful to predict fecal contami- nation in recreational waters, since it minimizes the waiting time to know the results of water quality with respect to traditional methods. Particularly, multiple linear regression (RLM) models are com- monly used to predict the dynamics of bacteria that indicate fecal contamination on beaches, while random forest (RF) models are increasingly addressed to predict these problems. Within this frame- work, the objective of the present investigation involved analyzing historical fecal contamination on the beaches of Rocha; generate models to explain and predict the dynamics of faecal coliforms in seawater and slopes on the beaches of La Paloma; and finally evaluate these inputs as a potential management tool. Historical data on bacteriological water quality were obtained by the Rocha Mu- nicipality between 2008-2009 and 2013-2017. Samples on Rocha beaches were carried out in sea- water (N = 466), while in La Paloma beaches two sectors were considered: seawater (N = 217) and slopes (N = 322). The results confirm that there has been a widespread presence of fecal coliforms on all beaches. In La Paloma seawater, the maximum value was 3.3 log10 (CFU / 100ml), with an average of 1.2 log10 (CFU / 100ml). While the slopes of these beaches have historically been more compromised, since a maximum value of 5.54 log10 (CFU / 100ml) was registered, with an average of 2.65 log10 (CFU / 100ml). The physicochemical variables that best explained fecal contamination in this study were precipitation and salinity, in the case of seawater. In both sectors (seawater and slopes), the high season (summer) and middle season (tourism), and the identity of the beaches, were important to explain the concentration of fecal coliforms. The predictive models had a similar adjustment to models of fecal contamination in recreational waters developed internationally, both in the case of seawater models of La Paloma beaches (RF: pseudo R2 = 41.1% and RLM: R2 = 31.1%); as in the slope models (RLM: R2 = 56.5 and RF: pseudo R2 = 51.9%). Based on the results obtained in this research, different management proposals were generated, such as prevention measures that involve the placement of informative posters of water quality on different beaches; changes in regulations and proposals for adjustment of monitoring; as well as mitigation measures at the level of land and land use using micro-basins as a management unit in order to mitigate the effects of fecal contamination on human health and help reduce fecal contamination contributions on La Paloma beaches