La vigilancia de las aguas residuales permite detectar material genético de virus y otros microorganismos que circulan entre la población, identificar zonas de riesgo, anticipar brotes y orientar medidas de salud pública antes de que todos los casos sean visibles en los centros sanitarios. Sin embargo, sus resultados deben interpretarse junto con la vigilancia clínica y epidemiológica, porque no sustituyen a las pruebas diagnósticas ni permiten calcular por sí solos la prevalencia exacta de una infección.
La detección de virus en aguas residuales mediante análisis moleculares permite la vigilancia epidemiológica de enfermedades transmitidas por vía fecal-oral, como las causadas por virus entéricos, o virus que se excretan en las heces y orina, como es el caso del SARS-CoV-2. La detección de ARN del SARS-CoV-2 mediante técnicas moleculares en aguas residuales, alcantarillas y lodos ha demostrado su potencial como herramienta de alerta temprana y puede utilizarse como indicador epidemiológico de nuevas variantes emergentes.
Qué es la vigilancia de virus en aguas residuales
La vigilancia microbiológica en aguas residuales puede utilizarse como indicador epidemiológico para la detección de la circulación del virus en la población. Las aguas residuales nos dan mucha información sobre lo que circula entre la población, y el virus dura más en las heces que en las vías respiratorias. Va a parar a las aguas residuales y se puede detectar.
«La vigilancia de las aguas residuales constituye una herramienta muy útil de alerta rápida para anticipar la aparición de casos y permitir la rápida adopción de medidas. Aquello que se ve, o llega a los centros de atención primaria, muestra población con síntomas, pero lo que no se ve (o está en aguas residuales) es el reflejo de una población asintomática que puede excretar virus, indicadores de enfermedad. De hecho, las aguas residuales o aguas negras son una luz en medio de su oscuridad en el tema de salud, porque al detectar virus o bacterias permite saber, incluso antes de manifestarse la enfermedad, que hay un problema en la comunidad», argumentó el experto.
La información contenida en las aguas residuales está ayudando a las autoridades sanitarias a comprender dónde hay enfermedades, identificar zonas de riesgo, detectar brotes precozmente, vigilar la evolución de un patógeno y actuar como sistema de alerta temprana para las comunidades vulnerables.
Qué virus pueden detectarse
El método también se utiliza para detectar virus como el enterovirus, la hepatitis A y, más recientemente, el mpox, así como bacterias como E. coli y el cólera. Asimismo, la vigilancia de norovirus, virus de la hepatitis A, virus de la hepatitis E y rotavirus en aguas residuales es útil para evaluar su nivel de circulación en la población, así como para proporcionar información sobre los tipos o variantes circulantes.
Los siguientes pasos sugieren la vigilancia no solo de agentes microbiológicos potencialmente peligrosos para la salud pública, como son poliovirus y virus influenza, sino la búsqueda también de microorganismos resistentes a antibióticos o la presencia de drogas lícitas e ilícitas.
SARS-CoV-2 y COVID-19
Ante la situación generada por la pandemia de COVID-19 y su impacto en la salud pública en 2020, se relacionó la presencia de material genético del virus SARS-CoV-2 (causante de la COVID-19) en las aguas residuales con los casos contrastados de infección por el coronavirus. En el segundo trimestre de 2020, en España se inició la detección del material genético del virus SARS-CoV-2 en aguas residuales con el objetivo de implantar un sistema de alerta temprana epidemiológica y una red de vigilancia ambiental, para evaluar el riesgo de propagación del coronavirus a través de dichas aguas.
La vigilancia microbiológica en aguas residuales puede utilizarse como indicador epidemiológico para la detección de la circulación del virus en la población. Las experiencias previas en la utilización de esta herramienta han demostrado su sensibilidad, incluso cuando la prevalencia de la COVID-19 presenta niveles bajos en la población.
La detección de ARN del SARS-CoV-2 mediante técnicas moleculares en aguas residuales, alcantarillas y lodos ha demostrado su potencial como herramienta de alerta temprana y puede utilizarse como indicador epidemiológico de nuevas variantes emergentes.
Poliovirus y poliomielitis
Polio es el nombre abreviado de la poliomielitis, una enfermedad altamente infecciosa causada por el poliovirus. «La comunidad médica trató de entender cómo una persona que no había viajado fuera de los Estados Unidos podía contraer polio, así que en este caso se buscó intencionalmente la polio en las aguas residuales donde vivía esta persona», explicó la doctora Gloria Rey, experta en polio y asesora regional de la OPS.
La cepa de polio que contrajo el joven de Nueva York estaba relacionada con el virus debilitado contenido en la vacuna antipoliomielítica oral (OPV por sus siglas en inglés). Esto alertó a las autoridades de los bajos índices de vacunación antipoliomielítica en la zona, que entonces -gracias a la detección oportuna- montaron una rápida campaña de inmunización para evitar un brote de proporciones nacionales.
«Si el poliovirus debilitado derivado de la vacuna puede circular en poblaciones con baja cobertura de vacunación, puede mutar y convertirse en una forma que cause enfermedad y parálisis. Esto subraya la importancia de mantener una cobertura de vacunación alta», dijo la doctora Rey, haciendo hincapié en que la parálisis por polio es permanente y la única prevención es la vacuna, administrada habitualmente en tres dosis a niños menores de 5 años.
Influenza aviar
En cuanto a la detección temprana de otros virus gracias al control de las aguas residuales, el académico presentó un reciente caso de un virus causante de la gripe aviar que habría llegado al ser humano. «De manera esporádica, en enero de 2025, tuvimos un susto porque encontramos el virus en aguas residuales en seis municipios cercanos a Barcelona, con lo cual nos pusimos en contacto con las autoridades sanitarias. Sí hubo casos en humanos, por contacto con aves infectadas, pero no fue grave», explicó.
De hecho, la Organización Mundial de la Salud, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura y la Organización Mundial de Sanidad Animal confirmaron que se han detectado virus de influenza aviar H5 en aves y mamíferos en todos los continentes, excepto Oceanía.
Cómo se detectan los virus en el agua residual
La monitorización consiste en la toma de muestras en el agua de entrada de las depuradoras (antes de su tratamiento). Posteriormente, las muestras se transportan, con todas las medidas de seguridad, a 3 laboratorios vinculados a los centros de investigación y tecnológicos de referencia (2 de ellos altamente especializados y vinculados al mundo universitario).
La cuantificación de los rastros genéticos del SARS-CoV-2 se hace mediante la amplificación del ARN presente en las muestras con un método donde se analiza la concentración del ARN viral mediante PCR cuantitativa. Los resultados se tienen en 48 horas.
Dichas experiencias previas se realizaron, tanto para obtener información sobre los riesgos para los trabajadores en contacto con las aguas residuales, como para comprobar su eficacia en la detección de material genético de SARS-CoV-2 en aguas residuales, y su posible utilización como sistema complementario a la vigilancia sanitaria de los pacientes afectados por la COVID-19.
Etapas principales del análisis
- La monitorización consiste en la toma de muestras en el agua de entrada de las depuradoras (antes de su tratamiento).
- Posteriormente, las muestras se transportan, con todas las medidas de seguridad, a 3 laboratorios vinculados a los centros de investigación y tecnológicos de referencia.
- La cuantificación de los rastros genéticos del SARS-CoV-2 se hace mediante la amplificación del ARN presente en las muestras con un método donde se analiza la concentración del ARN viral mediante PCR cuantitativa.
- Los resultados se tienen en 48 horas.
La componente de investigación del proyecto catalán es homologable y posiciona Cataluña entre las iniciativas más avanzadas de los países europeos en este ámbito, tal como se deduce de la información aportada en las reuniones de la «Surveillance of Covidien-19 virus in Wastewater: Where we stand» donde se ha constatado que es posible hacer detección avanzada del SARS-CoV-2 a partir del análisis de las aguas residuales y, al mismo tiempo, la necesidad de hacer investigación para estandarizar los métodos con el objetivo de que los resultados sean fiables.
Qué información aportan los resultados
Los resultados de los últimos meses, y que ahora se abren a la ciudadanía después de calibrar la metodología, se han puesto al servicio del Departamento de Salud para la toma de decisiones y medidas durante los últimos meses de la pandemia, buscando la detección precoz de la circulación del virus en áreas determinadas y como un indicador adicional de la evolución y tendencias de la circulación del virus en las diferentes comarcas de Cataluña.
La evolución temporal muestra un aumento del número de EDARs en que los genes virales no sólo son detectables, sino que incrementan hasta concentraciones elevadas (verde → amarillo → naranja → rojo). Esto indica un aumento en la circulación del virus entre la población asistida por estas EDARs y que, desgraciadamente, coincide con la evolución de la pandemia en el país.
«La información contenida en las aguas residuales está ayudando a las autoridades sanitarias a comprender dónde hay enfermedades, identificar zonas de riesgo, detectar brotes precozmente, vigilar la evolución de un patógeno y actuar como sistema de alerta temprana para las comunidades vulnerables», indicó la doctora Emilia Cain, consultora sobre inmunizaciones de la OPS.
El ejemplo de Cataluña
Recientemente se ha abierto al público la plataforma que informa de la presencia y las oscilaciones de rastros genéticos del virus SARS-CoV-2 a las aguas residuales de entrada de varias depuradoras catalanas. Con controles analíticos llevados a cabo en un total de 56 depuradoras catalanas que sanean el 80% de las aguas residuales generadas en Cataluña, el Departamento de Salud y el PROCICAT disponen de una variable más a la hora de tomar decisiones para reducir la propagación del coronavirus.
Cabe destacar que al inicio del despliegue de la red sólo se detectaban concentraciones elevadas en aquellas EDARs que asistían las poblaciones de Lleida y Fondarella, coincidiendo con el brote de principios de Julio en el Segrià y el Pla d'Urgell. Ya desde mediados de agosto se pudo ver claramente el incremento de las concentraciones en la mayoría de EDARs de la provincia de Barcelona (sobre todo en el área metropolitana) y algunas de las EDARs de la provincia de Girona, especialmente en localidades costeras con gran afluencia de turismo estival.
Las últimas análisis (Octubre) muestran concentraciones elevadas en la mayoría de EDARs monitorizadas, lo que indica una circulación alta y sostenida del virus entre la población asistida. La figura muestra la evolución temporal de las concentraciones de los restos génicas del virus SARS-CoV-2 en las 56 EDARs monitorizadas desde el inicio del programa de vigilancia.
| Indicador | Valor o descripción |
|---|---|
| Depuradoras monitorizadas | 56 EDARs |
| Cobertura territorial | 80% de las aguas residuales generadas en Cataluña |
| Resultado analítico | 48 horas |
| Límite de detección | ≤ 102 copias/L, es decir, 100 copias/L |
| Concentración muy elevada | ≥ 105 copias génicas por litro de agua residual, es decir, (≥ 100.000 copias/L) |
El código de colores indica la concentración de los genes virales por litro de agua residual y va desde el color verde, para concentraciones por debajo del límite de detección (≤ 102 copias/L, es decir, 100 copias/L), el color rojo, que indica concentraciones muy elevadas (≥ 105 copias génicas por litro de agua residual, es decir, (≥ 100.000 copias/L).
Ventajas para la salud pública
La vigilancia de las aguas residuales permite observar colectivamente la circulación de un patógeno sin depender únicamente de que las personas desarrollen síntomas, acudan a un centro sanitario y se sometan a una prueba. De esta forma nos podemos anticipar semanas antes de que haya casos, podemos detectar que un virus circula.
Esto permite orientar las intervenciones y prepararse para diversos brotes futuros. Mientras tanto, el uso de la vigilancia de las aguas residuales está ayudando a las autoridades sanitarias a orientar las intervenciones y a prepararse para diversos brotes futuros.
Los datos recogidos mediante el análisis de las aguas residuales están mejorando la preparación de los sistemas de salud y, en última instancia, se utilizan para apoyar la toma de decisiones en materia de salud pública, con lo que se están salvando vidas.
Detección precoz y seguimiento de tendencias
Los resultados han de ser analizados con las precauciones adecuadas y con conocimientos en la materia, pues la cuantificación de la presencia de SARS-CoV-2 en el agua residual se ve afectada por múltiples factores, como son las precipitaciones, el momento de la recogida de las muestras, o los vertidos extraordinarios, entre otros muchos.
La experiencia adquirida ha servido para conocer la contribución real de la Sanidad Ambiental a la gestión de la pandemia, destacando su utilidad como herramienta de alerta temprana y de observación de tendencias epidemiológicas, aunque no como criterio absoluto para extraer conclusiones sobre la prevalencia de la COVID-19 en la población y la toma de decisiones.
Complemento, no sustituto, de la vigilancia clínica
Según recomendaciones de la Unión Europea, el control de las aguas residuales supone un enfoque complementario e independiente de las estrategias de vigilancia clínica de la COVID-19, pero nunca un sustituto. El intercambio de información y cooperación entre países que han desarrollado eficazmente métodos de detección y seguimiento del virus en aguas residuales servirá para crear estrategias de control comunes frente a futuras amenazas que susciten preocupación.
En enero de 2023, la Organización Mundial de la Salud (OMS) incluyó la mejora de la vigilancia de las aguas residuales humanas como una de las recomendaciones para mejorar la notificación de los datos de vigilancia del SARS-CoV-2 con el fin de detectar, evaluar y controlar las variantes emergentes y comprender mejor la carga de la COVID-19 en todas las regiones.
Riesgos de las aguas residuales no tratadas
Las aguas residuales que no se gestionan de la manera adecuada representan un serio riesgo para la salud humana: contienen distintos contaminantes que causan enfermedades y afectan la calidad de vida. Las aguas residuales son siempre vistas como una amenaza para el medio ambiente, pero debemos tener en cuenta también los efectos de las aguas residuales en la salud humana ya que representan una gran amenaza si no se gestionan adecuadamente.
Estos contaminantes pueden ingresar al cuerpo humano a través del consumo de agua contaminada y, también, mediante la exposición dérmica o la inhalación de vapores tóxicos. Cuando esto sucede, y como consecuencias de las aguas residuales contaminadas las personas pueden sufrir distintas patologías agudas y crónicas.
Contaminantes presentes en las aguas residuales
- Patógenos: Pueden contener bacterias, virus, protozoos y helmintos.
- Sustancias químicas: Las aguas residuales industriales pueden contener metales pesados (como plomo, mercurio y cadmio), compuestos orgánicos (como benceno y cloroformo) y productos farmacéuticos que pueden ser tóxicos para los humanos.
- Nutrientes: Altos niveles de nitrógeno y fósforo en las aguas residuales pueden provocar la eutrofización de los cuerpos de agua, un proceso por el cual se incrementa la concentración de estos nutrientes y ello conduce a un aumento desproporcionado del crecimiento de plantas acuáticas y algas.
- Contaminantes emergentes: Microplásticos, productos químicos perfluorados (PFAS) y otros compuestos persistentes que pueden causar efectos adversos para la salud a largo plazo.
Eso tiene efectos negativos en la calidad del agua y en la salud del ecosistema acuático, dado que se liberan toxinas dañinas. Las aguas residuales sin tratar (o inadecuadamente tratadas) representan una seria amenaza para la salud humana porque los contaminantes son causantes de enfermedades.
Enfermedades relacionadas con aguas residuales contaminadas
Enfermedades gastrointestinales
El consumo de aguas residuales contaminadas con bacterias, virus y parásitos puede causar enfermedades gastrointestinales agudas, que se manifiestan con síntomas como diarrea, vómitos, náuseas, dolor abdominal y fiebre. Las enfermedades más comunes transmitidas por el agua incluyen:
- Cólera: Causada por la bacteria Vibrio cholerae, que provoca diarrea acuosa grave y suele llevar a la deshidratación rápida y a la muerte si no se trata adecuadamente.
- Hepatitis A: Un virus que afecta al hígado y provoca síntomas como fatiga, náuseas, fiebre y dolor abdominal.
- Gastroenteritis: Una inflamación del tracto gastrointestinal causada por diversos agentes infecciosos, como rotavirus, norovirus y E. coli, que se transmiten a través del agua contaminada.
Otras enfermedades infecciosas
Las aguas residuales también pueden transmitir enfermedades infecciosas más graves si contienen patógenos como bacterias, virus y parásitos. Algunas de las enfermedades infecciosas asociadas con aguas residuales contaminadas incluyen:
- Fiebre tifoidea: Causada por la bacteria Salmonella typhi, que provoca fiebre alta, dolor de cabeza, dolor abdominal y erupción cutánea.
- Leptospirosis: Una enfermedad bacteriana transmitida por la orina de animales infectados que puede provocar fiebre, dolores musculares, ictericia y daño renal.
- Amebiasis: Causada por el parásito Entamoeba histolytica, que provoca disentería amebiana con diarrea sanguinolenta y dolor abdominal intenso.
Problemas respiratorios
Además de las enfermedades transmitidas por el agua, las aguas residuales también pueden liberar contaminantes químicos volátiles que pueden afectar el sistema respiratorio humano. La exposición crónica a vapores tóxicos presentes en aguas residuales contaminadas puede provocar:
- Irritación respiratoria: Síntomas como tos, dificultad para respirar, congestión nasal y dolor de garganta.
- Asma y alergias: La exposición a alérgenos en aguas residuales, como esporas de moho y partículas orgánicas, puede desencadenar o empeorar condiciones asmáticas y alérgicas.
Impactos crónicos
Además de las enfermedades agudas, la exposición prolongada a contaminantes en aguas residuales puede causar problemas de salud crónicos a largo plazo, incluyendo:
- Cáncer: La presencia de carcinógenos en aguas residuales, como metales pesados y compuestos orgánicos persistentes, aumenta el riesgo de desarrollar varios tipos de cáncer, como cáncer de riñón, hígado y vejiga.
- Trastornos endocrinos: La exposición a disruptores endocrinos presentes en aguas residuales puede interferir con el sistema hormonal humano y contribuir al desarrollo de enfermedades como la diabetes y los trastornos reproductivos.
- Problemas neurológicos: Algunos contaminantes presentes en aguas residuales, como metales pesados y solventes orgánicos, pueden tener efectos neurotóxicos y contribuir al desarrollo de enfermedades neurodegenerativas.
Limitaciones y factores que afectan la interpretación
Aunque la vigilancia de las aguas residuales en Estados Unidos y Canadá aumentó exponencialmente durante la pandemia de COVID-19, el resto de la Región de las Américas sigue rezagada en el uso del método. «Existen retos obvios, incluidos los costos restrictivos y la logística compleja», explicó la doctora Rey, «y por el momento la vigilancia de las aguas residuales se lleva a cabo en la mayoría de los países en función de sus necesidades por instituciones más pequeñas.»
La cuantificación de la presencia de SARS-CoV-2 en el agua residual se ve afectada por múltiples factores, como son las precipitaciones, el momento de la recogida de las muestras, o los vertidos extraordinarios, entre otros muchos. La necesidad de hacer investigación para estandarizar los métodos tiene como objetivo que los resultados sean fiables.
La vigilancia ambiental muestra la circulación de material genético o de un microorganismo en una zona servida por una red de saneamiento, pero no identifica necesariamente a cada persona infectada. La experiencia adquirida ha servido para conocer la contribución real de la Sanidad Ambiental a la gestión de la pandemia, destacando su utilidad como herramienta de alerta temprana y de observación de tendencias epidemiológicas, aunque no como criterio absoluto para extraer conclusiones sobre la prevalencia de la COVID-19 en la población y la toma de decisiones.
Tratamiento y prevención de riesgos
Para proteger la salud pública frente a los riesgos que provocan las aguas residuales, se deben implementar varias medidas:
- Tratamiento de las aguas residuales: Los sistemas de tratamiento son elementales para poder eliminar patógenos, nutrientes y sustancias químicas antes de la descarga o reutilización del agua.
- Educación y concientización: Se debe informar a la población sobre los riesgos del uso de aguas residuales no tratadas y promover prácticas de higiene adecuadas.
- Control de fuentes de contaminación: También es importante regular y controlar las descargas industriales para prevenir la contaminación de aguas residuales con sustancias tóxicas.
- Uso seguro del agua: Es vital promover el uso seguro del agua para beber, cocinar y lavar, especialmente en áreas donde las fuentes de agua están contaminadas.
Por eso, es tan importante implementar un tratamiento y depuración de aguas residuales, como también, educar a la población para que lleve a cabo prácticas de higiene adecuadas. Si el poliovirus debilitado derivado de la vacuna puede circular en poblaciones con baja cobertura de vacunación, puede mutar y convertirse en una forma que cause enfermedad y parálisis.
Desarrollo de sistemas integrados de vigilancia
Tras la pandemia de COVID-19 y según las directrices de instituciones como la Agencia Europea para la Prevención y el Control de Enfermedades (ECDC) y la Comisión Europea, la cual ha creado un Observatorio dedicado a la vigilancia ambiental de las aguas residuales, parece haberse instaurado globalmente la creación de sistemas integrados basados en esta vigilancia sistemática de las aguas residuales.
En el segundo trimestre de 2020, en España se inició la detección del material genético del virus SARS-CoV-2 en aguas residuales con el objetivo de implantar un sistema de alerta temprana epidemiológica y una red de vigilancia ambiental, para evaluar el riesgo de propagación del coronavirus a través de dichas aguas. Esto estuvo enmarcado en el proyecto VATar COVID-19, basado en la vigilancia microbiológica en aguas residuales como indicador epidemiológico para un sistema de alerta temprana y detección precoz de SARS-CoV-2, impulsado por el Ministerio para la Transición Ecológica y Reto Demográfico (MITECO) junto al Ministerio de Sanidad (MSAN).
Durante 2020 y 2021, en la mayoría de Comunidades Autónomas (CC. AA.), se desarrollaron proyectos propios locales. De cara a recoger y centralizar todos los datos obtenidos a nivel nacional, el MSAN preparó las bases para crear y desarrollar un sistema de información donde se recogieran los resultados de SARS-CoV-2 de la vigilancia de las aguas residuales en primera instancia, pero diseñado para ser capaz de compilar información de otros patógenos que dicha vigilancia pueda resultar significativo en materia de salud pública y clínica.
Pero el aumento de la atención sobre esta técnica, añadió, representa una oportunidad para la región en el desarrollo de la epidemiología basada en las aguas residuales. «Los datos recogidos mediante el análisis de las aguas residuales están mejorando la preparación de los sistemas de salud y, en última instancia, se utilizan para apoyar la toma de decisiones en materia de salud pública, con lo que se están salvando vidas», concluyó la doctora Rey.
Análisis PCR de agua residual por el laboratorio I+D+i de Promedio
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