Detection and characterization of gram-positive and gram-negative bacteria in stormwater from Quebrada del Oro at Mayagüez

Abstract

Rainwater is considered an alternative water source to mitigate the increase in water de- mand; however, due to the impact of climate change, plastic pollution and substances such as per and polyfluoroalkyl affect its quality. Likewise, runoffs reach the surface water providing greater biodiversity that can change its composition. However, this water transports a diversity of micro- organisms that can in turn adhere to different substrates like sediment particules, stones, and structures made by humans. Some microorganisms, such as members of the Enterobacteriaceae family, are commonly used as indicators of fecal contamination in surface waters. In this study, we evalu- ated the detection and quantification of Coliforms, Enterococci, Staphylococci and Actinobacteria from stormwater in Quebrada del Oro stream in Mayagüez. Water was collected in sterile bags at four sampling points across the slope near the UPRM Chemistry Building before reaching the stream and directly from the stream. Samples were plated in Tryptic Soy Agar (TSA) media and incubated at 37°C for 24-48 hours. Plate counting was performed to determine CFU/ml of water. We identified isolates from both runoff rainwater and Quebrada de Oro stream. Then, DNA extraction was performed using a microbiome DNA purification kit for q-PCR analysis. Isolates from both water samples presented Gram-negative and Gram-positive bacteria. Rapid Colilert kit anal- ysis detected the presence of E. coli in runoff water. In the Quebrada del Oro stream we also de- tected coliform bacteria. Coliforms in both samples of rainy days(stream and runoff) were higher than the other groups. Enterococci was the predominant group in the samples of drys days. Enter- obacteriaceae and Enterococci members are distinguished for being indicators of fecal contamina- tion in bodies of water such as rivers, streams and beaches.

El agua de lluvia se considera una fuente hídrica alternativa para mitigar el aumento de la demanda de agua; sin embargo, debido al impacto del cambio climático, la contaminación plástica y sustancias como el per y el polifluoroalquilo afectan su calidad. Asimismo, los escurrimientos llegan al agua superficial aportando una mayor biodiversidad que puede cambiar su composición. Sin embargo, esta agua transporta diversidad de microorganismos que pueden a su vez adherirse a diferentes sustratos como piedras, partículas de sedimento, y estructuras hechas por los humanos. Algunos microorganismos, como los miembros de la familia Enterobacteriaceae, se utilizan comúnmente como indicadores de contaminación fecal en aguas superficiales. En este estudio evaluamos la detección y cuantificación de coliformes, enterococos, estafilococos y actinobacterias en aguas pluviales de la quebrada Quebrada del Oro en Mayagüez. El agua se recogió en bolsas esterilizadas en cuatro puntos de muestreo a través de la pendiente cerca del Edificio de Química de la UPRM antes de llegar al arroyo y directamente desde el arroyo. Las muestras se sembraron en medio Agar Tríptico de Soja (TSA) y se incubaron a 37 °C durante 24 a 48 horas. Se realizó un recuento en placa para determinar UFC/ml de agua. Identificamos aislamientos tanto de escorrentía de agua de lluvia como de la quebrada de Oro. Luego, la extracción de ADN se realizó utilizando un kit de purificación de ADN de microbioma para análisis de q-PCR. Los aislamientos de ambas muestras de agua presentaron bacterias Gram negativas y Gram positivas. El análisis del kit Rapid Colilert detectó la presencia de E. coli en el agua de escorrentía. En la Quebrada del Oro también detectamos bacterias coliformes. Los coliformes en ambas muestras de días de lluvia (quebrada y escorrentía) fueron mayores que los demás grupos. Los enterococos fueron el grupo predominante en las muestras de días secos. Los miembros de Enterobacteriaceae y Enterococci se distinguen por ser indicadores de contaminación fecal en cuerpos de agua como ríos, arroyos y playas.