estudos, pesquisa e capacitaÇÃo. produÇÃo mais limpa em saneamento plano de segurança da Água...

ESTUDOS, PESQUISA E CAPACITAÇÃO

PRODUÇÃO MAIS LIMPA EM SANEAMENTO

• Plano de Segurança da Água • Reuso de Águas Residuárias• Reaproveitamento de Lodo de Esgoto• Tecnologias de Tratamento

PESQUISA E DESENVOLVIMENTO

ESTUDOS, PESQUISAS E CAPACITAÇÃO

MICROBIOLOGIA SANITÁRIA

• Indicadores BacteriológicosColiformes totais e termotolerantesE.coliEnterococos

• Pesquisa de Patógenos – Significado Ambiental

• Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico Ferramenta para Tomadores de Decisão

REDE DE LABORATÓRIOS DE REFERÊNCIA EM MICROBIOLOGIA APLICADA AO SANEAMENTO AMBIENTAL

Subrede Saneamento - Microrganismos Patôgenicos

Período: Novembro de 2007 a Junho de 2010

Rede PROSAB Microbiologia para o Saneamento Básico

OBJETIVO DA REDE

Constituir uma Rede de Laboratórios de Referência visando dotar o país de infra-estrutura em Microbiologia Aplicada ao Saneamento Ambiental

• Pesquisar, desenvolver e validar métodos analíticos: baixo custo e pequena complexidade

• Desenvolver e disponibilizar Protocolos (POPs) de métodos microbiológicos clássicos e avançados

• Estabelecer indicadores microbianos confiáveis para melhor avaliar a qualidade sanitária ambiental

• Capacitação de pesquisadores e profissionais da área de saneamento

Instituições Participantes da Encomenda MCT/FINEP e Projetos Aprovados

INSTITUIÇÃO PROJETO

Dept. Microbiologia, Instituto de Ciências Biomédicas, USP – Lab. Virologia

Vírus entéricos humanos em água e resíduos sólidos

Dept. de Prática de Saúde Pública, Faculdade de Saúde Pública, USP – Lab. Saúde Pública em Saneamento Ambiental

Detecção e genotipagem de Aeromonas, Cryptosporidium e Giardia em amostras ambientais

Dept. Análises Ambientais, Companhia Ambiental do Estado de São Paulo – Lab. Microbiologia e Parasitologia

Risco Microbiológico Associado à Água de Reuso e Lodo de Esgoto: Subsídios para a Regulamentação de Critérios Microbiológicos.

Dept. Engenharia Hidráulica e Saneamento, Escola de Engenharia de São Carlos, USP – Lab. Processos Biológicos

Desenvolvimento, Consolidação e Aplicação de Técnicas Cromatográficas e Microbiológicas para Monitoramento de Reatores.

Dept. Engenharia Sanitária e Ambiental (DESA), Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais – Lab. Microbiologia

Consolidação de técnicas para caracterização e quantificação de microrganismos em Sistemas de Tratamento de Efluentes líquidos

Dept. Microbiologia Geral, Instituto de Microbiologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro –

Desenvolvimento de estratégias polifásicas para biorremediação e monitoramento de solos contaminados por resíduos sólidos urbanos

Dept. Microbiologia, Instituto de Ciências Biomédicas, USP – Lab. Microbiologia Ambiental

Dept. Genética, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal do Pará.

Desenvolvimento e validação de técnicas de análise biofilmes e de isótopos estáveis para o setor de saneamento - SIPFILME

RESUMO

Microrganismo

MATRIZ / LABORATÓRIOS

Efluente Líquido Lodo de Esgoto

ICB/USPa FSP/USP CETESBb ICB/USP FSP/USP CETESB

Indicadores X X

A. hydrophilla X X

Giardia X X X X

Cryptosporidium X X X X

Enterovirus X X

Adenovirus X X

Virus da HepatiteA X X

Rotavirus X X

Ovos viáveis Ascaris X X

a. ETE A – esgoto bruto e tratadob. Bruto e tratado

ETEs ESTUDADAS – Efluentes Líquidos

PONTOS DE COLETA TIPO DE TRATAMENTO

ETE ALodo ativado convencional, filtração (cesto, areia/antracito e cartucho 1 micron) e desinfecção com cloro

Reator anaeróbico de fluxo ascendente, sistema aeróbio MBBR, adição de cloreto férrico antes da decantação, e desinfecção com cloro

ETE CLodo ativado convencional, filtração (filtro cesto, filtro areia/antracito) desinfecção com cloro

ETE D LAN / LF / Maturação / Filtro de pedra

AmostragemEfluentes Líquidos:• Período: Fevereiro a Dezembro de 2009• Frequência: Bimestral• Esgoto bruto e tratado • Total de amostras: 24 esgoto bruto e 24

esgoto tratado

E.coli

Enterococos

C.perfringens

Fagossomáticos

Fagos F-specificos

103 104 105 106 107 108 100 101 102 103 104 105 106

Indicadores#/100mL

100 102 104 106 108

Patógenos#/100L

Enterovirus

Giardia

Cryptosporidium

Ascaris

100 101 102 103 104 105

Concentração (log 10) esgoto bruto Concentração (log 10) esgoto tratado

ETE C – Esgoto bruto

1,E+03

1,E+04

1,E+05

1,E+06

1,E+07

CTt E.coli Enterococos C.perfringens Fagos som Fagos F esp

4,E+06 5,E+06

1,E+06

2,E+053,E+05

1,E+04NC

ETE C – Esgoto tratado

2290 23601159

463 542

ETE D – Esgoto bruto

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

1,0E+08

3,9E+07 2,5E+07

5,9E+06

3,8E+05

1,5E+06

1,2E+05

ETE D – Esgoto tratado

2188 1493849

Turbidez

Enterovírus - Esgoto bruto

ETERESULTADOS (UFP/L)

Concentração mínima

Concentração máxima

Média Geométrica

A 1 117 16,4

B 3 543 18,1

C 4 189 37,7

D 0,5 239 19,3

Enterovírus - Esgoto tratado

ETENúmero (%)

amostras positivas

RESULTADOS (UFP/L)

A 3 (50) <0,025 0,7

B 2 (33) <0,025 1

C 4 (67) <0,025 0,8

D 2 (33) <0,025 0,05

ETE Cistos/L (Média Geométrica)Esgoto Bruto Esgoto Tratado

A 3,3x103 18,5B 1,0x103 5,8C 3,9x103 3,3D 9,3x103 0,06

PROTOZOÁRIOS – Giardia sp

Protozoários

ABC Barueri M.Alto

Cryptosporidium sp – esgoto bruto

Ovos viáveis de Ascaris spEsgoto bruto

Número (porcentagem) de

amostras positivas

RESULTADOS (ovos viáveis/L)

A 5 (83) <0,2 1,4

B 2 (33) <0,2 0,5

C 5 (83) <0,2 3,4

LODO DE ESGOTO

ETEs Estudadas – Lodo de Esgoto

ETEProcesso de tratamento

Q* Atual (L/s)

Lodo gerado (ton/dia)

Adiciona ao processo de condicionamento

Idade lodo

Tempo detenção digestor

Fase líquida Fase sólida Cal FeCl3 Polímero dia dia

1Lodo ativado convencional

Digestor e filtro prensa

7000 300 - Sim Sim 5 19

2Lodo ativado convencional

Digestor e filtro prensa

750 37 Sim Sim - 6 60

Lodo ativado alimentação escalonada e

em nível secundário

Flotadores seguidos de filtro prensa

2300 88 Sim Sim - 6

4 Filtro biológico

Digestor, centrífuga e

leito de secagem (15

110 7 - - Sim 10,5

Lagoas Aeradas de

Mistura Completa / Lagoas de

Sedimentação.

Centrífuga e secagem ao ar > 40 dias

em leiras com

revolvimento

900 28 - - Sim 4-5

6Lodo ativado com aeração prolongada

Prensa desaguador

a125 10-12 - - Sim 20

Amostragem – Lodo de Esgoto Tratado

2009: Seis campanhas de amostragem bimestrais, seis diferentes ETEs, ESP

Coleta em potes de poliestireno estéreis Transporte sob refrigeração e análise no prazo

máximo de 24 horas após a coleta

Concentrações de enterovirus (UFP/gST) obtidas por ETE

Média e desvio padrão das porcentagens de recuperação de enterovírus em lodo de esgoto

ETEs Média Desvio Padrão1 15,6 19,12 18,0 29,13 12,2 7,94 13,4 15,05 6,1 3,36 9,5 6,6

Vírus Entéricos – Porcentagem de Amostras Positivas

Diversidade de Vírus Entéricos Isolados em Lodo de Esgoto

Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico AQRM

Grupo de Trabalho:CETESB: Maria Inês Z. Sato e Elayse M. HachichFSP / USP: Maria Tereza P. Razzolini e Adelaide NardocciEACH / USP: Marcelo Laureto

Aplicação dos dados obtidos no projeto e dados pretéritos da ETE do ABC para a AQRM para diferentes cenários exposição à águas de reúso e lodo de esgoto

AVALIAÇÃO DE RISCO POR ENTEROVÍRUS NA APLICAÇÃO DE LODO

DE ESGOTO NA AGRICULTURA

Maria Inês Z. Sato1, Maria Tereza P. Razzolini2, Adelaide C. Nardocci2, Elayse M. Hachich1, Maria

Inés J. N. Gonzales3, Marcelo S. Lauretto4

1 CETESB, 2 FSP/SP, 3UNAM, México, 4EACH/USP

VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.

Materiais e MétodosAvaliação Quantitativa de Risco Microbiológico

• Cenário 1: Ingestão direta

• Cenário 2: Ingestão de lodo incorporado no solo (lodo/solo)

Taxas de aplicação: 2, 5, 10, 15, 20 e 30ton/ha

• Taxas de ingestão – adultos, área externa mínima de 50mg/dia (LaGoy, 1987) máxima de 480mg/dia (Hawley, 1985)

Resultados

Concentração média observada nas amostras

2,23 UFP/g

Recuperação média 17,24%

Concentração média corrigida 12,96 UFP/g

Percentil 95% das concentrações corrigidas obtidas através das simulações

546,42 UFP/g

Resultados

Cálculo do risco diário e anual de infecção, considerando ingestão de 50mg/dia e 480 mg/dia de lodo*

Ingestão 50mg/dia Ingestão 480mg/dia

Risco Diário Risco Anual Risco Diário Risco Anual

1,29E-3 (4,71E-2) 2,56E-2 (6,19E-1) 1,22E-2 (2,70E-1) 2,17E-1 (9,98E-1)

*Concentração média de Enterovírus (Percentil 95%)

Resultados Cálculo do risco diário e anual de infecção, considerando ingestão de 50 e 480mg/dia de mistura solo/lodo, para diferentes taxas de aplicação

Taxa Aplic. (ton/ha)

Ingestão 50mg/dia Ingestão 480mg/dia

Risco Diário Risco Anual Risco Diário Risco Anual

21,30E-6

(5,15E-5)2,59E-5

(1,03E-3)1,24E-5

(4,94E-4)2,49E-4

(9,83E-3)

53,24E-6

(1,29E-4)6,48E-5

(2,57E-3)3,11E-5

(1,23E-3)6,22E-4

(2,44E-2)

106,48E-6

(2,57E-4)1,30E-4

(5,14E-3)6,22E-5

(2,46E-3)1,24E-3

(4,81E-2)

159,73E-6

(3,86E-4)1,95E-4

(7,69E-3)9,34E-5

(3,68E-3)1,87E-3

(7,11E-2)

201,30E-5

(5,15E-4)2,59E-4

(1,02E-2)1,24E-4

(4,90E-3)2,49E-3

(9,36E-2)

301,95E-5

(7,71E-4)3,89E-4

(1,53E-2)1,87E-4

(7,32E-3)3,73E-3

(1,37E-1)

Conclusão• Os valores de risco estimados utilizando-se as

concentrações de Enterovírus correspondentes ao percentil 95% foram elevados e são relevantes na definição de padrão de referência para exposição ocupacional da aplicação de lodos de esgoto na agricultura uma vez que objetivo é limitar o risco para os indivíduos mais expostos.

ConsideraçõesEstudos futuros devem considerar:• a eficiência de barreiras de proteção, como

utilização de equipamentos de proteção individual, técnicas de aplicação, treinamento técnico dos trabalhadores dentre outros; as quais podem reduzir a exposição e, portanto os riscos.

• outros genêros de vírus entéricos considerados na Resolução CONAMA 375/2006 (Brasil 2006) incluindo o Adenovírus considerado um indicador de contaminação viral devido a sua maior resistência às condições ambientais

REUSO DE AGUA NA AGRICULTURA

Consumo de vegetais crus

QMRA - REUSO DE AGUA - CENÁRIOS

Vias de exposição

Consumo de vegetais crus irrigados com água de reúso

Limpeza de ruas

Irrigação de jardins

Exposição de trabalhadores na agricultura

Patógenos de interesse:

Giardia lambia

Ascaris lumbricoides

Cryptosporidium parvum

Enterovirus

População exposta:

Crianças < 10 anos e adultos

Crianças < 10 anos em área rural e agricultores

Vegetais consumidos crusAlfaceCebola

CenouraTomate

MorangoAgrião

QMRA - REÚSO DE AGUA - DADOS

d = WWCpat x REtrat x Vveg x IRch x RElav x f

Cryptosporidium Giardia Enterovirus Ascaris

cistos/L cistos/L UFP/L ovos viáveis/L

Média 33 4376 21 1.5

Redução Tratamento* (log) 2 2.5 2 2 tomate agrião cenoura cebola morango alface

água retida* mL/100g 0.36 13.5 5 5 10.8 10.8

Freq dias 150 52 104 20 24 150

Cultivo Frequência consumo (d/ano)

Alface 150 d/ano (WHO, 2006; Shuval, 1997)

Cebola 20 d/a (WHO, 2006)

Cenoura 2 x semana i.e 104 d/ano

Tomate 150 d/ano

Morango 2 x semana x 3 meses i.e 24 d/ano

Agrião 52 d/ano i.e 1 vez x semana

* Dados obtidos da literatura

QMRA - REÚSO DE ÁGUA - DADOS

Cultivo

Consumo de cultivo x grupos etários*

1-4a 5-9a 10-14a 30-39a >60a

tomate g/d 60.4 74 80.6 81.3 117.8

agrião g/d 11.5 22.1 28 46.5 47.2

cenoura g/d 101.5 134.1 157.4 156.8 169.4

cebola g/d 101.5 134.1 157.4 156.8 169.4

morango g/d 60.4 74 80.6 81.3 117.8

alface g/d 11.5 22.1 28 46.5 47.2

Barreiras para redução de risco (log)

Cryptosporidium Giardia Enterovirus Ascaris

Redução Tratamento 2 2.5 2 2

Redução Lavagem (colheita) 1 1 1 1

Redução Lavagem (consumo) 1 1 1 1

* Fonte: EPA, 2009

Modelo exponencial Pin = 1− e(-r x d)

Modelo β-PoissonPin ≈ 1 – [1 + d/β]-α

Pin ≈ 1 – [1 + (d/N50)(21/α –

1)]-α

d = dose diáriar, α, β, N50 = parâmetros dos modelos

Patógeno

QMRA - REÚSO DE ÁGUA – CÁLCULO DE DOSE

Pin = probabilidade de infecção pppd (por pessoa por dia)

Piny = probabilidade de infecção pppa (por pessoa por ano)

Piny = 1 – (1 – Pin)n n ~ Frequência de exposição

QMRA - MODELOS DOSE-RESPOSTA

Giardia lambia

Exponencial r = 0.0199 Rose & Gerba (1991)

Cryptosporidium parvum

Exponencial r = 0.0042 Dupont et al (1995)

Ascaris lumbricoides

Beta-Poisson α = 0.104 β = 1.096 Navarro et al (2009)

Enterovirus

Echovirus 12Beta-Poisson α = 0.374 β = 186.69 Schiff et al (1984); Regli et al (1991)

QMRA - REUSO DE ÁGUA - RESULTADOS

Cultivo

Probabilidade de infecção (risco) anual c/tratamento para Cryptosporidium parvum

1-4a 5-9a 10-14a 30-39a >60a

tomate 4.52E-05 5.54E-05 6.03E-05 6.08E-05 8.82E-05

agrião 1.12E-04 2.15E-04 2.72E-04 4.52E-04 4.59E-04

cenoura 7.31E-04 9.66E-04 1.13E-03 1.13E-03 1.22E-03

cebola 5.95E-03 7.85E-03 9.21E-03 9.18E-03 9.91E-03

morango 2.17E-04 2.66E-04 2.90E-04 2.92E-04 4.23E-04

alface 2.58E-04 4.96E-04 6.28E-04 1.04E-03 1.06E-03

Cultivo

Probabilidade de infecção (risco) anual c/tratamento para Giardia lambia

1-4a 5-9a 10-14a 30-39a >60a

tomate 9.05E-03 1.11E-02 1.21E-02 1.22E-02 1.76E-02

agrião 2.22E-02 4.23E-02 5.33E-02 8.69E-02 8.82E-02

cenoura 1.37E-01 1.77E-01 2.04E-01 2.03E-01 2.18E-01

cebola 2.79E-02 3.67E-02 4.29E-02 4.27E-02 4.61E-02

morango 4.27E-02 5.20E-02 5.65E-02 5.70E-02 8.15E-02

alface 5.06E-02 9.49E-02 1.19E-01 1.89E-01 1.92E-01

QMRA - REUSO DE AGUA RESIDUAL - RESULTADOS

Cultivo

Probabilidade de infecção (risco) anual c/tratamento para Enterovirus (Echovirus 12)

1-4a 5-9a 10-14a 30-39a >60a

tomate 1.37E-05 1.68E-05 1.83E-05 1.85E-05 2.68E-05

agrião 3.40E-05 6.53E-05 8.27E-05 1.37E-04 1.39E-04

cenoura 2.22E-04 2.93E-04 3.44E-04 3.43E-04 3.71E-04

cebola 4.27E-05 5.64E-05 6.62E-05 6.60E-05 7.13E-05

morango 6.59E-05 8.07E-05 8.79E-05 8.86E-05 1.28E-04

alface 7.84E-05 1.51E-04 1.91E-04 3.17E-04 3.22E-04

Cultivo

Probabilidade de infecção (risco) anual c/tratamento para Ascaris lumbricoides

1-4a 5-9a 10-14a 30-39a >60a

tomate 4.64E-05 5.69E-05 6.19E-05 6.25E-05 9.05E-05

agrião 1.15E-04 2.21E-04 2.80E-04 4.64E-04 4.71E-04

cenoura 7.51E-04 9.92E-04 1.16E-03 1.16E-03 1.25E-03

cebola 1.44E-04 1.91E-04 2.24E-04 2.23E-04 2.41E-04

morango 2.23E-04 2.73E-04 2.97E-04 3.00E-04 4.34E-04

alface 2.65E-04 5.09E-04 6.45E-04 1.07E-03 1.09E-03

CAPACITAÇÃO - CURSOS• Fundamentos de técnicas moleculares aplicadas ao saneamento

ambiental – FSP /USP• Curso Básico de Culturas celulares – ICB / USP

CETESB• Controle de qualidade analítica em laboratórios de análises

microbiológicas de água• Técnicas de análise microbiológica da água: membrana filtrante -• Interpretação da Norma ABNT NBR ISO 17025• Análises de Giardia sp e Cryptosporidium sp em amostras de água • Detecção e quantificação de ovos viáveis de Ascaris sp em esgoto

bruto e tratado • Introdução a Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico

Rede PROSAB Microbiologia para o Saneamento Básico

• 74 Procedimentos Descritos: 36 da área de Saneamento

• 11 Documentos Básicos

Coordenador: Prof. René Schneider – ICB / USPSub coordenadora: Dra . Maria Inês Z. Sato - CETESB

http://www.prosabmicrobiologia.org.br/

http://www.cws.msu.edu/ic-sewage/

DESAFIOS

• Capacitação de laboratórios na área ambiental e de saneamento para pesquisa de patógenos

• Uso da ferramenta de avaliação de risco microbiológico no estabelecimento de regulamentações e para tomada de decisões

• Desenvolvimento tecnológico na área de tratamento – Pesquisas Aplicadas

WaterMicro2013

17th International Symposium on

Health Related Water Microbiology

Florianopolis, Brazil : September 15th – 20th ,2013

Organized by: CETESB; Federal University of Santa Catarina; University of São Paulo, FIOCRUZ and AIDIS

WaterMicro2013

Topics:

•Water pollution and diseases;

•Microbial source tracking;

•Catchment protection;

•Water reuse and health concerns,

•Biofilm studies;

•Water and sanitation in developing countries;

•Global changes and water quality;

•Recreational water and health;

•Epidemiology of waterborne diseases;

•Microbial risk assessment;

•Microbial quality of shellfish growing areas.

OBRIGADAMaria Inês Zanoli SatoDepartamento de Análises AmbientaisCETESBel@cetesbnet.sp.gov.br

Materiais e Métodos

Análise de incerteza: ajuste através de estimadores de máxima verossimilhança:

distribuição Log Normal (-0.152, 1.458) para as concentrações de enterovírus

distribuição Beta (2.231, 9.442) para as porcentagens de recuperação

A partir dessas distribuições ajustadas, foram simulados 10 mil valores de concentração e recuperação, para obter-se a distribuição final de riscos diários e anuais

Resultados

Distribuições amostrais acumuladas da concentração e das porcentagens de recuperação e respectivas distribuições ajustadas

0 10 20 30 40 50 60 700.

Tx Recuperação (%)

o AmostrasAjustado

0 2 4 6 8 10 12

Concentração (UFP/gST)

o AmostrasAjustado

Materiais e Métodos

• Modelo dose-resposta: Beta-Poisson Echovirus 12 (Haas et al 1999)

• Risco diário de infecção

N = dose (# UFP ingeridas) =0.374 =186.69

• Risco anual de infecção

d = # estimado de dias de exposição / ano = 20 dias

))/(1(1 NPI

dIA PP )1(1

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