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ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 596

20o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL

REUSO INDIRETO DE ESGOTOS NA IRRIGAÇÃO DE COLUNASEXPERIMENTAIS DE SOLO CULTIVADAS COM ALFACE

(LACTUCA SATIVA, L.)

Abigail Lino de Araújo(1)

Graduada em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba(1997). Aluna do Curso de Mestrado em Engenharia Civil - área deconcentração Engenharia Sanitária, do Centro de Ciências e Tecnologiada Universidade Federal da Paraíba - Campus II - Campina Grande - PB.Annemarie KönigGraduada em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de SãoCarlos (1977). PHD em Botânica pela Universidade de Liverpool -Inglaterra (1984). Professora Adjunta e Coordenadora da Área deEngenharia Sanitária e Ambiental do Departamento de Engenharia Civildo Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal da Paraíba - UFPB -Campus II - Campina Grande (PB).Janailto Guedes MilanêzGraduando em Engenharia Civil da Universidade Federal da Paraíba e bolsista doPrograma Institucional de Bolsas de Iniciação Científica (PIBIC/UFPB) da UniversidadeFederal da Paraíba.Beatriz Susana Ovruski de CeballosGraduada em Bioquímica pela Universidade Nacional de Tucuman - Argentina (1974).Mestre em Microbiologia e Imunologia pela Escola Paulista de Medicina (1984). Doutoraem Microbiologia Ambiental pela Universidade de São Paulo (1995). Professora Adjuntado Departamento de Engenharia Civil e Chefe do Laboratório de Saneamento da Área deEngenharia Sanitária e Ambiental do Centro de Ciências e Tecnologia da UniversidadeFederal da Paraíba - UFPB - Campus II - Campina Grande (PB).

Endereço(1): Rua Manoel Alves de Oliveira, 186 - Catolé - Campina Grande - PB - CEP:58105-600 - Brasil.

RESUMO

O aumento da concentração da população em áreas urbanas e a falta de coleta etratamento de esgotos faz com que os corpos receptores que cruzam as cidades sejamtransformados em escoadouros de águas residuárias brutas. Esses corpos receptores sãoutilizados para irrigação de frutas e hortaliças que abastecem o mercado consumidor.Dessa forma, pressupõe-se que a maioria das águas utilizadas na irrigação de cultivos naperiferia dos grandes centros provavelmente está poluída, com excesso de matériaorgânica, nutrientes, compostos de diferentes elementos químicos e material fecal quepode conter microorganismos patogênicos. Contudo, a utilização de águas residuárias naagricultura oferece tratamento à água quando da sua passagem pelo solo e fornece osnutrientes necessários ao desenvolvimento da cultura irrigada, desde que a irrigação sejafeita de maneira criteriosa visando evitar riscos à cultura, ao meio ambiente, aostrabalhadores agrícolas e aos consumidores.Sendo assim, o presente trabalho vem relatar uma experiência de reuso indireto deesgotos no cultivo da alface (Lactuca sativa, L.), onde foram montadas seis colunas

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experimentais de solo: três eram irrigadas com água oriunda de um riacho poluído e asoutras três com água de abastecimento (testemunha).

Com relação a água superficial poluída, os estudos realizados nesta experiência nospermitiram verificar que os nutrientes e a matéria orgânica favoreceram a fertilização dosolo o que melhorou significativamente a produtividade da cultura. Apesar dos índices decoliformes fecais estarem acima do padrão recomendado pela WHO (1989) para irrigaçãoirrestrita (1000UFC/100mL), após passagem pelas colunas de solo essa concentração foibastante reduzida.

PALAVRAS-CHAVE: Reuso Indireto, Colunas de Solo, Fertilização do Solo.

INTRODUÇÃO

Uma característica marcante nas cidades brasileiras de médio e grande porte é a existênciade “cinturões verdes” localizados nos arredores das cidades, que servem ao cultivo defrutas e hortaliças e que abastecem o mercado consumidor. Não é raro verificar que aágua utilizada na irrigação desses vegetais provém de pequenos córregos e rios queatravessam a região metropolitana e dela recebem contribuições de esgoto bruto ouefluentes de tratamento de origem doméstica ou industrial. A disposição de esgotos nosolo foi bastante utilizada por diversos países no fim do século passado como método detratamento dos resíduos urbanos.

Porém, no século XX, a explosão populacional e a rápida industrialização geraram umconsiderável aumento do volume de resíduos líquidos sendo necessária a procura porprocessos de tratamento mais compactos e possíveis de serem implantados em áreasmenores. Ultimamente a disposição no solo vem ganhando espaço novamente porapresentar pelo menos 3 vantagens (Bastos, 1996): (1) o tratamento do esgoto; (2) ofornecimento de água e (3) a disponibilidade de nutrientes, minimizando os custos comfertilizantes químicos.

Esta alternativa de tratamento ou de “polimento” de efluentes é importante principalmenteem regiões semi-áridas onde há falta de água para a irrigação, permitindo que a água deboa qualidade seja destinada à usos mais nobres. Dentre as vantagens que este métodooferece estão a disponibilidade contínua de água e de nutrientes, possibilitando aobtenção, ao longo de todo o ano, de produtos agrícolas de hortas e pomares, produção deforrageiras para alimentação animal e também facilitando a recarga do lençol freático(Paganini, 1997).

O tratamento de esgotos ou de seus efluentes pela disposição no solo compreendeprocessos físicos, químicos e biológicos que precisam ser caracterizados através deestudos técnicos-sanitários que evidenciem as modificações que ocorrem no solo, naágua de irrigação e na cultura irrigada. Neste trabalho são apresentados resultados sobre aviabilidade da utilização, no cultivo de hortaliças, das águas de um córrego poluído. Paraisso foram avaliadas as modificações físicas, químicas e microbiológicas que essas águaspromovem no sistema solo-água-planta.

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MATERIAIS E MÉTODOS

Foram confeccionadas seis colunas em tubos de PVC rígido de 200mm de diâmetro e750mm de comprimento, fechados na base onde adaptou-se dois fundos falsos parafacilitar a coleta do líquido percolado. Três colunas eram irrigadas com água de umcórrego que atravessa o campus universitário, caracterizado pela elevada contaminaçãocom esgotos, e as outras três com água de abastecimento sem cloro (testemunha). Naparte superior das colunas foi adaptado um “gargalo” feito com bacias plásticas de200mm de diâmetro, para impedir o desperdício de água durante a irrigação (Figura 1).

Cada coluna foi montada da seguinte maneira:

• 100mm de brita (granulometria média),• 50mm de areia (granulometria média) e• 600mm de solo.

Figura 1: Modelo da coluna experimental de solo.

Após montadas as colunas, o solo foi encharcado com água de abastecimento e realizou-se o plantio de três mudas de alface (Lactuca sativa, L.) por coluna. Todos os dias, às oitohoras da manhã ou às cinco horas da tarde, cada coluna era irrigada com 500mL de águado córrego poluído (colunas teste) e água de abastecimento sem cloro residual (colunastestemunha). Uma vez por semana fazia-se a coleta do líquido percolado, irrigando-secada coluna com 3 litros de cada tipo de água e suspendia-se a irrigação no dia seguinte.As amostras dos líquidos percolados eram coletadas em frascos estéreis, cor âmbar comcapacidade de 1L. Foram analisadas amostras de:

• águas de irrigação e percolada,• solo (antes e após irrigação) e• alfaces.

Foram realizados dois experimentos:

Experimento I - no período jan-mar/1998, com solo laterítico-podzólico proveniente deuma horta do município de Lagoa Seca (PB) e

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Experimento II - no período abr-jun/1998, com solo proveniente do município dePocinhos (PB), do tipo litossolos-regossolos, normalmente associados a solos brunos,vertissolos e solos salgados (solos halomórficos).

A Tabela 1 mostra os parâmetros físico-químicos que foram analisados nas águas de irrigação.

Tabela 1: Parâmetros físico-químicos para caracterização das águas de irrigação antes e após suapercolação nas colunas de solo.

Parâmetros Método ReferênciaTemperatura (ºC) Termômetro de filamento de mercúrio APHA, 1995

pH Potenciometria APHA, 1995Condutividade Elétrica (µmho/cm) Resistência elétrica APHA, 1995

DBO (mgO2/L) Frascos padrões APHA, 1995Amônia (mgN-NH3

+/L) Nesslerização direta APHA, 1995Fósforo Total (mgP/L) Espectrofotométrico do ácido ascórbico APHA, 1995

Ortofosfato Solúvel (mgHPO3/L) Espectrofotométrico do ácido ascórbico APHA, 1995Sólidos Totais e Frações (mg/L) Gravimetria APHA, 1995

Cálcio (mgCa+2/L) Titulometria EMBRAPA, 1979Magnésio (mgMg+2/L) Titulometria EMBRAPA, 1979

Sódio (mgNa+/L) Fotometria de chama EMBRAPA, 1979Potássio (mgK+/L) Fotometria de chama EMBRAPA, 1979Cloretos (mgCl-/L) Titulometria RICHARDS, 1954Carbonatos (mg/L) Titulometria RICHARDS, 1954Bicarbonatos (mg/L) Titulometria RICHARDS, 1954

A Tabela 2 mostra os parâmetros microbiológicos utilizados para caracterizar as águas deirrigação, os solos e a cultura.

Tabela 2: Parâmetros microbiológicos para caracterização das águas de irrigação dos solos e das culturas

Parâmetro Método ReferênciaÁgua de irrigação

Coliformes Fecais (UFC/100mL)(1) Membrana filtrante APHA, 1995Estreptococos Fecais (UFC/100mL)(1) Membrana filtrante APHA, 1995

SoloColiformes Fecais (UFC/100g)(2) Tubos múltiplos APHA, 1995

Estreptococos Fecais (UFC/100g)(2) Tubos múltiplos APHA, 1995Cultura (alface)

Coliformes Fecais (UFC/100g)(2) Tubos múltiplos APHA, 1995Estreptococos Fecais (UFC/100g)(2) Tubos múltiplos APHA, 1995

(1) unidade formadora de colônia por 100 ml de amostra; (2) unidade formadora decolônia por 100g de peso úmido

As análises físicas e químicas do solo foram realizadas pelo Laboratório de Irrigação eSalinidade (DEAg/CCT/UFPB).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

ÁGUAS DE IRRIGAÇÃO

A Tabela 1 mostra os valores médios dos parâmetros físico-químicos nas águas deirrigação e daquelas que percolaram pelas colunas de solo com alfaces. Independente dosolo utilizado, a época da realização dos experimentos foi o que mais influenciou nasflutuações de alguns parâmetros. O primeiro experimento, ocorreu no período de seca

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(jan-mar/98) e o segundo no período de chuvas (abr-jun/98), o que explica os altosvalores da temperatura para as águas de irrigação no Experimento I. Os valores médios depH mantiveram-se praticamente constantes, numa faixa levemente alcalina (7,6 - 8,1) emambos os experimentos, o que não foi suficiente para comprometer o desenvolvimento dacultura nem alterar as características do solo. Nos dois experimentos, a DBO5 apresentoucomportamento semelhante: nas colunas submetidas à percolação com a água deabastecimento houve um aumento deste parâmetro, pois a água funcionou como umagente lixiviador da matéria matéria orgânica existente no solo. Para as colunas quereceberam irrigação com água poluída, o teor de matéria orgânica no líquido percoladoapresentou uma diminuição entre 50% no Experimento I (6-3mg/L) e 67% noExperimento II (11,1-3,7mg/L), evidenciando que o solo funcionou como um filtro quereteve a matéria orgânica da água de irrigação. Esta matéria orgânica retida funcionariano solo como condicionador, melhorando suas características físicas além de suprirnutrientes às plantas.

De forma semelhante à temperatura, os valores médios de fósforo total, ortofosfatosolúvel e amônia da água poluída, foram mais elevados no Experimento I (5,4; 4,3 e42,7mg/L, respectivamente) que no Experimento II (3,4;3,4 e 29,5mg/L,respectivamente). Essa diminuição foi atribuída à diluição dos despejos ocasionada pelaschuvas que ocorreram durante o período abr-jun/98. Dos nutrientes analisados, destaca-sea diminuição em até 95% do nitrogênio amoniacal, pois a água percolada continha umaconcentração média de 2,0mg/L (Exp.I) a 3,0mg/L (Exp.II). Esta significativa reduçãosugere que a amônia foi absorvida pela cultura de alface uma vez que o nitrato estavaausente nas águas de irrigação. Os valores médios do fósforo e do ortofosfatoaumentaram no Experimento I (5,4-5,7mg/L e 4,3-5,5mg/L) e diminuíram no segundo(3,4-1,6mg/L), uma vez que o solo utilizado no primeiro experimento já havia sidofertilizado, o que não aconteceu no Experimento II, como pode se observar na Tabela 3que mostra a caracterização físico-química dos solos antes e após os experimentos.

A condutividade elétrica variou entre 999µmho/cm na água de abastecimento (Exp.I) e1740 µmho/cm na água poluída (Exp.II) e, após percolarem o solo, sofreram um aumentode até 44% (1683-2430µmho/cm) que foi observado no Experimento I, nas colunas quereceberam água do córrego. Neste experimento o solo utilizado era mais salino, o que seconfirma pelos valores de sódio, de potássio e de cloreto, que também aumentaram após apercolação da água de abastecimento (41%; 418% e 63%, respectivamente). Miranda(1995) observa que esses aumentos devem-se à afinidade dos sais pelas moléculas deágua, que vão carreando essas partículas para as camadas mais profundas do solo. Istoaconteceu com o cloreto, cujos valores aumentaram nas águas percoladas. O cálcio e omagnésio das águas de irrigação também aumentaram após percolarem o solo. Oincremento, observado deve-se, à lixiviação exceção feita ao magnésio presente na águade irrigação poluída do Experimento II, que diminuiu após a percolação através dascolunas (61,1-56,6mg/L). Isto se deve ao fato que o magnésio ser um elemento essencial àsíntese da clorofila e deve ter sido absorvido pela planta.

Os resultados das análises microbiológicas (Tabela 2), mostraram que os coliformes eestreptococos fecais estavam ausentes na água de abastecimento porém, no líquidopercolado a concentração média foi de até 102/UFC 100mL, mostrando que essasbactérias indicadoras estavam presentes no solo. Nos dois experimentos, as concentraçõesmédias de CF da água de irrigação poluída variaram entre 5x105 e 1,8x 105 UFC/100mL,valores estes bem acima de <103 UFC/100mL, recomendado pela WHO (1989) para

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irrigação irrestrita, como é o caso das alfaces, que são consumidas cruas. Também foramencontrados valores elevados de estreptococos, com concentrações médias entre 2,5x104

UFC/100mL (Exp.I) e 2,4x103UFC/100mL (Exp.II).

Após a passagem da água poluída pelas colunas de solo, observou-se que não houvepraticamente nenhuma remoção das bactérias indicadores, pois o líquido percolado noExperimento I continha ainda 2,3x105UFC/100mL de coliformes fecais e 7,4x103

UFC/100mL de estreptococos fecais. Porém, no Experimento II a coluna de solopromoveu uma redução de até duas unidades logarítmicas de coliformes fecais (105 – 103

UFC/100mL) e uma unidade logarítmica de estreptococos fecais (103 – 102UFC/100mL).Esses resultados sugerem fortemente que o solo pode atuar como um meio filtrante capazde reter microorganismos indesejáveis presentes na água de irrigação.

Tabela 1 - Valores médios dos parâmetros físico-químicos nas águas de irrigação e percolada.

Parâmetros Experimento I(1) Experimento II(2)

Físico- Água de Abastec. Água Poluída Água de Abastec Água PoluídaQuímicos Antes(3) Depois(4) antes(3) depois(4

)antes(3) depois(4) antes(3) depois(4)

Temp. (ºC) 28 26 29,5 29 23 24 25 24,5PH 7,8 7,8 7,7 8,1 7,9 7,6 7,8 7,9CE

(mmho/cm)999 1778 1683 2430 1015 1213 1740 1903

DBO5

(mg/L)- 2,4 6,0 3,0 2,8 3,8 11,1 3,7

ST (mg/L) 1473 1463 4035 2483 753 1524 1214 1715STF (mg/L) 562 973 2648 1205 525 977 874 1173STV (mg/L) 875 490 1387 1277 227 498 340 541

P-Orto(mg/L)

0,5 5,8 4,3 5,5 0,3 1,1 3,4 1,6

P-total(mg/L)

0,5 6,6 5,4 5,7 1,0 2,2 3,4 1,6

Amônia(mg/L)

0,17 0,67 42,7 2,0 0,3 0,9 29,5 1,3

Ca+2 (mg/L) 62,5 67,5 71,9 76,7 32,5 69,0 56,9 130,1Mg+2

(mg/L)45,2 58,5 51,9 68,4 45 46,6 61,1 56,6

Na+ (mg/L) 159,3 224,7 213,3 244,6 199,2 211,8 300,1 276,6K+(mg/L) 9,4 48,7 26,4 54,9 16,1 46,9 52,1 64

CO3=(mg/L) 28,0 12,6 28,0 15,8 22,5 25 23,2 27,6

HCO3-

(mg/L)42,7 52,5 87,4 81,0 23,6 47,5 108,3 136,9

Cl- (mg/L) 463,8 754,4 667,9 758,9 263,6 292 346,7 376,1(1) Experimento I - solo de Lagoa Seca - PB (jan-mar/98); (2) Experimento II: solo de Pocinhos - PB (abr-

jun/98); (3) água de irrigação; (4) água percolada.

Tabela 2 - Valores médios de coliformes fecais (CF) e estreptococos fecais (EF) nas águas deirrigação e percoladas.

Experimento I(1) Experimento II(2)

Parâmetros Água de Abastec. Água Poluída Água de Abastec. Água PoluídaAntes(3) depois(4) antes(3) depois(4) Antes(3) Depois(4) antes(3) Depois(4)

CF (5) 0 2,5x102 5,2x105 2,3x105 0 9,92x102 1,8x105 6,4x103

EF (5) 0 0 2,6x104 7,4x103 0 1,73x102 2,4x103 5,55x102

(1) Experimento I - solo de Lagoa Seca - PB (jan-mar/98); (2) Experimento II: solo de Pocinhos - PB (abr-jun/98); (3) água de irrigação; (4) água percolada; (5) UFC/100ml

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SOLO

As características físico-químicas dos solos de Lagoa Seca e Pocinhos (PB) foraminfluenciadas pelas águas utilizadas na irrigação da cultura, principalmente nos solosirrigados com água poluída (Tabela 3). No que se refere à salinidade, a maior alteração sedeu com o sódio que teve o seu teor bruscamente elevado no solo de Pocinhos ao final doExperimento II. Ambos os solos foram classificados como solos com baixa concentraçãode matéria orgânica de acordo com a Emater-PB (1979), e mesmo com a utilização daágua superficial com notável poder fertilizante essa situação não se reverteu.

Quanto aos nutrientes, apenas o solo de Lagoa Seca mostrou-se com concentraçãoelevada de fósforo assimilável, mas isso por já ter recebido fertilizante orgânicopreviamente. O teor de nitrogênio em ambos os solos foi muito baixo e a água poluídanão conseguiu fazer com que os solos atingissem o nível de nitrogênio ideal para ocultivo.

Nestes solos, os valores dos coliformes fecais foram influenciados pelo tipo de águautilizada na irrigação. Nos solos irrigados com água poluída a presença demicroorganismos indicadores de contaminação fecal foi bem mais acentuada (Tabela 4).

Tabela 3: Caracterização físico-química dos solos de Lagoa Seca e Pocinhos (PB) antes e apósirrigação com água de abastecimento e água poluída.

Parâme- Experimento I Experimento IItros Antes (1) Depois

(AA)(2)Depois(AP)(3)

Antes (1) Depois(AA)(2)

Depois(AP)(3)

Cálcio(mg/100g) 94,8 88,8 102,6 69,6 45,6 82,4Magnésio(mg/100g) 41,8 31,2 33,6 18,12 17,4 30,92

Sódio(mg/100g) 7,82 7,82 7,59 1,38 6,9 13,34Potássio

(mg/100g) 17,94 15,21 19,89 15,6 8,58 14,43Alumínio(mg/100g) 0 0 0 0 0 0

CaCO3=

Qualitativo Presente presente presente presente presente presenteCarbono

orgânico (%) 0,43 0,56 0,73 0,3 0,17 0,49Matéria

Orgânica (%) 0,74 0,97 1,2 0,52 0,29 0,79Nitrogênio

(%)0,04 0,05 0,07 0,03 0,02 0,05

Fósforoassimilável(mg/100g)

57,37 49 61,24 6,73 7,19 42,61

pH 8,3 8,1 8 6,9 7,4 7,7CE(4)

(µmho/cm) 200 183 197 160 157 207(1) solo antes da irrigação; (2) solo após irrigação com água de abastecimento; (3) solo após irrigação comágua poluída; (4) condutividade elétrica

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Tabela 4: Caracterização microbiológica dos solos de Lagoa Seca e Pocinhos (PB) antes e apósirrigação com água de abastecimento e água poluída.

Parâme- Experimento I Experimento IItros Antes (1) Depois

(AA)(2)Depois(AP)(3)

Antes (1) Depois(AA)(2)

Depois(AP)(3)

CF (4)

(NMP/100g) 9x103 3,1x103 4,3x103 2,2x104 2,9x103 1,4x104

Escherichiacoli

(NMP/100g)5x102 2x102 1,1x103 1,7x103 8,3x102 6,4x103

(1) solo antes da irrigação; (2) solos após irrigação com água de abastecimento; (3) solo após irrigaçãocom água poluída

ALFACE (LACTUCA SATIVA, L.)

Em ambos os experimentos os valores de CF e E.coli nas alfaces (Tabela 5) mostraram-sealtos (entre 102 – 103 NMP/100g de peso úmido) porém, deve-se considerar que, para aEscherichia coli atingir um indivíduo é preciso uma alta dose infectiva (Feachem, et al,1983). Além disso, a alface ao chegar ao seu destino final, irá passar por processos delavagem e desinfecção, o que inviabilizaria a contaminação, mesmo que o vegetal sejaconsumido cru.

Tabela 5: Caracterização microbiológica da alface (Lactuca sativa, L.) após irrigação com água deabastecimento e água poluída.

Parâmetros Experimento I Experimento IIDepois (AA)(1) Depois (AP)(2) Depois (AA)(1) Depois (AP)(2)

Coliformes fecais(NMP/100g) 5x102 3,1x104 7,7x102 1,9x103

Escherichia coli(NMP/100g) 3,4x102 8,7x102 2,7x102 4,7x102

(1) alface após irrigação com água de abastecimento; (2) alface após irrigação com água poluída

CONCLUSÕES

Com base nos resultados obtidos concluiu-se que:

Com relação à salinidade, a água de abastecimento esteve sempre dentro dos padrõesrecomendados para águas de irrigação. A água superficial poluída não teve nenhumarestrição quanto ao cálcio, potássio e condutividade elétrica.

Os macronutrientes estiveram presentes na água poluída em concentrações elevadas,principalmente no Experimento I (estiagem), o que favoreceu a fertilização dos solos e,consequentemente, a produtividade da cultura. Nas águas percoladas a concentração dosnutrientes foi bastante reduzida, não oferecendo risco de eutrofização ao lençol freático.

A qualidade microbiológica das águas de irrigação mostrou que a água de abastecimentofoi excelente do ponto de vista sanitário por não ter acusado a presença demicroorganismos indicadores de contaminação fecal. Independente da época do ano, osvalores de coliformes fecais na água poluída estiveram sempre acima do padrãorecomendado pela WHO (1898) para irrigação irrestrita de vegetais a serem consumidoscrus (1000UFC/100mL). Quando da percolação dessa água nas colunas de solo,

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observou-se que o solo autou como um filtro retendo boa parte dos microorganismospresentes.

As alfaces irrigadas com água de abastecimento apresentaram valores de coliformesfecais abaixo do sugerido como padrão pela Secretaria de Vigilância Sanitária (SVS,1997) que é de 200UFC/100g. As alfaces irrigadas com água poluída tiveram valoresacima desse limite, portanto uma melhor fiscalização sanitária nos mercados e feiraslivres e o hábito da desinfecção caseira já seriam grandes responsáveis pela diminuiçãodos riscos aos consumidores.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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