estudos, pesquisa e capacitaÇÃo. produÇÃo mais limpa em saneamento plano de segurança da Água...
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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
ETE B
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
CTt
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
/ 1
00 m
L
ETE C – Esgoto tratado
1
10
100
1000
10000
CTt E.coli Enterococos C.perfringens Fagos som Fagos F esp
2290 23601159
463 542
73
NC
/ 1
00 m
L
ETE D – Esgoto bruto
1,0E+03
1,0E+04
1,0E+05
1,0E+06
1,0E+07
1,0E+08
CTt E.coli Enterococos C.perfringens Fagos som Fagos F esp
3,9E+07 2,5E+07
5,9E+06
3,8E+05
1,5E+06
1,2E+05
NC
/ 1
00 m
L
ETE D – Esgoto tratado
1
10
100
1000
10000
CTt E.coli Enterococos C.perfringens Fagos som Fagos F esp
2188 1493849
53
197
3NC
/ 1
00 m
L
Turbidez
AB
CD
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)
Concentração mínima
Concentração máxima
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
1
10
100
ABC Barueri M.Alto
32
12 12
Cryptosporidium sp – esgoto bruto
A C D
No
ooci
stos
/L
Ovos viáveis de Ascaris spEsgoto bruto
ETE
Número (porcentagem) de
amostras positivas
RESULTADOS (ovos viáveis/L)
Concentração mínima
Concentração máxima
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
3
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
dias)
110 7 - - Sim 10,5
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
ETEs
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)
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.
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
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.
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)
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.
*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
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.
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.
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.
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
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.
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
d = WWCpat x REtrat x Vveg x IRch x RElav x f
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
d = WWCpat x REtrat x Vveg x IRch x RElav x f
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.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 [email protected]
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
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.
Resultados
Distribuições amostrais acumuladas da concentração e das porcentagens de recuperação e respectivas distribuições ajustadas
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.
0 10 20 30 40 50 60 700.
00.
20.
40.
60.
81.
0
Tx Recuperação (%)
Dis
trib
Acu
m.
o AmostrasAjustado
0 2 4 6 8 10 12
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Concentração (UFP/gST)
Dis
trib
Acu
m.
o AmostrasAjustado
Materiais e Métodos
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.
• 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