ESTUDOS, PESQUISA E CAPACITAÇÃO

Apresentação em tema: "ESTUDOS, PESQUISA E CAPACITAÇÃO"— Transcrição da apresentação:

1 ESTUDOS, PESQUISA E CAPACITAÇÃO

2 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

3 MICROBIOLOGIA SANITÁRIA
Indicadores Bacteriológicos Coliformes totais e termotolerantes E.coli Enterococos Pesquisa de Patógenos – Significado Ambiental Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico Ferramenta para Tomadores de Decisão

4 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

5 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

6 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

7 RESUMO Microrganismo MATRIZ / LABORATÓRIOS Efluente Líquido
Lodo de Esgoto ICB/USPa FSP/USP CETESBb ICB/USP CETESB Indicadores X A. hydrophilla Giardia Cryptosporidium Enterovirus Adenovirus Virus da HepatiteA Rotavirus Ovos viáveis Ascaris a. ETE A – esgoto bruto e tratado b. Bruto e tratado

8 ETEs ESTUDADAS – Efluentes Líquidos
PONTOS DE COLETA TIPO DE TRATAMENTO ETE A Lodo 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 C Lodo ativado convencional, filtração (filtro cesto, filtro areia/antracito) desinfecção com cloro ETE D LAN / LF / Maturação / Filtro de pedra

9 Amostragem Efluentes Líquidos: Período: Fevereiro a Dezembro de 2009
Frequência: Bimestral Esgoto bruto e tratado Total de amostras: 24 esgoto bruto e 24 esgoto tratado

10

11 Concentração (log 10) esgoto bruto
CTt E.coli Enterococos C.perfringens Fagos somáticos F-specificos 103 104 105 106 107 108 100 101 102 Indicadores #/100mL Patógenos #/100L Enterovirus Giardia Cryptosporidium Ascaris Concentração (log 10) esgoto bruto Concentração (log 10) esgoto tratado

12 ETE C – Esgoto bruto NC / 100 mL

13 ETE C – Esgoto tratado NC / 100 mL

14 ETE D – Esgoto bruto NC / 100 mL

15 ETE D – Esgoto tratado NC / 100 mL

16 Turbidez A B C D

17 Enterovírus - Esgoto bruto
ETE RESULTADOS (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

18 Número (%) amostras positivas
Enterovírus - Esgoto tratado ETE Número (%) amostras positivas RESULTADOS (UFP/L) Concentração mínima Concentração máxima A 3 (50) <0,025 0,7 B 2 (33) 1 C 4 (67) 0,8 D 0,05

19 Cistos/L (Média Geométrica)
PROTOZOÁRIOS – Giardia sp ETE Cistos/L (Média Geométrica) Esgoto Bruto Esgoto Tratado A 3,3x103 18,5 B 1,0x103 5,8 C 3,9x103 3,3 D 9,3x103 0,06

20 Protozoários Cryptosporidium sp – esgoto bruto No oocistos/L A C D

21 Número (porcentagem) de amostras positivas RESULTADOS (ovos viáveis/L)
Ovos viáveis de Ascaris sp Esgoto 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) 0,5 C 3,4 Nenhuma amostra positiva na ETE M Alto. No esgoto tratado (24 amostras analisadas), somente três amostras foram positivas (duas da ETE Barueri e uma da ETE ABC) em concentrações bastante baixas (0,1 a 0,2 ovos/L).

22 LODO DE ESGOTO

23 ETEs Estudadas – Lodo de Esgoto
Processo 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 1 Lodo ativado convencional Digestor e filtro prensa 7000 300 - Sim 5 19 2 750 37 6 60 3 Lodo ativado alimentação escalonada e em nível secundário Flotadores seguidos de filtro prensa 2300 88 4 Filtro biológico Digestor, centrífuga e leito de secagem (15 dias) 110 7 10,5 Lagoas Aeradas de Mistura Completa / Lagoas de Sedimentação. Centrífuga e secagem ao ar > 40 dias em leiras com revolvimento 900 28 4-5 Lodo ativado com aeração prolongada Prensa desaguadora 125 10-12 20

24 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

25 Concentrações de enterovirus (UFP/gST) obtidas por ETE
ETEs

26 Média e desvio padrão das porcentagens de recuperação de enterovírus em lodo de esgoto
ETEs Média Desvio Padrão 1 15,6 19,1 2 18,0 29,1 3 12,2 7,9 4 13,4 15,0 5 6,1 3,3 6 9,5 6,6

27 Vírus Entéricos – Porcentagem de Amostras Positivas

28 Diversidade de Vírus Entéricos Isolados em Lodo de Esgoto

29 Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico AQRM
Grupo de Trabalho: CETESB: Maria Inês Z. Sato e Elayse M. Hachich FSP / USP: Maria Tereza P. Razzolini e Adelaide Nardocci EACH / 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

30 1 CETESB, 2 FSP/SP, 3UNAM, México, 4EACH/USP
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010. 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

31 Materiais e Métodos Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010. Materiais e Métodos Avaliação 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)

32 Resultados Concentração média observada nas amostras 2,23 UFP/g
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

33 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 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%)

34 VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.
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 2 1,30E-6 (5,15E-5) 2,59E-5 (1,03E-3) 1,24E-5 (4,94E-4) 2,49E-4 (9,83E-3) 5 3,24E-6 (1,29E-4) 6,48E-5 (2,57E-3) 3,11E-5 (1,23E-3) 6,22E-4 (2,44E-2) 10 6,48E-6 (2,57E-4) 1,30E-4 (5,14E-3) 6,22E-5 (2,46E-3) 1,24E-3 (4,81E-2) 15 9,73E-6 (3,86E-4) 1,95E-4 (7,69E-3) 9,34E-5 (3,68E-3) 1,87E-3 (7,11E-2) 20 1,30E-5 (5,15E-4) 2,59E-4 (1,02E-2) 1,24E-4 (4,90E-3) 2,49E-3 (9,36E-2) 30 1,95E-5 (7,71E-4) 3,89E-4 (1,53E-2) 1,87E-4 (7,32E-3) 3,73E-3 (1,37E-1)

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

36 Considerações Estudos futuros devem considerar:
VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010. Considerações Estudos 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

37 Consumo de vegetais crus
REUSO DE AGUA NA AGRICULTURA Consumo de vegetais crus

38 QMRA - REUSO DE AGUA - CENÁRIOS Vegetais consumidos crus
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 Vegetais consumidos crus Alface Cebola Cenoura Tomate Morango Agrião População exposta: Crianças < 10 anos e adultos Crianças < 10 anos em área rural e agricultores

39 d = WWCpat x REtrat x Vveg x IRch x RElav x f
QMRA - REÚSO DE AGUA - DADOS d = WWCpat x REtrat x Vveg x IRch x RElav x f Cryptosporidium Giardia Enterovirus Ascaris cistos/L UFP/L ovos viáveis/L Média 33 4376 21 1.5 Redução Tratamento* (log) 2 2.5    tomate agrião cenoura cebola morango alface água retida* mL/100g 0.36 13.5 5 10.8 Freq dias 150 52 104 20 24 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

40 d = WWCpat x REtrat x Vveg x IRch x RElav x f
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 11.5 22.1 28 46.5 47.2 cenoura 101.5 134.1 157.4 156.8 169.4 cebola morango alface  Barreiras para redução de risco (log) Cryptosporidium Giardia Enterovirus Ascaris Redução Tratamento 2 2.5 Redução Lavagem (colheita) 1 Redução Lavagem (consumo) * Fonte: EPA, 2009

41 QMRA - REÚSO DE ÁGUA – CÁLCULO DE DOSE
Modelo exponencial Pin = 1− e(-r x d) Modelo β-Poisson Pin ≈ 1 – [1 + d/β]-α Pin ≈ 1 – [1 + (d/N50)(21/α – 1)]-α d = dose diária r, α, β, N50 = parâmetros dos modelos Patógeno   d = WWCpat x REtrat x Vveg x IRch x RElav x f Piny = 1 – (1 – Pin)n n ~ Frequência de exposição Pin = probabilidade de infecção pppd (por pessoa por dia) Piny = probabilidade de infecção pppa (por pessoa por ano)

42 QMRA - MODELOS DOSE-RESPOSTA
Giardia lambia Exponencial r = Rose & Gerba (1991) Cryptosporidium parvum Exponencial r = Dupont et al (1995) Ascaris lumbricoides Beta-Poisson α = β = Navarro et al (2009) Enterovirus Echovirus 12 Beta-Poisson α = β = Schiff et al (1984); Regli et al (1991)

43 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 1.22E-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 9.05E-03 1.11E-02 1.21E-02 1.22E-02 1.76E-02 2.22E-02 4.23E-02 5.33E-02 8.69E-02 8.82E-02 1.37E-01 1.77E-01 2.04E-01 2.03E-01 2.18E-01 2.79E-02 3.67E-02 4.29E-02 4.27E-02 4.61E-02 5.20E-02 5.65E-02 5.70E-02 8.15E-02 5.06E-02 9.49E-02 1.19E-01 1.89E-01 1.92E-01

44 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 4.64E-05 5.69E-05 6.19E-05 6.25E-05 9.05E-05 1.15E-04 2.21E-04 2.80E-04 4.64E-04 4.71E-04 7.51E-04 9.92E-04 1.16E-03 1.25E-03 1.44E-04 2.24E-04 2.23E-04 2.41E-04 2.73E-04 2.97E-04 3.00E-04 4.34E-04 2.65E-04 5.09E-04 6.45E-04 1.07E-03 1.09E-03

45 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

46 Rede PROSAB Microbiologia para o Saneamento Básico
74 Procedimentos Descritos: 36 da área de Saneamento 11 Documentos Básicos Coordenador: Prof. René Schneider – ICB / USP Sub coordenadora: Dra . Maria Inês Z. Sato - CETESB

47

48

49 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

50 WaterMicro2013 Health Related Water Microbiology
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

51 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.

52 OBRIGADA Maria Inês Zanoli Sato Departamento de Análises Ambientais CETESB

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

54 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

55 VII SIMPÓSIO INTERAMERICANO DE BIOSSÓLIDOS – 26 a 28 de outubro de 2010.
Materiais e Métodos Modelo dose-resposta: Beta-Poisson Echovirus 12 (Haas et al 1999) Risco diário de infecção N = dose (# UFP ingeridas) = =186.69 Risco anual de infecção d = # estimado de dias de exposição / ano = 20 dias