Desafios para o Controle da Água Potável: do Manancial ao Consumidor

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1 Comitê de Gerenciamento da Bacia Hidrográfica do Alto Rio Jacuí - COAJU III Seminário Estadual sobre os Usos Múltiplos da Água Erechim, 30 de julho de 2010 Desafios para o Controle da Água Potável: do Manancial ao Consumidor Antônio Domingues Benetti IPH - UFRGS 1. Introdução Epidemias de cólera e febre tifóide eram comuns nas principais cidades do mundo Londres, Paris, Berlim, Nova York até início dos anos : Louis Pasteur mostra que microorganismos não nascem por geração espontânea. 1880: Karl Eberth isola Salmonella typhosa, bactéria responsável pela febre tifóide. 1883: Robert Koch isola Vibrio cholera, bactéria responsável pelo cólera. Médico inglês John Snow, em 1854, foi o primeiro a comprovar a relação entre água contaminada e doenças infecciosas, durante epidemia de cólera em Londres, Prof. Antônio D. com Benetti mortos. 3 Prof. Antônio D. Benetti 4 As primeiras técnicas de tratamento de água foram: Filtração lenta: inicialmente tinha o objetivo de clarificar águas turvas, mas observou-se que é capaz de remover microrganismos patogênicos: Ex: 1892, epidemia de cólera em Hamburgo e Altona, Alemanha Desinfecção com cloro: 1908, Chicago e Jersey City 1945: 85% da água estava sendo clorada nos EUA Controle da transmissão de doenças por microrganismos patogênicos continua a ser objetivo principal do tratamento de água para consumo humano : Introdução de Compostos Químicos Sintéticos no Ambiente de uso diário Prof. Antônio D. Benetti 5 Patogênicos: resposta rápida horas Contaminantes químicos: efeitos de médio (1 5 anos) e longo prazo (> 10 anos) Prof. Antônio D. Benetti 6 1

2 Entre 15 avanços científicos, leitores da Revista Britânica de Medicina elegeram Distribuição de Água Potável e Coleta de Esgotos Sanitários como aquele de maior impacto na melhoria da Saúde Pública. Seguiram-se: descoberta de antibióticos, anestesia, introdução de vacinas e descoberta da estrutura do DNA. Banheiro em Dhaka, Bangladesh Prof. Antônio D. Benetti 7 Prof. Antônio D. Benetti 8 Principais Aspectos de Saúde Relacionadas a Água para Consumo Humano 1 - Doenças Infecciosas 1 Doenças Infecciosas 2 - Câncer 3 Compostos Perturbadores Endócrinos e de Fertilidade 4 Toxicidade de Compostos Orgânicos e Inorgânicos Vírus: 0,01 0,1 µm Bactérias: 0,5 1,0 µm Protozoários: µm Helmintos: > 100 µm Prof. Antônio D. Benetti 9 Prof. Antônio D. Benetti 10 Tipo Organismos patogênicos associados a água Organismos 1 Doenças Infecciosas Acinetobacter, Aeromonas, Bacillus, Burkholderia pseudomallei, Campylobacter, Escherichia coli Vírus: 0,01 0,1 µm pathogenic stains, Helicobacter pylori, Klebsiella, Bactérias Legionella, Mycobacterium, Pseudomonas aeruginosa, Bactérias: 0,5 1,0 µm Salmonella, Shigella, Staphylococcus aureus, Tsukamurella, Vibrio, Yersinia Protozoários: µm Adenoviruses, Astroviruses, Caliciviruses, Enteroviruses, Virus Helmintos: > 100 µm Hepatitis A e E, Rotaviruses and orthoreoviruses Acanthamoeba, Balantidium coli, Cryptosporidium, ciclospora cayetanensis, Entamoeba histolytica, Giardia Protozoários intestinalis, Isospora belli, Microsporidia, Naegleria fowleri, Toxoplasma gondii Dracunculus medinensis, Fasciola hepatica, Ascaris Helmintos lumbricoides, Enterobius vermiculari, Taenia saginata, Taenia solium, Trichuris trichiura Anabaena spp, Anabaenopsis millenii, Aphanizomenon spp, Cilindropermum spp., Lyngbya spp., Microcystis spp., Cianobactérias Nodularia spp., Nostoc spp., Oscillatoria spp., Planktothrix Prof. Antônio spp., D. Raphidiopsis Benetti curvata, Umezakia natans11 Doenças Infecciosas Cryptosporidium parvum foi responsável por eclosão de epidemia na cidade de Milwaukee, Wisconsin, EUA, mil pessoas doentes Prof. Antônio D. Benetti 12 2

3 Cianobactérias Comuns em ambientes eutrofizados N e P Esgotos Drenagem Águas Drenagem domésticos urbana residuárias agrícola industriais Cianobactérias podem produzir: 1 Toxinas: Neurotoxinas; Hepatoxinas; Dermatoxinas 2- Compostos que causam gosto e odor na água: Geosmina e 2-Metilisoborneol (2-MIB) Eutrofização Florações de Algas e Cianobactérias Metabólitos: 2-MIB e Geosmina Gosto e Odor na Água Terra e Mofo Prof. Antônio D. Benetti 13 Microcystis spp. Cylindrospermum spp. 14 Floração de cianobactérias tóxicas no lago Tai, China, 2008 Interrupção no abastecimento de água de 4 milhões de pessoas Lago Guaíba durante episódio de floração de cianobactérias Prof. Antônio D. Benetti 15 Prof. Antônio D. Benetti Câncer Organização Mundial da Saúde Associação Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC) Grupo Carcinogenicidade 1 Carcinogênico em humanos 2A Provável carcinogênico em humanos 2B Possível carcinogênico em humanos 3 Não classificado como carcinogênico 4 Provável não carcinogênico para humanos Prof. Antônio D. Benetti 17 Câncer Exemplos: Grupo 1: Arsênico, Asbestos, Cromo, Benzeno, Dioxina Grupo 2A: Acrilamida, Tetracloroetileno, Bifenilas Policloradas (PCBs), Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (PAHs) Grupo 2B: Diclorometano, Heptacloro, Toxafeno Estabelecimento de concentrações máximas permissíveis na água baseado em análise de risco de aquisição de câncer. Prof. Antônio D. Benetti 18 3

4 3- Compostos Perturbadores Endócrinos e de Fertilidade Compostos de origem natural e sintético que interferem com o sistema endócrino de animais e humanos. Causam mudanças sexuais e má formação em peixes e outros organismos aquáticos. Com relação a humanos, encontra-se em investigação. 3- Compostos Perturbadores Endócrinos e de Fertilidade Comissão Européia Categoria substâncias com clara evidência de serem Perturbadores Endócrinos Ex: 4-nonilfenol, estradiol, etinilestradiol Categoria substâncias potenciais Prof. Antônio D. Benetti 19 Prof. Antônio D. Benetti Compostos Perturbadores Endócrinos e de Fertilidade 3- Compostos Perturbadores Endócrinos e de Fertilidade Prof. Antônio D. Benetti 21 Prof. Antônio D. Benetti 22 Monitoramento de nonilfenol em mananciais da RMBH e RMSP Prof. Antônio D. Benetti 23 Prof. Antônio D. Benetti 24 4

5 4 Toxicidade de Compostos Orgânicos e Inorgânicos Inorgânicos: Naturais ou Antropogênicos Arsênico Metais Pesados: Cromo, Chumbo, Cádmio, Mercúrio Nitrato, Nitrito Fluoreto Prof. Antônio D. Benetti 25 Prof. Antônio D. Benetti 26 4 Toxicidade de Compostos Orgânicos e Inorgânicos Agrotóxicos Orgânicos: Pesticidas e herbicidas: 2,4-D, Paration Derivados do petróleo: gasolina, diesel Solventes orgânicos clorados: Tetracloroetileno (TCE) Toxinas de cianobactérias: microcistinas, saxitoxina Animais Confinados Efluentes Industriais Prof. Antônio D. Benetti Contaminação por Fluoreto Contaminação com Mercúrio Arsênico na água Contaminação por Arsênico Prof. Antônio D. Benetti 29 Toxicidade do Arsênico Prof. Antônio D. Benetti 30 5

6 Contaminação com Derivados de Petróleo - BTEX Qualidade da Água para Consumo Humano Visão Integrada 1 Proteção da Bacia Hidrográfica 2 - Tratamento da Água 3 - Sistema de Distribuição de Água 4 - Instalações prediais Prof. Antônio D. Benetti 31 Prof. Antônio D. Benetti 32 Proteção da Bacia Hidrográfica Bacia Hidrográfica Qualidade da água reflete Características naturais: Geologia, Clima, Vegetação Uso do solo: Florestas, Agropecuária, Indústrias, Cidades Técnicas de controle: Tratamento das fontes pontuais de poluição Usos de boas práticas nas fontes difusas (von Sperling, 2005) Prof. Antônio D. Benetti Bacia Hidrográfica Favela em São Paulo Urbanização no deserto, Nevada, EUA Ocupação Irregular de Solo Urbano, Reservatório Guarapiranga, SP Poluição Difusa por Fósforo Prof. Antônio D. Benetti 35 Prof. Antônio D. Benetti 36 6

7 Bacia Hidrográfica Controle da Poluição Pontual - ETE Controle da Poluição Difusa Boas Práticas de Manejo Prof. Antônio D. Benetti 37 Ordem Aglomerações urbanas População (milhões) Tokyo (Japão) 26,6 35,7 36,4 2 New York Newwark (USA) 15,9 19,0 20,6 3 Ciudad de México (México) 10,7 19,0 21,0 4 Mumbai (Índia) 7,1 19,0 26,4 5 São Paulo (Brasil) 9,6 18,8 21,4 6 Delhi (Índia) 4,4 15,9 22,5 7 Shangai (China) 7,3 15,0 19,4 8 Calcutta (Índia) 7,9 14,8 20,6 9 Dhaka (Bangladesh) 2,2 13,5 22,0 10 Buenos Aires (Argentina) 8,7 12,8 13,8 11 Los Angeles-Long Beach (USA) 8,9 12,5 13,7 12 Karachi (Paquistão) 4,0 12,1 19,1 13 Cairo (Egito) 6,4 11,9 15,6 14 Rio de Janeiro (Brasil) 7,6 11,7 13,4 15 Osaka-Kobe (Japão) 9,8 11,3 11,4 16 Beijing (China) 6,0 11,1 14,5 17 Manila (Filipinas) 5,0 11,1 14,8 18 Moscow (Rússia) 7,6 10,5 10,5 19 Istanbul (Turquia) 3,6 10,1 12,1 Cidades com Prof. mais Antônio de 10 D. milhões Benetti de Habitantes 38 Bacia Hidrográfica Manancial de água protegido Cidade de New York Manancial de água não protegido Cidade de Porto Alegre 39 Prof. Antônio D. Benetti 40 Manancial com nível de proteção ideal A realidade Prof. Antônio D. Benetti 41 Prof. Antônio D. Benetti 42 7

8 (Escassez) Embarcação trazendo água emergencial para Barcelona (Di Bernardo e Dantas, 2005) Reservatório de suprimento de água de Barcelona Prof. Antônio D. Benetti 43 Prof. Antônio D. Benetti 44 Reações entre compostos adicionados a água e compostos presentes na água bruta Sais de Alumínio são adicionados para remoção de colóides da água. Controle adequado para manter residuais de Al na água potável baixos Acidente 1988 Estação de da Cidade de Cornwell, Inglaterra Bomba dosadora acionou solução concentrada de Sulfato de Alumínio Concentração de Alumínio milhares de vezes superior ao limite seguro chegou as torneiras dos consumidores. Irritações aparelho digestivo, alergias, úlceras, garganta Prof. Antônio D. Benetti 45 Prof. Antônio D. Benetti 46 Floculantes a base de Acrilamida são algumas vezes usado no tratamento de água. Acrilamida é uma neurotoxina e causa danos a função reprodutiva. Ratos: tumores de variados tipos IARC Grupo 2A Provável carcinogênico em humanos Guia da OMS: < 0,5 µg/l Morte de peixes por asfixia, Rio dos Sinos, RS, 2006 Prof. Antônio D. Benetti 47 Prof. Antônio D. Benetti 48 8

9 Cor, Gosto e Odor H 2 S, Fe +2, Mn +2 Formados em ambientes anóxicos, típicos de hipolímnio de reservatórios Reações entre Desinfetantes e Compostos Presentes na Água de Abastecimento Sub-produtos da Desinfecção 1 Cloro: Trihalometanos (THM) - Clorofórmio, Bromofórmio,... Ácidos Haloacéticos (HAA) Monocloroacetato,... 2 Ozônio: Bromato, formaldeído, acetaldeído,... 2 bact.anaer. 2 Matéria orgânica + SO4 S + H2O + CO2 + S 2 + H HS + HS + H H2S Fe +2 e Mn +2 são oxidados a Fe +3 e Mn +4 : precipitam da água Gás Prof. com Antônio odor D. de Benetti ovo podre 49 3 Dióxido de Cloro: Íons clorito e clorato 4 Cloroaminação: Cloreto cianogênico Prof. Antônio D. Benetti 50 Sistema de Distribuição de Água Potável Sistema de Distribuição de Água Potável Corrosão Formação de biofilmes Deterioração de revestimentos internos Efeitos de reservação Permeabilidade das canalizações a difusão de contaminantes externos Matéria Orgânica Dissolvida formação de biofilmes nas canalizações Reator no qual ocorrem processos físicos, químicos e biológicos (Duguet et al., 1995) Prof. Antônio D. Benetti 51 Prof. Antônio D. Benetti 52 Sistema de Distribuição de Água Potável Sistema de Distribuição de Água Potável Corrosão de canalização Biofilme formado em canalização de ferro galvanizado Manganês precipitado em rede de distribuição de água potável Prof. Antônio D. Benetti 53 Prof. Antônio D. Benetti 54 9

10 Instalações Prediais de Água Potável Corrosão de metais e ligas Chumbo, cobre, ferro galvanizado, zinco Microorganismos Legionella pneumophila Doença do Legionário, broncopneumonia; canalizações e reservatórios de água quente Fibras em canalizações de Asbestos Reservatórios desprotegidos sujeitos a contaminação Reservatório de Água Contaminado Prof. Antônio D. Benetti 55 Prof. Antônio D. Benetti 56 Segurança na Qualidade da Água Potável Conceito de Múltiplas Barreiras 1 Proteção da Fonte de Abastecimento de Água 2 Processos de 3 Desinfecção da Água última barreira contra patogênicos 4 Sistema de Distribuição de Água manutenção adequada para evitar a degradação da água potável 5 Monitoramento e Segurança proteção contra atos intencionais de degradação da qualidade da água 6 Educação preservação de mananciais; manutenção das instalações prediais; valor da água potável O meio mais efetivo de garantir a segurança da água é através da avaliação compreensiva de todos os riscos capazes de causar degradação da qualidade da água potável. Esta avaliação deve englobar todas as etapas do suprimento de água, desde a bacia hidrográfica até o consumidor. Uma vez identificados os riscos, devem ser planejados meios de minimizá-los e caso ocorram, neutralizá-los. Este enfoque é denominado de Plano de Segurança da Água Prof. Antônio D. Benetti 57 Prof. Antônio D. Benetti 58 Muito Obrigado! benetti@iph.ufrgs.br Water Safety Plan Prof. Antônio D. Benetti 59 Prof. Antônio D. Benetti 60 10