II BACTÉRIAS ESPOROGÊNICAS COMO PARÂMETRO AUXILIAR NO CONTROLE DO TRATAMENTO DA ÁGUA DE CONSUMO

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1 II BACTÉRIAS ESPOROGÊNICAS COMO PARÂMETRO AUXILIAR NO CONTROLE DO TRATAMENTO DA ÁGUA DE CONSUMO Daniel Adolpho Cerqueira () Biólogo, responsável pelo controle microbiológico da água da Companhia de Saneamento de Minas Gerais. Mestre em Microbiologia pelo ICB-UFMG. Professor convidado para os cursos de Especialização em Engenharia Sanitária e Ambiental da UFMG e FEAMIG. Patrícia Castanheira Galinari Bióloga do Laboratório Metropolitano da Cia de Saneamento de Minas Gerais. Yone Melo de Figueiredo Fonseca Bacharel em Ciências Biológicas pela UFMG. Mestre em Saneamento pela UFMG. Bióloga pesquisadora da Cia de Saneamento de Minas Gerais. Endereço () : Rua Alvarenga Peixoto 580/503 - Lourdes - Belo Horizonte - MG - Tel: (3) cerqueira@twi.com.br - comercial - cerqueira@copasa.com.br: - Tel: +55 (3) fax: +55 (3) RESUMO Ocorrências e concentrações de bactérias do grupo coliforme têm sido utilizadas como parâmetros de avaliação de poluição fecal, da água. Taxas significativas de sua densidade e de sua remoção são comparáveis às bactérias patogênicas. Entretanto, isto não se estende necessariamente à avaliação da eficiência dos processos de tratamento da água na remoção de microrganismos de resistências superiores. A preocupação com a ocorrência de Cryptosporidium e Giardia em alguns mananciais tem exigido estudos com parâmetros microbiológicos que demonstrem resistências similares ao tratamento da água. As técnicas para enumeração desses parasitos são demoradas, complicadas, caras e apresentam problemas como a baixa recuperação e especificidade. Estudos recentes têm demonstrado a sensibilidade das bactérias esporogênicas na avaliação da eficiência de alguns processos de tratamento da água na remoção desses protozoários. Este trabalho apresenta dados comparativos de remoção de coliformes, Escherichia. coli e bactérias esporogênicas aeróbias em diferentes etapas de tratamento em uma estação do sistema de abastecimento de água de Belo Horizonte - Minas Gerais - Brasil. PALAVRAS-CHAVE: Coliformes, E. coli, Bactérias Esporogênicas, Indicadores, Qualidade da. INTRODUÇÃO Ocorrências e concentrações de bactérias do grupo coliforme têm sido utilizadas como parâmetros de avaliação da qualidade da água, com correlações significativas de sua densidade com enterobactérias patogênicas (OMS, 995). Entretanto, isto não se estende, necessariamente, à avaliação da eficiência dos processos de tratamento. A fragilidade desses indicadores bacterianos convencionais tem sido demonstrada em diversos registros de surtos epidêmicos causados por protozoários e vírus. A preocupação com a ocorrência de protozoários parasitos tais como Cryptosporidium e Giardia na água de abastecimento tem exigido cada vez mais rigor na avaliação da eficiência dos processos de tratamento de água para consumo humano (OMS, 995). Técnicas para detecção/enumeração de Cryptosporidium e Giardia são complicadas, caras, exigem um maior tempo para execução e ainda apresentam problemas como baixa recuperação e especificidade. A busca de parâmetros microbiológicos de maior simplicidade analítica e padrão de resistência similar aos protozoários tem feito os microbiologistas testarem diversos microrganismos. De acordo com RICE et alli. (996) bactérias esporogênicas têm se mostrado úteis como indicadoras da eficiência de remoção de protozoários (Cryptosporidium e Giardia) em estações de tratamento de água. CHAURET et alli. (999) concluíram em seus trabalhos que esporos bacterianos podem ser indicadores adequados para o controle da remoção de oocistos de Cryptosporidium parvum. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental

2 A utilização de esporogênicos como parâmetros microbiológicos não é recente, sendo que os Clostrídios sulfito redutores têm sido propostos como indicadores de qualidade microbiológica da água desde meados deste século. Entretanto, talvez por serem anaeróbios, esses microrganismos não foram bem aceitos como parâmetros entre os técnicos do controle da qualidade da água. A proposta de RICE et alli (996) em usar endosporos como indicadores da eficiência do tratamento da água para avaliação da remoção de (oo) cistos de protozoários procurou contornar essa questão porquanto o Bacillus subtilis é aeróbio. Contudo, por serem pouco ocorrentes em ambientes aquáticos, ampliou-se esse parâmetro para a contagem de esporogênicos aeróbios. GORDY & OWEN (999), NIEMINSKI et alli (2000) realizaram estudos com esse parâmetro, propondo-o como critério sensível à avaliação da eficiência do tratamento da água de consumo humano por apresentarem boas correlações com a remoção de (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia. Este trabalho procura estudar a eficiência da remoção de turbidez, coliformes, E. coli e bactérias esporogênicas na estação de tratamento de água - ETA - Morro Redondo. Essa estação, operada pela Companhia de Saneamento de Minas Gerais - COPASA - contribui para o abastecimento de água de Belo Horizonte, MG. São apresentados dados preliminares da avaliação dessa eficiência em diferentes etapas do tratamento, procurando avaliar a sensibilidade do tratamento na remoção das bactérias esporogênicas. OBJETIVOS Introduzir a contagem de bactérias esporogênicas aeróbias ( CBE ) como parâmetro auxiliar na avaliação da eficiência de processos convencionais de tratamento da água de abastecimento. Avaliar as taxas de remoção de coliformes e E. coli em diferentes etapas de tratamento convencional da água comparando-as àquelas obtidas para as bactérias esporogênicas aeróbias. MATERIAIS E MÉTODOS Amostragem: Foi selecionada a Estação de Tratamento de - ETA do Morro Redondo - da Companhia de Saneamento de Minas Gerais para este estudo pois utiliza como fonte de abastecimento três córregos localizados em área de proteção ambiental - APA sul - Belo Horizonte. São eles o Córrego da Mutuca, Córrego dos Fechos e Córrego do Cercadinho. Esses córregos não sofrem perturbações poluentes urbanas ou de atividades agropecuárias. A região da micro-bacia está inserida no quadrilátero ferrífero de Minas Gerais, com matas secundárias, caracterizadas como baixo montana. Os três cursos d água pertencem à bacia do Rio das Velhas. O tratamento utilizado na ETA é do tipo convencional com coagulação/ floculação, decantação, filtração com pré e pós cloração. As vazão média de produção dessa ETA é de 600 Litros/segundo de água para uma população de, aproximadamente, habitantes da região sul da capital mineira. Na ETA as amostras foram coletadas nos seguintes pontos:! calha Parshall de entrada - água bruta (antes da pré-cloração): soma dos três córregos! água decantada - já com presença de cloro livre da pré - cloração! água filtrada - já com presença de cloro livre da pré - cloração! efluente tratado ( pós cloração ) A freqüência de coletas em cada ponto foi diária em quatro dias da semana. O volume para a análise microbiológica foi de litro. Foram determinados os residuais de cloro nas amostras de água decantada, filtrada e tratada final no momento das coletas. As técnicas de amostragem microbiológica seguiram as recomendações da Portaria 36 GM do Ministério da Saúde de 9 de janeiro de 990 e dos procedimentos estabelecidos nos Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater - APHA, 998 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Análises: Foi realizada a medição do cloro residual ao longo de cada etapa de tratamento em método colorimétrico de campo com comparador HACH e disco para n,n - dietil -,4 - fenilenodiamina sulfato DPD. Foi ainda determinado o valor de turbidez em cada ponto de coleta, expresso em Unidade Nefelométrica de Turbidez - UNT, processada por turbidimetria através de Turbidímetro HACH 200 A e método descrito no Standard Methods (APHA, 998). Foram definidos os seguintes parâmetros microbiológicos: coliformes totais, E. coli e bactérias esporogênicas. Os coliformes totais e Escherichia coli foram determinados pela técnica da membrana filtrante, de acordo com a seção 9000/9222 dos métodos padronizados (APHA, 998)., utilizando o meio mcoliblue24 da HACH, com detecção e identificação em até 24 horas de unidades formadoras de colônias/ 00 ml. Os coliformes foram identificados por sua atividade beta-galactosidásica com aparecimento de colônias vermelhas resultante da utilização do 2,3,5 Trifenil Cloreto de Tretazolium e a E. coli por sua atividade glucoronidásica, por hidrólise do substrato 5-Bromo, 4 cloro, 3 indolil-β-d-glucoronida. As colônias são azuis pela liberação do radical azul índigo. Este meio de cultura teve aprovação da Environmental Protection Agency (USEPA) em seu Federal Register 40 CFR Parts 4 and 43 ( de dezembro de 999). Para as bactérias esporogênicas foi, também utilizada a técnica da membrana filtrante, seguindo o protocolo preconizado por RICE et alli (994), o qual utiliza agar nutriente e azul de Tripan para a visualização das colônias. A amostras foram submetidas a choque térmico com temperaturas entre 76 e 80 o C com exposição por 2 minutos. Os resultados também foram expressos em UFC/00 ml de bactérias formadoras de esporos (esporogênicas) aeróbias. Tabela : Parâmetros e Técnicas Analíticas Utilizadas no Estudo de Eficiência da Estação de Tratamento da do Sistema Morro Redondo - COPASA - Belo Horizonte - MG PARÂMETROS TÉCNICA ANALÍTICA UNIDADE Cloro Livre Colorimétrico - HACH - DPD - APHA 998 mg/ L Turbidez Turbidimétrico - APHA 998 UNT Coliformes Totais Membrana Filtrante - mcoliblue24 -APHA 998 UFC/00 ml Escherichia coli Membrana Filtrante - mcoliblue24 -APHA 998 UFC/00 ml Esporogênicas Membrana Filtrante -( RICE et alli, 996 ) UFC/00 ml RESULTADOS Não foram tratados os resultados em processo estatístico porquanto estejam em número inferior ao desejável e estejam em fase intermediária de produção dos dados. Ao final do estudo, os dados deverão ser tratados por avaliação de estatística t (t student) para avaliação comparativa entre as taxas de redução dos parâmetros Coliformes/ E. coli e Bactérias Esporogênicas. Os dados obtidos, até o fechamento deste estudo são apresentados, a seguir, em forma de tabelas. Ressalte-se que o maior produto deste estudo é a implantação e domínio do parâmetro contagem de bactérias esporogênicas, especialmente no que tange aos procedimentos laboratoriais de controle microbiológico da qualidade da água. Tabela 2: Resultados de Turbidez (UNT), Cloro Livre (mg/l),coliformes Totais (UFC/00 ml), Escherichia coli (UFC / 00 ml) e Bactérias Esporogênicas (UFC /00 ml) em 7 campanhas em seus valores Mínimos, Médios e Máximos da ETA Morro Redondo - COPASA - Belo Horizonte - MG. Pontos de Coleta Turbidez Cloro Livre Coliformes E. coli Esporogênicas na ETA min med max min med max min med max min med max min med max Bruta 0,62 6,4 79, , , ,50,5 4,70 0,4 0,92,2 0 6, ,7 92, ,08 0,8 0,35 0,3 0,95,3 0 0, , ,0 0,7 0,30 0,7,8, ,58 Obs: Os dados bacteriológicos são resultados de médias de três alíquotas (triplicatas) das amostras ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Os dados apresentados na Tabela 2 são dispostos, a seguir, em forma de gráficos para procurar melhorar a visualização e análise. São apresentados por parâmetros, em seus valores máximos, médios e mínimos, sendo que os dados de análises microbiológicas foram ajustados em logarítimos. Nesse caso, os valores negativos ou nulos (zero) não são devidamente registrados. Figura : Redução da Turbidez, em seus valores máximos, médios e mínimos ao longo das etapas de tratamento da ETA Morro Redondo - COPASA - Belo Horizonte - MG Turbidez (UNT) Turbidez min Turbidez med Turbidez max 0 0 Bruta Figura 2: Variação do Cloro Livre, em seus valores máximos, médios e mínimos ao longo das etapas de tratamento da ETA Morro Redondo - COPASA - Belo Horizonte - MG.,4 Cloro Livre (mg/l),2 0,8 0,6 0,4 0,2 Cloro Livre min Cloro Livre med Cloro Livre max 0 Bruta Figura 3: Redução de Coliformes, em seus valores máximos, médios e mínimos ao longo das etapas de tratamento da ETA Morro Redondo - COPASA - Belo Horizonte - MG. Log de Coliformess (UFC/00 ml) , Bruta Coliformes min Coliformes med Colif ormes max ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Figura 4: Redução de Escherichia coli, em seus valores máximos, médios e mínimos ao longo das etapas de tratamento da ETA Morro Redondo - COPASA - Belo Horizonte - MG Log E. coli (UFC/00 ml) , Bruta E. coli min E. coli med E. coli max Figura 5: Redução de Bactérias Esporogênicas, em seus valores máximos, médios e mínimos ao longo das etapas de tratamento da ETA Morro Redondo - COPASA - Belo Horizonte - MG. Log Esporogênicas (UFC/00 ml) Bruta Esporogênicas min Esporogênicas med Esporogênicas max A Tabela 3, a seguir, apresenta os dados de todos os parâmetros que foram registrados da 8 ª campanha de coleta em que observaram-se os valores máximos para a turbidez (UNT). A Tabela 4, seguinte, apresenta os dados da 7 a. campanha em que observou-se maior redução percentual de bactérias esporogênicas. Tabela 3: Resultados de Cloro Livre, Coliformes Totais, Escherichia coli e Bactérias Esporogênicas na campanha em que observou-se o valor máximo para turbidez da ETA Morro Redondo - COPASA - Belo Horizonte - MG. Pontos de Coleta Turbidez Cloro Livre Coliformes E. coli Esporogênicas na ETA ( UNT ) ( mg / L ) UFC / 00mL) (UFC / 00mL) (UFC / 00mL) Bruta 79, ,7 0, , 0, ,6 0, obs: Os dados bacteriológicos são resultados de médias de três alíquotas ( triplicatas ) das amostras ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Tabela 4: Resultados de Turbidez, Cloro Livre, Coliformes Totais e Escherichia coli na campanha em que observou-se maior redução percentual de bactérias esporogênicas da ETA Morro Redondo - COPASA - Belo Horizonte - MG. Pontos de Coleta Turbidez Cloro Livre Coliformes E. coli Esporogênicas na ETA ( UNT ) ( mg / L ) (UFC / 00mL) (UFC / (UFC / 00mL) 00mL) Bruta 8, ,0, ,35, ,30, obs: Os dados bacteriológicos são resultados de médias de três alíquotas ( triplicatas ) das amostras DISCUSSÃO As variações de turbidez, observadas nos valores mínimo, médio e máximo, demonstram ser os mananciais, no período analisado, protegidos de afluência poluente que comprometa essa condição. A redução da turbidez nos processos de tratamento atesta a eficiência da estação nesse objetivo, atingindo valores de 0,0 UNT na água tratada final. No dia de maior valor para a turbidez ( Tabela 3 ) na água bruta, a redução no tratamento foi de 83% no processo de coagulação/floculação e 99,9% no processo de filtração. Apesar de valores máximos para coliformes (4.060 UFC/00 ml) e Escherichia coli (6060 UFC/00 ml) não são observados lançamentos fecais humanos ou de animais domésticos que impliquem em risco sanitário. O valor médio para Escherichia coli (445, UFC/00 ml) atesta esta observação. As densidades de bactérias esporogênicas (média em 476,80 UFC/00 ml) observadas nas 7 campanhas de coletas são características desses tipos de mananciais uma vez que essas bactérias têm o solo como habitat principal. Uma análise, ainda preliminar, em função do montante de dados e ausência de tratamento estatístico, pode permitir observar uma tendência de ser a resistência das bactérias esporogênicas superior àquela observada para coliformes. Pode-se observar a grande fragilidade do parâmetro Escherichia coli (Figura 4) na avaliação da eficiência de um processo de tratamento de água para consumo humano. Esse parâmetro não é aplicável a este tipo de avaliação, e só foi incorporado a este estudo para confirmar essa análise. As reduções obtidas para coliformes e bactérias esporogênicas, observadas na Tabela 2 e nas Figuras 3 e 5, permitem considerações parciais de que essas bactérias esporogênicas possam representar parâmetro alternativo ou surrogado na avaliação da real eficiência dos processos químicos e físicos de tratamento. A evolução deste trabalho em campanhas sequentes à estas apresentadas poderão dar maior consistência à esta observação. A Tabela 4 apresenta a condição de maior eficiência na remoção percentual de bactérias esporogênicas, embora o nível de turbidez tenha sido, naquela campanha, baixo e simultaneamente baixa a taxa de sua redução. Não foram levantados os fatores operacionais que determinaram essa eficiência. Apenas, observa-se como avaliação geral, a persistência dessas bactérias esporogênicas em condições da eficiência em 00% na remoção de coliformes. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Bactérias esporogênicas podem representar importantes instrumentos de avaliação da eficiência de processos de tratamento na remoção de microrganismos resistentes da água de consumo. Bactérias esporogênicas têm demonstrado resistências superiores àquelas apresentadas por coliformes, exigindo uma reavaliação no significado sanitário desse último parâmetro. Bactérias da espécie Escherichia coli (coliformes fecais) são muito sensíveis a qualquer processo de tratamento da água, não significando parâmetro confiável na avaliação da eficiência de produção de uma água microbiologicamente adequada. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Recomenda-se a introdução da contagem de bactérias esporogênicas como parâmetro auxiliar na avaliação de processos de tratamento da água para consumo humano considerando ser sua resistência superior a dos coliformes e ainda serem difíceis os testes rotineiros com microrganismos patogênicos Recomendam-se estudos no sentido de incentivar e fomentar a avaliação da eficiência dos processos de tratamento da água utilizando-se os microrganismos patogênicos de resistência reconhecidamente superiores aos coliformes, como os protozoários de rota fecal-oral - Cryptosporidium e Giardia em comparação à microrganismo surrogados como bactérias esporogênicas. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. APHA, - Standard methods for the examination of water and wastewater, APHA, AWWA, WEF. Washington, DC, 20 ª edição CHAURRET C, HODSON, J., BALLANTYNE, L. RADZIMINSKI, C. & ANDREWS, R. C. Evaluation of Bacillus subtilis spores as microbial indicators for cryptosporidium parvum inactivation when disnfecting with chlorine dioxide. In: AWWA Water Quality Technology Conference - Tampa - Fla. EUA. 999, 3. GORDY J. T. & OWEN C. A. A Bacillus subtilis endospore protocol for challenge studies. In: In: AWWA Water Quality Technology Conference - Tampa - Fla. EUA NIEMINSKI EVA C., BELLAMY W. D. & MOSS, L. R., Using surrogates to improve plant performance, Journal of American Water Works Association. 92: 3: março Organização Mundial da Saúde - OMS - Guias para la calidad del agua potable - Volume : Recomendaciones - Genebra RICE E. W FOX, K. R., MILTNER, R. J. LYTLE, D. A. & JOHNSON, C. H., Evaluating water treatment plant performance using indigenous aerobic bacterial endospores. Jounal of American Water Works Association.88:9:22 - setembro. 996 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7