I REMOÇÃO DE CRYPTOSPORIDIUM SP E GIARDIA LAMBLIA EM ÁGUAS DE ABASTECIMENTO

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1 I REMOÇÃO DE CRYPTOSPORIDIUM SP E GIARDIA LAMBLIA EM ÁGUAS DE ABASTECIMENTO Arthur Diaz Marques (1) Farmacêutico Bioquímico pela Faculdade de Farmácia e Bioquímica do Estado do Espírito Santo (1983). Pos Graduado em Patologia Clinica FEUDUC -RJ (2000). Mestrando do Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental - Universidade Federal do Espírito Santo Danielle S. C. de A. Pereira Bióloga pela Universidade Federal do Espírito Santo ( 2001). Mestranda do Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental - Universidade Federal do Espírito Santo Marcus Andrade Covre Biólogo pelo Curso de Ciências Biológicas da Faculdade de Saúde e Meio Ambiente de Vitória (2004) FAESA Ricardo Franci Gonçalves Engenheiro Civil e Sanitarista UERJ (1984), Pós-graduado em Eng a de Saúde Pública - ENSP/RJ (1985), DEA - Ciências do Meio Ambiente - Univ. Paris XII, ENGREF, ENPC, Paris (1990), Doutor em Engenharia do Tratamento e Depuração de Água INSA de Toulouse, França (1993), Prof. Adjunto do DHS e do PMEA - UFES. Regina Keller Bióloga pela Universidade Estadual do Rio de Janeiro. Mestre em Bioquímica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro. Doutora em Microbiologia com especialização em Virologia pela Universidade Paris VII. França. Prof. Visitante do Programa de Mestrado em Engenharia Ambiental Universidade Federal do Espírito Santo.. Endereço (1) : Departamento de Engenharia Ambiental Universidade Federal do Espírito Santo Vitória, ES - Av. Fernando Ferrari, s/n, Goiabeiras CEP.: Brasil Tel.: (27) Fax: (27) kellygtr@npd.ufes.br RESUMO A emergência de protozoários como agentes etiológicos de doenças veiculadas pela água tem levado à investigações da prevalência destes microorganismos em águas ambientais e em Estações de Tratamento de Água (ETAs) de várias cidades no mundo, considerando-se que os processos utilizados atualmente no tratamento da água distribuída às cidades não são inteiramente adequados à remoção de cistos de Giárdia e oocistos de Criptosporidium. Neste estudo foi avaliado o desempenho de uma ETA piloto na remoção de cistos de Giárdia spp e oocistos de Cryptosporidium spp de águas de abastecimento. Resultados preliminares mostraram a presença destes protozoários na água filtrada indicando que o processo de tratamento convencional (coagulação, floculação, sedimentação e filtração rápida) embora eficiente na remoção de turbidez não removeu completamente os protozoários presentes na água. Foram detectados protozoários em todos os compartimentos da ETA sendo que os oocistos de Cryptosporidium apresentaram-se em maior número do que os cistos de Giárdia. A maior concentração de (oo)cistos foi encontrada no lodo do decantador (466,6 oocistos/l), seguido da água de lavagem do filtro (120 oocistos/l). PALAVRAS-CHAVE: Cryptosporidium, Giárdia, Água de abastecimento INTRODUÇÃO É amplamente conhecido o fato de que um grande número de doenças do ser humano é veiculado pelo uso de água de abastecimento com precária qualidade. Hunter et al. (2001), demonstraram altas taxas de morbilidade e mortalidade causada por água poluída. Apenas 20 % da população mundial tem acesso à água potável de qualidade e, como conseqüência, mais de cinco milhões de pessoas morrem anualmente, devido à doenças associadas ao consumo da água contaminada e ao esgotamento sanitário inadequado. O aumento dos casos de giardíases e criptoporidioses ressalta a necessidade do desenvolvimento de tecnologias de tratamento adequado de águas, ou o aperfeiçoamento das existentes, para atender a este novo objetivo de qualidade da água para consumo humano. Durante os últimos 25 anos, os protozoários têm-se apresentado como a principal causa de surtos de doenças transmitidas pela água nos países desenvolvidos. Na década de 70, Giárdia lamblia foi o agente etiológico mais identificado em água de abastecimento nos EUA, o que levou a Environmental ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Protection Agency (EPA) à promulgar normas para o controle e detecção de protozoários no tratamento de água de superfície. Nos últimos 10 anos o Cryptosporidium parvum vem sendo reconhecido como um dos patógenos mais importantes nos surtos de água de abastecimento naquele país (Craun et al.,1998). Hashimoto at al (2002) estudando a prevalência de Cryptosporidium parvum e Giárdia lamblia em água de abastecimento no Japão, demonstraram a presença de Cryptosporidium sp (100%) e Giárdia sp (92%), com concentração de 40 oocistos/100l e 17 cistos/100l, respectivamente, no manancial. Após o tratamento detectou-se Cyptosporidium sp em 35 % das amostras com concentração de 1,2 oocistos/1000l e Giárdia sp em 12 % das amostras com concentração de 0,8 cistos/1000l, estimando uma redução em log 10 do tratamento convencional com filtração rápida para Cryptosporidium sp de 2,47 e Giárdia sp de 2,53. OBJETIVO O objetivo desta pesquisa é avaliar a remoção de oocistos de Criptosporidium e cistos de Giárdia em uma ETA piloto tratando águas de abastecimento pelo sistema convencional. MATERIAS E MÉTODOS - As análises físico-químicas e microbiológicas foram realizadas no laboratório de saneamento Núcleo Água da UFES. - A água utilizada no estudo foi a água do rio Jucú que fornece água bruta para o sistema de tratamento da Companhia Espírito Santense de Saneamento CESAN, na Estação de Tratamento do Vale Esperança localizada no município de Cariacica, distribuindo água tratada para os municípios de Vitória, Vila Velha, Cariacica e Viana. - O experimento foi realizado numa ETA piloto com tratamento de modo convencional com uma unidade de mistura rápida, unidade de floculação, unidade de decantação e uma de filtração rápida, com um filtro descendente camada dupla de areia e antracito, conforme figura 1. Figura 1 -Esquema da ETA piloto ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Diagrama de coagulação: Para a determinação da dosagem ideal do coagulante e faixa de ph a ser utilizada no trabalho, foram realizados testes de jarros para a determinação do diagrama de coagulação, utilizando-se o sulfato de alumínio como coagulante (Amirtharajah, 1982). A região de varredura ocorreu em ph de 7,2 e com 40 mg/l de sulfato de alumínio, onde obteve-se uma turbidez de 2,4. Componentes da ETA piloto: - Unidade de Coagulação (Mistura Rápida): Foi utilizado como processo de coagulação o mecanismo de varredura com um gradiente de 700 s -1 por um tempo de 20s, realizado por agitador de paleta única de eixo vertical, utilizando como coagulante o Sulfato de Alumínio (Sulfato de Alumínio Líquido F-666 produzido pela Industria Química Cataguases). Para o cálculo do gradiente utiliza-se a expressão de Parlatore, (Viana 2002). A vazão nesta unidade será de 20 l/h ou 0,0055 l/s. O volume calculado na unidade é de 0, m 3, ou seja, 375 ml com altura de 9,5 cm de coluna d`água em um recipiente quadrado com 10 cm de lado. O agitador é de paleta única e de eixo vertical com 5 cm 2 e a velocidade de 613 rpm. - Unidade de Floculação (Mistura Lenta): Para a unidade de Pré Floculação, adotamos um gradiente de velocidade de 15 s -1 com um tempo de floculação de 30 minutos e foi realizada por misturador com uma paletas de eixo vertical com 5 cm 2, com velocidade de 108 rpm em reservatório de capacidade para 10 litros. Para os cálculos do gradiente utiliza-se a expressão apresentada por Parlatore para floculadores de paletas (Viana 2002). Unidade de Filtração (Fitração Rápida): A unidade de filtração foi composta de um filtro descendente com dupla camada, areia e antracito como mostrado na tabela 1. O recalculo da taxa de filtração para o cano de PVC de 60 mm foi de 244,462 m³/m² dia. Tabela 1- Especificações do filtro rápido Parâmetros Material e granulometria Espessura da camada Diâmetro PVC soldável 60 mm Camada suporte Tamanho do grão 4,8 a 2,4 mm 20 cm (Di Bernardo 1993) Tamanho do gão 12,7 a 4,8 mm 20 cm Leito filtrante Antracito 60 cm ( ABNT 1992) Tamanho efetivo 1,1 mm Tamanho do grão 0.75 a 2.1mm Coef. desuniformidade < 1.5 Areia 40 cm Tamanho efetivo 0,5 mm Tamanho do grão 0.4 a 1.8 mm Coef. desuniformidade < 1.5 Pontos de amostragem: As amostras foram colhidas nos seguintes pontos: água bruta, lodo do decantador, água de lavagem dos filtros e água filtrada. Foram avaliadas nos parâmetros descritos abaixo. Parâmetros físico-químicos: Os parâmetros físico-químicos a serem avaliados na água bruta e tratada foram: - Turbidez (ut), Cor verdadeira (uh), ph e Alcalinidade - Standard Methods 19 edition Parâmetros microbiológicos: - E. coli e Coliformes totais ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Realizado pelo método cromofluorogênico em cartelas conforme Standard Methods (APHA, 1995). Inóculo de Giárdia e Cryptosporidium na água bruta: O inóculo de cistos e oocistos (1,6 X 10 4 de cada) foi semeado em um compartimento com 500 ml de água destilada, sendo gotejado 10 2 cistos por litro durante 8 horas de tratamento. Após o tempo previsto de funcionamento do piloto, (8 horas) a ETA ainda operou durante 1 hora para permitir a completa passagem dos cistos/oocistos pela estação. Concentração e detecção de oocistos de Criptosporidium e cistos de Giárdia: Para a detecção dos protozoários, adicionou-se 100 ml de Cloreto de Cálcio 1M e 100 ml de Bicarbonato de Sódio 1M em 10 litros de água coletada nos pontos de amostragem. Após um período mínimo de 4 horas de repouso ocorre a precipitação dos flocos decorrentes da reação entre o Cloreto de Cálcio e Bicarbonato de Sódio (Vesey at al, 1992). O precipitado é concentrado por centrifugação e pesquisa-se os protozoários utilizando-se a técnica de imunofluorescência da Meryfluor, seguindo as especificações do fabricante. Contagem dos oocistos e cistos: As lâminas foram examinadas em microscópio de imunofluorescência e os cistos e oocistos e contados com um aumento de vezes. Cistos de Giárdia spp aparecem como esferas fluorescentes verdes brilhantes com 8-12 µm de diâmetro e os oocistos de Criptosporidium com 2-6 µm. A fórmula utilizada para calcular o número de cistos e oocistos/ L esta descrita abaixo: N = Média da contagem de cistos e oocistos x 100 x Volume total do sedimento (ml) = cistos e oocistos / L Volume total da amostra (L) RESULTADOS E DISCUSSÃO Tabela 2- Parâmetros físico-químicos da água bruta e tratada. Água Bruta Água tratada Turbidez 27,5 a 32,3uT 0,89 ut Cor aparente 153 a 157 uc 12 uc ph 6,58 a 6,94 7,02 Alcalinidade : 18 mg/l CaCO3 Não avaliado Tabela 3 Detecção de cistos e oocistos nos diferentes compartimentos da ETA piloto. AGUA BRUTA LODO ÁGUA DE LAVAGEM DO FILTRO AGUA FILTRADA cistos/l ooc/l cistos/l ooc/l cistos/l ooc/l cistos/l ooc/l Exp ,6 793, ,2 1,6 Exp , Exp *Eficiência(%) ** ** * Eficiência de recuperação de cistos e oocistos em cada unidade da ETA. ** Não foram realizados os cálculos de eficiência de recuperação de (oo)cistos na entrada da ETA Pode-se observar na tabela 3 que foram detectados protozoários em todos os compartimentos da ETA sendo que os oocistos de Cryptosporidium apresentaram-se em maior número do que os cistos de Giárdia. A maior concentração de (oo)cistos foi encontrada no lodo do decantador, seguido da água de lavagem do filtro. A grande concentração de protozoários encontrada no lodo do decantador é explicada pela vocação natural desta unidade para concentrar todo o lodo gerado durante o tratamento. A unidade de filtração também mostrou-se capaz de reter grandes quantidades de cistos e oocistos que não foram retirados nas etapas anteriores do tratamento. Após a lavagem dos filtros estes cistos e oocistos são liberados do leito filtrante e quantificados. A ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 grande concentração de protozoários na água de lavagem dos filtros demonstra o importante papel da unidade de filtração na remoção de cistos e oocistos presentes na água. Entretanto, foram detectados 2,5 cistos/l de giárdia e 4 oocistos/l de cryptosporidium na água filtrada indicando que o processo de tratamento de água utilizando a filtração rápida embora seja bastante eficiente na remoção de turbidez não foi capaz de remover a totalidade dos protozoários presentes. Na literatura existem poucos relatos sobre a recuperação de protozoários em diferentes compartimentos de estações de tratamento de água. Os trabalhos freqüentemente, têm apresentado avaliações da concentração de cistos e oocistos em estações de tratamento de esgotos (Rose, 2002) É provável que a percentagem de amostras positivas detectadas esteja sub-estimada devido à baixa eficiência do método de concentração e o pequeno número de avaliações realizadas nos diferentes compartimentos. A turbidez inicial da amostra e as partículas contaminantes, exercem um papel negativo sobre a recuperação de (oo)cistos e também interferem com o processo de detecção. Neste estudo observa-se na tabela 2 que a aplicação das informações obtidas no diagrama de coagulação resultam em uma grande remoção da turbidez da água tratada (0.89 ut), adequadas às normas atuais para este parâmetro. CONCLUSÃO: Embora o número de experimentos realizados nesta pesquisa seja ainda insuficiente, os resultados preliminares obtidos indicam que: a) o lodo é um importante concentrador de cistos e oocistos de protozoários; b) a capacidade do filtro utilizado em reter a totalidade dos cistos e oocistos foi limitada já que pôde-se detectar uma pequena quantidade de cistos e oocistos na água filtrada suficiente para causar infecção em humanos; c) cistos e oocistos foram encontrados na água filtrada apesar da baixa turbidez obtida após o tratamento. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 1- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORNAS TÉCNICAS. NBR 12216: PROJETO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA. Rio de Janeiro, Brasil, AMIRTHARAJAH,ª;MILLS,K.M. Rapid-mix design for mechanism of alum coagulantion. JAWWA,v 74, n.4, p , apr CRAUN, G.F.; HUBBS, S.A.; FROST, F.; CALDERON, R.L.; VIA, S.H. Waterborne outbreaks ofcryptosporidiosis. Jurnal American Water Works Association, v. 90, n.9, p , DI BERNARDO, L. Métodos e técnica de tratamento de água. V. II. Rio de Janeiro: ABES, HASHIMOTO, A.; KUNIKANE, S.; HIRATA, T. (2002). Prevalence of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts in the drinking water supply in Japan. Water Research, v.36, p VESEY,G.; SLADE, J.S.; BYRNE,M.; SHEPHERD. K; FRICKER, C.R. A new method for the concentration of Cryptosporidium oocysts from water. Journal of Applied Bacteriology, v.75,p.82-86, VIANNA, M. R. Hidráulica aplicada as estações de tratamento de água. Belo Horizonte: Imprimatur, ROSE, J.B.; DAESCHNER,S.; EASTERLING, D.R.;CURRIERO, F.C.; LELE, S.; PATZ, J.A. Climate and waterborne diseasa outbreaks. Journal American Water Works Association, v.92, n.9, p.77-86, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5