OCORRÊNCIAS DE COLIFORMES ASSOCIADAS A PARÂMETROS DO CONTROLE DA QUALIDADE DA ÁGUA DISTRIBUIÍDA EM BELO HORIZONTE - MG

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1 OCORRÊNCIAS DE COLIFORMES ASSOCIADAS A PARÂMETROS DO CONTROLE DA QUALIDADE DA ÁGUA DISTRIBUIÍDA EM BELO HORIZONTE - MG Daniel Adolpho Cerqueira (1) Biólogo,formado pela Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais - PUC-MG; Mestre em Microbiolo gia pelo Instituto de Ciências Biológicas- ICB - da Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG; Professor convidado para a disciplina Biologia Sanitária dos Cursos de Especialização FOTO em Engenharia Sanitária e Ambiental da E. Engenharia da UFMG e da PUC-MG; Responsável pelo Setor de Análises Microbiológicas do Laboratório Central - COPASA MG. Maria Aparecida de Resende Faramacêutica-Bioquímica pela UFMG - Mestre em Microbiologia pela UFMG e Doutora em Microbiologia e Imunologia pela Universidade São Paulo - USP; Trabalhos publicados nas áreas de Fisiologia e Ecologia de Bolores e Leveduras e, atualmente, na área de Biologia Molecular de Fungos. Professora Titular do Departamento de Microbiologia do ICB - UFMG. Ysnard Machado Ennes Engenheiro Civil pela UFMG. Pós-graduado em Engenharia Sanitária e em Saúde Pública; Professor Titular da UFMG e da PUC - MG; Pesquisador do CNPq e Coordenador da Pósgraduação em Engenharia Sanitária e Ambiental da PUC - MG. Endereço (1) : Rua Alvarenga Peixoto, apto Bairro de Lourdes - Belo Horizonte - MG - CEP: RESUMO Os dados analíticos do sistema de controle da qualidade da água distribuída em Belo Horizonte pela COPASA MG, entre janeiro de 1990 e setembro de 1994 foram estudados em seus aspectos bacteriológicos - coliformes e contagem de heterótrofos; físicos - temperatura da amostra e turbidez e químicos - ph e cloro residual livre. Os fatores localização do ponto, existência de rede coletora de esgotos e sazonalidade foram incorporadas a este estudo. O tratamento estatístico aplicado sobre 5563 amostras permitiu avaliar a influência desses parâmetros e fatores às ocorrências de coliformes nesse período. A avaliação conjunta das probabilidades, obtidas de cada um dos fatores e parâmetros, foi analisada por regressão logística definindo o cloro residual e a contagem de heterótrofos como parâmetros mais significativos às ocorrências de coliformes e como fatores a sazonalidade e a localização do ponto de coleta na rede. Nessa associação de fatores e parâmetros significativos a menor probabilidade de ocorrência de coliformes na água distribuída em Belo Horizonte foi nas amostras coletadas em torneiras que não estejam em pontas de rede, no período de inverno, com residual de cloro superior a 1 mg/l e contagem de heterótrofos em placa inferior a 10 Unidades Formadoras de Colônias por ml. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1248

2 PALAVRAS-CHAVE: Qualidade da Água Distribuída, Coliformes, Contagem de Heterótrofos. INTRODUÇÃO Ao longo dos anos, a utilização do grupo coliforme como critério de adequação microbiológica da água de consumo, proporcionou sua adoção como padrão de potabilidade nas legislações de todos os países que regulamentam essa questão. Os guias da Organização Mundial da Saúde - OMS, desde suas primeiras edições, recomendam o uso desses indicadores como critério suficiente para a caracterização da qualidade da água (GALAL-GORCHEV, 1993; OMS, 1995). No Brasil a Portaria n o 36, Gabinete do Ministro - GM, do Ministério da Saúde, em vigor desde janeiro de 1992, estabelece os padrões de potabilidade. Essa portaria, elaborada segundo os guias da OMS de 1984 define o parâmetro microbiológico baseado na freqüência de ocorrência de coliformes e na ausência de coliformes fecais na água distribuída à população (BRASIL, 1990). Entretanto, tem sido questionada a manutenção dos coliformes como parâmetro de controle da qualidade bacteriológica da água de consumo humano e, principalmente, como indicadores da exposição da água à material fecal. Vários registros têm sido apresentados em que coliformes não têm mostrado relações com outros microrganismos patogênicos ou indicadores de sua presença (DUTKA, 1979). EL-ABAGY et alii (1988) verificaram ocorrências de colifagos na ausência de coliformes, em águas de abastecimento da cidade do Cairo, Egito, observando a inadequação desses indicadores como parâmetros de controle da qualidade da água, e principalmente, da eficiência dos processos de tratamento. Alguns dos estudos epidemiológicos, conduzidos a partir de comprometimentos da saúde das comunidades por doenças de rota fecal-oral, não apresentaram correlações diretas com a presença de coliformes nas águas de abastecimento (MASON, 1987; PAYMENT et alii, 1989; ZAVALETA, 1991; GELDREICH, 1992). Atualmente seguem-se orientações de utilização de associações de microrganismos, espécies ou grupos, como critérios e padrões de qualidade microbiológica da água. O uso desse ou daquele microrganismo, por si só, não deve ser opção de controle microbiológico da água, uma vez que nenhum dos grupos ou espécies atualmente conhecidos reúnem, isoladamente, os quesitos de um bom indicador (EVISON,1979; GELDREICH, 1990, 1991, 1993; JEFFERY, 1992; GRABOW,1993 ; COALLIER et alii, 1993). São conhecidos vários registros de ocorrências de coliformes em que não puderam ser identificadas falhas operacionais anteriores ou simultâneas a essas ocorrências. Ao contrário, em sua maioria, os sistemas de abastecimento que experimentaram esses eventos, apresentavam, inclusive, adequados níveis de cloro residual na água distribuída. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1249

3 A qualidade da água distribuída em Belo Horizonte ( Minas Gerais, Brasil ) é controlada pela Companhia de Saneamento de Minas Gerais - COPASA MG. Os critérios e padrões de potabilidade obedecem os guias da OMS e à Portaria n o 36 - GM - do Ministério da Saúde. As ocorrências de coliformes na água, observadas no período de 1990 a 1994, estimularam a avaliação de suas causas, porquanto foram acompanhadas de níveis adequados de cloro residual. Essas ocorrências foram associadas às freqüências e médias de cloro livre residual, turbidez, ph, temperatura da amostra e sazonalidade, contagem de bactérias heterotróficas e às características do ponto de coleta quanto sua localização na extremidade ou no meio da rede de distribuição de água e quanto à existência de rede de esgoto. Esses dados foram utilizados para associar os parâmetros e variáveis mais significativas no tratamento estatístico que permitiu avaliar as probabilidades de se ter uma amostra com a presença de coliformes. MATERIAIS E MÉTODOS As amostras destinadas às análises e controle da qualidade da água distribuída foram coletadas na rede, conforme as instruções da Portaria n o 36 - GM -, em pontos representativos de toda a unidade de distribuição. As técnicas de coleta e análise de água foram aquelas descritas pelos Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater - APHA (1995). Têm sido utilizados cerca de 320 pontos de amostragem, em Belo Horizonte, que viabilizam uma média de 400 amostras mensais para o controle bacteriológico. As freqüências diárias para as determinações bacteriológicas e as determinações de cloro residual e turbidez obedecem as informações das tabelas I, II, III e IV da Portaria n o 36 -GM ( BRASIL, 1990 ). Os residuais de cloro livre foram lidos no momento da coleta através do Kit HACH - 661/66F/66T, com disco colorimétrico e reação com o N-N-dietil-p-fenil-enedieno (DPD), com expressão em mg/l. A turbidez foi determinada pelo método Nefelométrico utilizando-se turbidímetro Polilab - modelo AP 1000 II, com expressão dos resultados em Unidade Nefelométrica de Turbidez - UNT. O ph foi determinado em phmetro com eletrodo combinado em aparelho Methrom - Herison, modelo E 603. Os coliformes totais foram determinados pela técnica da membrana filtrante, de acordo com a seção 9000/9222 dos métodos padronizados (APHA, 1995). Os resultados foram registrados como unidades formadoras de colônias por 100 militros (UFC/l00 ml ). As colônias com brilho metálico foram confirmadas em tubos contendo meio de caldo lactosado e caldo lactosado com verde brilhante e bile, 2%, Difco, com incubação por até 48 horas à ,5 o e submetidas paralelamente ao EC Medium incorporado ao reagente 4- Metilumbelliferil -? - D - Glucoronida (MUG), SIGMA, com incubação a ,5 o C. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1250

4 A determinação da densidade de bactérias heterotróficas foi realizada segundo os métodos padronizados (APHA, 1995), seção 9000/9215-B, técnica "Pour Plate (contagem de heterótrofos em placa - CHP). Os resultados foram registrados em unidades formadoras de colônias por mililitro - UFC/mL. Foram selecionados os dados cadastrais e resultados de análises do período compreendido entre janeiro de 1990 a setembro de 1994 constituindo um arquivo de amostras para cada um dos parâmetros e cada um dos fatores. A escolha do modelo estatístico foi baseada inicialmente na simplicidade, considerando a natureza dos dados disponíveis, e em características que permitissem associar cada parâmetro selecionado às ocorrências de coliformes. Com o objetivo de comparar os dois grupos de amostras - com e sem coliformes - quanto as medidas brutas de cloro residual, turbidez, ph, CHP e temperatura, utilizou-se o teste não paramétrico de Kruskal-Wallis (CONOVER, 1980). Esse teste considera a ordenação dos dados e por isso as medidas que o acompanharam foram a mediana e os percentis 25 e 75, que dão uma noção da distribuição dos dados. Este teste também foi utilizado na comparação entre as estações quanto à temperatura da amostra. Utilizou-se o teste X 2 (Qui-quadrado) como forma de avaliar as diferenças entre os dois grupos de amostras - com e sem coliformes - quanto a existência de ponta de rede, rede de esgoto e estação do ano. No que se refere à estação do ano ainda foi necessário utilizar-se do particionamento de tabelas para identificar qual era a associação presente. O teste do X 2 também foi utilizado na tentativa de identificar um ponto de corte para os parâmetros cloro residual, turbidez, ph, CHP e temperatura. Nesses casos, foram definidos vários pontos de corte e avaliada a associação com a presença de coliformes. Nos casos de tabelas 2x2, quando ocorreu um valor esperado menor que 5, foi utilizado o teste exato de Fisher (JOHNSON e BHATTACHARYYA, 1986; EVERITT, 1989). Com o objetivo de determinar os fatores que pudessem explicar, simultaneamente, a presença de coliformes, utilizou-se a análise de regressão logística com método de seleção stepwise (HOSMER e LEMESHOW,1979). Baseando-se nos resultados desta análise é possivel determinar a probabilidade de encontrar coliformes segundo as características da água. Todos os resultados foram considerados significativos a um nível de significância de 5% (p < 0,05), tendo, portanto, 95% de confiança de que os resultados estejam corretos. RESULTADOS Entre as amostras de água estudadas foi constatada a presença de coliformes em 245, correspondendo a 4,4%, conforme a Figura 1. Verificou-se uma variação de 1 a 136 UFC/100 ml, nas presenças de coliformes, com média igual a 9,2 UFC/100 ml e desvio padrão igual a 18,1 UFC/100 ml, indicando uma alta variabilidade (Coeficiência de 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1251

5 Variabilidade - CV) igual a 196,9%. Desses 245 resultados com presença de coliformes, em 19 não foram obtidas densidades exatas, com precisão numérica. Presente 4,4% Ausente 95,6% Figura 1: Percentual de amostras de água coletadas na rede distribuidora de Belo Horizonte, no período de janeiro de 1990 a setembro de 1994, que apresentaram ocorrência de coliformes. Entre as 245 amostras com presença de coliformes, 2 confirmaram a presença de coliformes termotolerantes, e em 25, as recoletas repetiram a presença de coliformes, sendo que em nenhuma delas foi confirmada a presença de coliformes termotolerantes. As 25 amostras foram recoletadas em 20 diferentes pontos e não ocorreram mais que 2 amostras com presença de coliformes em dois dias consecutivos. Essas informações não estão disponíveis no banco de dados utilizado neste trabalho. Nas amostras com presença de coliformes, pode-se observar, através da Figura 2, a distribuição das amostras em função da densidade dessas bactérias, expurgadas 19 amostras em que a densidade não pode ser precisa Porcentagem Densidade de coliformes (UFC / 100 ml) 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1252

6 Figura 2: Distribuição percentual das amostras de água coletadas na rede distribuidora de Belo Horizonte, no período de janeiro de 1990 a setembro de 1994, segundo as densidades de coliformes. Em 39,8% das amostras a coleta foi realizada em ponta de rede (Figura 3), sendo que a porcentagem de coliformes nessas amostras foi superior à observada entre as amostras coletadas em outros locais. Ponta de rede 39,8% Outros locais 60,2% Figura 3: Distribuição das amostras de água, coletadas em de Belo Horizonte, no período de janeiro de 1990 a setembro de 1994, segundo a localização dos pontos de coleta na rede de distribuição. A Tabela 1 apresenta a associação entre o local da coleta - ponta de rede ou outro local - e a presença de coliformes. TABELA 1: Avaliação da associação entre o local de coleta de amostras de água na rede distribuidora de Belo Horizonte, no período de janeiro de 1990 a setembro de 1994, e a presença de coliformes Local de coleta Coliformes Ponta de rede Outros Total Presente 119 ( 5,4) 126 ( 3,8) 245 Ausente 2096 (94,6) 3222 (96,2) 5318 Total Nota: Os valores entre parênteses são porcentagens em relação ao total da coluna? 2 = 8,20 p = 0,004 Quanto à sazonalidade, as ocorrências de coliformes nos diferentes períodos do ano estão apresentadas na tabela 2, a seguir. TABELA 2: Avaliação da associação entre as estações do ano e ocorrências de coliformes nas amostras de água coletadas em Belo Horizonte, no período de janeiro de 1990 a setembro de Estação Coliformes Primavera Verão Inverno Total Presente 63 (5,1) 84 (5,5) 64 (4,4) 34 (2,6) 245 Ausente 1174 (94,9) o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1253

7 (95,5) (95,6) (97,4) Total Outono Nota: Os valores entre parênteses são porcentagens em relação ao total da coluna? 2 = 16,34 p = 0,001 A figura 4 apresenta a relação entre as ocorrências de coliformes e os diferentes níveis de cloro observados nas amostras. Foram definidos vários pontos de corte, a partir do valor de 0,2 mg/l e agrupados em faixas de leituras até os valores máximos que foram associados às ocorrências de coliformes. 6 Porcentagem de coliformes ,4 4,5 4,4 4,1 3,4 3,0 0,0 0,0 0,0 > 0,2 > 0,6 > 0,7 > 0,8 > 0,9 > 1,0 > 1,4 > 1,6 > 2,0 Nível de cloro (mg/l) Figura 4: Percentuais de ocorrências de coliformes em cada ponto de corte do cloro residual avaliados nas amostras de água coletadas na rede distribuidora de Belo Horizonte entre janeiro de 1990 e setembro de As ocorrências de coliformes foram associadas à contagem de heterótrofos em placa -CHP e a dependência entre essas duas ocorrências foram expressas na tabela 3 TABELA 3: Comparação entre as amostras de água, com e sem coliformes, coletadas na rede de distribuição de Belo Horizonte, no período de janeiro de 1990 a setembro de 1994, quanto à CHP. Amostra P 25 Mediana P 75 p Com coliformes 0,00 1,00 10,00 Sem coliformes 0,00 0,00 2,00 Nota: A probabilidade de significância refere-se ao teste Kruskal-Wallis < 0,001 A avaliação conjunta dos parâmetros associados às ocorrências de coliformes pode ser obtida pelas tabela o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1254

8 TABELA 4: Avaliação da probabilidade da ocorrência de coliformes em uma amostra de água coletada na rede de distribuição de Belo Horizonte, no período de janeiro de 1990 a setembro de 1994, segundo as características relevantes da água. Fatores Condição Ponta de rede Estação do ano Cloro residual CHP Probabilidade 1 Não Inverno > 1 mg /L < 10 UFC/ml 1,32 2 Sim Inverno > 1 mg/l < 10 UFC/ml 1,86 3 Não Inverno? 1 mg/l < 10 UFC/ml 1,95 4 Não Outras > 1 mg/l < 10 UFC/ml 2,48 5 Sim Inverno? 1 mg/l < 10 UFC/ml 2,74 6 Sim Outras > 1 mg/l < 10 UFC/ml 3,47 7 Não Outras? 1 mg/l < 10 UFC/ml 3,64 8 Não Inverno > 1 mg/l? 10UFC/ml 3,71 9 Sim Outras? 1 mg/l < 10 UFC/ml 5,06 10 Sim Inverno > 1 mg/l? 10UFC/ml 5,16 11 Não Inverno? 1 mg/l? 10UFC/ml 5,40 12 Não Outras > 1 mg/l? 10UFC/ml 6,81 13 Sim Inverno? 1 mg/l? 10UFC/ml 7,47 14 Sim Outras > 1 mg/l? 10UFC/ml 9,36 15 Não Outras? 1 mg/l? 10UFC/ml 9,78 16 Sim Outras? 1 mg/l? 10UFC/ml 13,28 DISCUSSÃO A distribuição da densidade de coliformes observada na estratificação dos dados, indica a predominância de amostras com baixo número desses microrganismos, apesar do segundo valor modal ter sido registrado por amostras com densidades não definidas, caracterizadas como incontáveis, pela técnica da membrana filtrante, utilizada nos testes bacteriológicos. Os resultados obtidos da associação do fator localização do ponto de coleta à ocorrência de coliformes(tabela 1), mostraram maior percentual decoliformes nas amostras coletadas nas pontas de rede (5,4 %). As ocorrências de coliformes nas amostras coletadas em outros locais apresentaram percentual de 3,8%. A diferença entre esses percentuais mostrou ser, estatisticamente, significativa (p < 0,0l). HESS (1993) obteve dados semelhantes no sistema de abastecimento de New Haven, Con. (E.U.A.), atribuindo às condições de estagnação da água o fator determinante para uma maior ocorrência de microrganismos em pontos localizados nas extremidades da rede. OLSON e HANAMI (1981) estudaram condições de sazonalidade e ocorrências de coliformes. BRAZOS e O CONNOR (1987), estudando o abastecimento de água de Jefferson City, Missouri (E.U.A.) observaram que as ocorrências de coliformes na água de abastecimento têm perfil sazonal, tendendo para maior concentração de ocorrências nos meses de verão e primavera. O estudo de associação entre a presença de coliformes e o nível de cloro residual dispôs vários pontos de corte, iniciando pelo valor inferior mínimo de legislação - 0,2 mg/l. As freqüências observadas não apresentaram dependências com as ocorrências de coliformes a não ser nos 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1255

9 níveis de 0,9 e 1,0 mg/l. Em ambos os casos, observou-se uma maior porcentagem de amostras com coliformes no grupo que apresentou nível de cloro inferior ou igual ao ponto de corte. A comparação entre os dois grupos de amostras - com e sem coliformes - demonstra que existe uma diferença significativa, sendo que se verificou uma contagem de heterótrofos superior nas amostras com coliformes. A avaliação da associação entre a CHP e os dois grupos de amostras apresentada na Tabela 3 revelou dependência desses parâmetros em todos os pontos de corte selecionados, indicando ser a CHP fator relevante para a ocorrência de coliformes na água distribuída em Belo Horizonte, no período estudado. A análise de regressão logística definiu os fatores mais significativos e seus respectivos pontos de corte mais adequados à avaliação conjunta dos dados. A condição de qualidade da água em que uma amostra tem menor probabilidade de apresentar coliformes é aquela indicada por coletas fora das pontas de rede, nos meses de inverno, com um residual de cloro superior a 1 mg/l e contagem de heterótrofos inferior a 10 UFC/ml (Tabela 4). CONCLUSÃO - A ocorrência de coliformes na água distribuída em B.Horizonte, no período de janeiro de 1990 a setembro de 1994, esteve abaixo do limite de freqüência estabelecido pela Portaria n o 36 - GM - do Ministério da Saúde. - Os parâmetros selecionados do sistema informatizado de controle da qualidade da água distribuída - SICQA - mostraram-se, em sua maioria, adequados para avaliar as ocorrências de coliformes, no período estudado. - Dos parâmetros de controle, analisados neste trabalho, os níveis de cloro residual e as densidades de heterótrofos mostraram-se os mais significativos. As ocorrências de coliformes foram significativas nas amostras em que o residual de cloro foi igual ou inferiores a 1 mg/l, e em que a densidade de heterótrofos - CHP - foi superior a 10 UFC/ml. - Dos fatores inerentes ao processo de obtenção das amostras, a localização dos pontos de coleta e a sazonalidade mostraram-se importantes na determinação da ocorrência de coliformes. Há maior probabilidade de se detectar coliformes em amostras coletadas nas pontas de rede e nos meses de verão, outono e primavera. RECOMENDAÇÕES Devem ser revistos os critérios de avaliação do parâmetro coliformes como padrão de potabilidade da água de consumo naqueles sistemas sob controle da qualidade da água. 19 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1256

10 Estudos sobre existência de biofilmes nas superfícies internas de canalizações devem ser implementados para esclarecer ocorrências de coliformes em água com elevados níveis de cloro residual. Recomenda-se a manutenção de programas de descargas em pontas de rede para minimizar o impacto microbiológico da estagnação de água nesses locais A contagem de Heterórofos em placa é parâmetro importante e auxiliar na avaliação da qualidade microbiológica da água independente de seu aspecto de impacto sanitário e deve ser incorporado rotineiramente aos parâmetros de controle da distribuição. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS * 1. APHA. Standard methods for the examination of water and wastewater - AWWA- WEF - ed. Eaton, A D, Clesceri, L. S., Greenberg, A E. Washington, BRASIL. Portaria n o 36 de 19 jan Diário Oficial da União,.Brasília, 23 jan Seção 1, p BRAZOS, B. J. O'CONNOR, J. T. Relative contributions of regrowth and aftergrowth to the number of bacteria in a drinking water distribution system. In: WATER QUALITY TECHNOLOGY CONFERENCE, 1987, Baltimore: Proceedings... Baltimore: AWWA, p COALLIER, J., POMPRÉ, A., PRÉSVOST, M., DUCHESNE, D. Viable counts: new methods to measure active bacteria in distribution systems. IN: WATER QUALITY TECHNOLOGY CONFERENCE, 1993, Miami. Proceedings... Miami: AWWA, p CONOVER, W. J. Pratical nonparametric statistics. New York: John Wiley & Sons, l p. 6. DUTKA, B.J. Microbiological indicators, of water quality. In: JAM Darrell ES, A., 7. EL-ABAGY, M.M., DUTKA, B.J., KAMEL M. Incidence of coliphage in potable water supplies.applied and Environmental Microbiology. V. 54, n. 3, p , Jun EVERITT, B. S. The analysis of contingency tables. London. Chapman ann Hall, l989.l28 p. 9. EVISON, L. M. Microbial parameters of raw water quality. In: JAMES, A, EVISON, Lilian (ed.). Biological indicators of water quality. Chichester: John Wilwy & Sons, cap.16, p GALAL-GORCHEV, H. WHO - guidelines por drinking-water quality. Water Supply, v.11, n.3/4, p.1-16, GELDREICH, E. E. Microbial tools for characterizing the quality of water supply in distribution. In: WATER QUALITY TECHNOLOGY CONFERENCE, 1993, Miami. Proceedings.Miami: AWWA, p Waterborne pathogen invasions: a case for water quality protection in distribution. IN: WATER QUALITY TECHNOLOGY CONFERENCE, 1992, Ontário. Proceedings. Ontário: AWWA, p o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 1257

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