II USO DE ÁGUA CINZA PARA FINS NÃO POTÁVEIS: UM CRITÉRIO RACIONAL PARA DEFINIÇÃO DA QUALIDADE

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1 II USO DE ÁGUA CINZA PARA FINS NÃO POTÁVEIS: UM CRITÉRIO RACIONAL PARA DEFINIÇÃO DA QUALIDADE Eduardo Cohim Engenheiro Sanitarista pela UFBA - Universidade Federal da Bahia, 1982; Engenheiro de Irrigação, UFBA/FAMESF, 1988; Mestre em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo Ênfase em Produção Limpa UFBA;.Doutorando em Energia e Meio Ambiente. Professor do curso de Engenharia Ambiental da FTC. Pesquisador da Rede de Tecnologias Limpas e Minimização de Resíduos (TECLIM), Departamento de Engenharia Ambiental, (EP/UFBA). Asher Kiperstok Engenheiro Civil TECHNION - Israel Institute of Technology. MSc. e PhD em Engenharia Química. Tecnologias Ambientais University of Manchester Institute of Science and Technology (UMIST, Inglaterra). Coordenador da Rede de Tecnologias Limpas e Minimização de Resíduos (TECLIM) e do Programa de Pós Graduação em Produção Limpa, Departamento de Engenharia Ambiental, Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia (EP/UFBA) Endereço (1) : Av. Araújo Pinho, 215, ap. 602 Canela Salvador-BA. CEP Tel: (71) Fax: ecohim@ufba.br RESUMO A escassez de água e a poluição dos recursos hídricos representam um problema de saúde pública, limitam o desenvolvimento econômico e agridem o meio ambiente. O sistema convencional para abastecimento de água, coleta e disposição dos esgotos sanitários, baseia-se num único uso da água e na coleta, tratamento e disposição final do efluente tratado encerrando o fluxo de dois recursos vitais: água e nutrientes. As diversas correntes que o compõem esgoto apresentam características distintas do ponto de vista do teor de nutrientes e do volume de água sugerindo tratamentos e destinos finais diferentes para cada uma dessas correntes. As águas cinzas, provenientes do uso em lavatórios, chuveiros e lavagem de roupa, apresentam alto volume de água, baixa concentração de nutrientes e matéria orgânica de fácil degradabilidade, características que as tornam mais indicadas ao restabelecimento do ciclo da água. Esta quando tratada junto à fonte geradora para uso no próprio local apresenta vantagens do ponto de vista energético ao evitar longos transportes para condução a uma unidade de tratamento centralizada para posterior retorno aos pontos de consumo. A partir dos resultados obtidos neste trabalho, que teve por objetivo, apresentar uma metodologia para definição da qualidade da água cinza tratada para reuso, utilizando a Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico AQRM, conclui-se que, dentre os usos domésticos não requerem agua potável, o mais exigente em qualidade microbiológica é o de descarga em vasos sanitários, devido a elevada freqüência anual de uso e que o rotavirus é o organismo de referência para a AQRM. Os estudo concluiu ainda, que para atender o conjunto de usos analisados, o grau de tratamento deve proporcionar uma remoção de vírus de cerca de 99,5%, para atender o nível de risco sugerido pela OMS, determinado, principalmente, pelo uso em descarga. PALAVRAS-CHAVE: Reuso, Águas cinzas, Analise de risco. INTRODUÇÃO O setor de saneamento entendido como abastecimento de água e coleta e disposição dos esgotos sanitários, encerra o fluxo de dois recursos vitais: água e nutrientes. O sistema convencional para abastecimento de água e saneamento baseia-se num único uso da água e na coleta, tratamento e disposição final do efluente tratado e dos lodos produzidos durante o tratamento. Embora esse sistema tenha obtido sucesso na eliminação de epidemias de doenças de veiculação hídrica, adota uma lógica de fim de tubo, caracterizado pelo fluxo linear dos recursos água e nutrientes e não tem condições de atender as demandas atuais do serviço. As conseqüências têm sido a exaustão e poluição dos mananciais de água e o empobrecimento dos solos. 1

2 O esgoto, analisado segundo as diversas correntes que o compõem mostra a existência de duas correntes com características distintas do ponto de vista do teor de nutrientes e do volume de água. As águas provenientes do uso em lavatórios, chuveiros e lavagem de roupa, as águas cinzas AC, representam a maior parcela do volume total consumido e contêm uma pequena parcela dos nutrientes, enquanto que a corrente gerada no vaso sanitário, a água negra AN, é responsável por um volume menor e pela maior parte dos nutrientes, conforme mostrado na tabela 01. Componente Tabela 01 Características da água cinza Unid. Vaso Sanitário Cozinh a Banho e Lavanderi a Total Água m3/ano DBO Kg/ano 9,1 11 1,8 21,9 DQO Kg/ano 27,5 16 3,7 47,2 Nitrogênio Kg/ano 4,4 0,3 0,4 5,1 Fósforo Kg/ano 0,7 0,07 0,1 0,87 Potássio Kg/ano 1,3 0,15 0,15 1,7 Fonte: Mogens e Ledin, 2001 Tal fato sugere tratamentos e destinos finais a cada uma dessas correntes. Enquanto a AN com seu elevado teor de nutrientes é vocacionada para retorno aos solos visando o restabelecimento do ciclo natural dos nutrientes, a AC com alto volume de água, baixa concentração de nutrientes e matéria orgânica de fácil degradabilidade reúne características que a tornam mais indicadas ao restabelecimento do ciclo da água. No ciclo natural, a água circula na Terra através da precipitação e evaporação. A chuva que cai sobre os continentes é transpirada pela vegetação e uma parte percola para os aqüíferos e uma parte escoa superficialmente em rios que fluem para o oceano. O tempo médio do ciclo da água é de 2500 anos (ANDERSON et al., 2001). O crescimento econômico e a necessidade de alimentação da população constituem as duas principais ameaças ao abastecimento de água. A escassez de água e a poluição dos recursos hídricos representam um problema de saúde pública, limitam o desenvolvimento econômico e agridem o meio ambiente, conseqüências mais notadas nos paises em desenvolvimento. As motivações para o reuso e reciclagem da água podem incluir tanto a baixa capacidade de oferta decorrente da baixa pluviosidade como da elevada demanda decorrente da excessiva concentração urbana em grandes cidades. Tanto em um caso como no outro, observa-se uma crescente pressão sobre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos que se caracteriza pela crescente extração por um lado e a crescente degradação da qualidade decorrente do lançamento das águas usadas, por outro. Em tais circunstâncias, a água usada é um recurso valioso se considerarmos que a maioria dos usos não requer a qualidade de água potável. Uma vez usada, a água pode ser tratada e reusada, reduzindo a pressão sobre os mananciais contribuindo para sua preservação e para o aumento da disponibilidade de água doce. Usos como irrigação de áreas verdes, descarga de toaletes e lavagem de roupas são exemplos de demandas de água que não requerem a alta qualidade de água potável e que poderiam ser atendidas com efluente tratado, reduzindo-se a pressão sobre os mananciais. A estratégia de estações centralizadas exigiria, entretanto, a implantação de rede dupla de distribuição de água, o que só seria justificado mediante estudos econômicos em casos de necessidade de construção de longas adutoras para a ampliação da oferta de água. Mais vantajoso do ponto de vista econômico e ambiental, seria a separação das correntes menos concentradas em termos de microrganismos e nutrientes, as águas cinzas, provenientes de chuveiros, lavatórios e lavagem de roupa, para tratamento e reuso no local para descarga de toaletes, lavagem de roupa, e rega de jardins e outros usos que não requeiram água potável. 2

3 A água cinza tratada junto à fonte geradora para uso no próprio local apresenta óbvias vantagens do ponto de vista energético ao evitar longos transportes para condução a uma unidade de tratamento centralizada para posterior retorno aos pontos de consumo. Por outro lado, a redução do grau de diluição de fezes e urina traria múltiplos benefícios à sua reutilização. O volume reduzido facilitaria o tratamento e higienização desse sub-produto (produto) requerendo volumes e áreas menores para isso, além de menor quantidade de energia. O custo de transporte para os locais de consumo, as terras agrícolas, seria sensivelmente reduzido, viabilizando a utilização desses produtos em locais mais distantes. A própria utilização nas culturas ver-se-ia facilitada pelo controle maior da quantidade do aporte de nutrientes, eliminando-se dessa forma a dificuldade de compatibilizar as demandas hídrica e nutricional das plantas. Outra razão para a separação e reuso da água cinza é que em pesquisas de opinião realizadas indicam uma aceitabilidade maior dessa corrente que do esgoto convencional tratado (NANCARROW et al., 2002) A opção de separar para reuso as águas cinza já vem sendo adotada em vários países a exemplo de Japão, Austrália, Alemanha, Estados Unidos, África do Sul, etc. Um aspecto de central importância para orientar decisões é a definição do que seria a qualidade mínima aceitável para um determinado uso. Avaliação quantitativa de risco microbiológico Para o atendimento à segurança microbiológica, existem regulamentos e diretrizes em diversas partes do mundo. A definição dos limites microbiológicos tem recebido diferentes abordagens, variando entre alta tecnologia/ alto custo/ baixo risco e tecnologia simples/ baixo custo/ risco controlado, dependendo do balanço entre capacidade econômica e risco (ANDERSON et al., 2001). Segundo Bahri e Brissaud (2004), as metas de qualidade microbiológicas apontadas nessas diretrizes carecem de base científica. Na abordagem conservadora, o padrão de organismos patogênicos é baseado no risco zero. Por outro lado, dados de estudos microbiológicos encontrados na literatura referem-se à contaminação de águas balneares e água para beber. Poucos estudos epidemiológicos foram realizados para usos não potáveis. Além disso, estudos epidemiológicos têm baixa sensibilidade para níveis baixos de exposição. Conseqüentemente, a despeito de todas as limitações e incertezas, a Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico AQRM parece ser uma ferramenta útil para preparação de diretrizes (BAHRI; BRISSAUD, 2004). Avaliação quantitativa de risco microbiológico tem merecido aceitação no cenário internacional de organizações como OMS, FAO, Comissão Européia, e Organização Mundial do Comércio (HAAS, 2002). Ottosson (2003) também considera essa metodologia valiosa para calcular riscos, mesmo quando os dados disponíveis são pobres, com potencial para subsidiar decisões a um custo muito inferior ao de um estudo epidemiológico. Possibilita ainda a realização de análise de sensibilidade para definição de áreas em que se precisa aprofundar o conhecimento e para a identificação de pontos críticos de controle. O procedimento de AQRM é composto por quatro elementos primários: Identificação do perigo ou ameaça; avaliação da exposição; análise da curva de dose-resposta; e caracterização quantitativa do risco. As etapas da AQRM são brevemente descritas a seguir, segundo proposto pela OMS (WHO, 2006). A identificação da ameaça e a formulação do problema constituem o planejamento sistemático das etapas da avaliação de risco, com a identificação dos objetivos, amplitude e enfoque, podendo incluir os contextos regulatório e político. A caracterização da ameaça é feita mediante a avaliação de dose resposta que caracteriza a relação entre a dose ministrada e a incidência dos efeitos na saúde. A avaliação da exposição determina o tamanho e a natureza da população exposta e a rota, a quantidade e a duração da exposição. 3

4 A caracterização do risco integra as informações das etapas anteriores para estimar a magnitude do problema de saúde pública além da variabilidade e incerteza. Uma decisão fundamental no processo de AQRM é o risco aceitável para a situação em análise, definindo com isso a qualidade da água e o grau de tratamento. Esse risco é definido, principalmente, pelo grau de tratamento a que é submetido o esgoto a ser reusado. Assim, a redução do risco está associada a uma elevação do custo, sendo necessário que se defina o tamanho do risco, ou o risco aceitável. O risco tolerável Hunter e Fewtrell (2001) afirmam que um risco é aceitável quando: está abaixo de um limite definido arbitrariamente; está abaixo de um nível que já é tolerado; está abaixo de uma fração do total da carga de doença na comunidade; o custo de redução do risco excederia o valor economizado; o custo de oportunidade da prevenção do risco seria mais bem gasto em outras ações de promoção da saúde pública; os profissionais de saúde dizem que é aceitável; o público em geral diz que é aceitável (ou não diz que é inaceitável). De acordo com Bastos e Bevilaqua (2006), citando BLUMENTHAL et al.,(2000), atualmente reconhecemse as seguintes abordagens possíveis para o estabelecimento de critérios de qualidade para a utilização de esgotos sanitários: (i) a ausência de riscos potenciais (perigos), caracterizada pela ausência de organismos indicadores e, ou, patogênicos no efluente; (ii) a medida de risco atribuível a utilização de esgotos dentre uma população exposta; (iii) a aplicação da metodologia de Avaliação de Risco e a definição de níveis de risco aceitáveis, ou seja, a estimativa da concentração de patógenos no efluente correspondente ao nível de risco aceitável em uma dada população. A primeira abordagem tem sido referida como abordagem do "risco nulo" e criticada por sua fragilidade em termos de fundamentação epidemiológica e, inevitavelmente, dá lugar a critérios de qualidade de efluentes bastante rigorosos (BASTOS e BEVILACQUA, 2006). Este é o caso dos critérios utilizados pelo estado da Califórnia, EUA e seus seguidores. Esses critérios foram desenvolvidos para uso naquele estado, onde as estações de recuperação da qualidade da água tinham plenas condições de atendê-los (CROOK, 1998). Crook acrescenta que não é surpreendente que os padrões da Califórnia e aqueles de outros países industrializados não sejam atingíveis em países em desenvolvimento devido a diferenças econômicas, tecnológicas e institucionais. Na mesma linha de preocupação, Abu-Rizaiza (1999) adverte, em função da experiência na Arábia Saudita: Quando padrões irrealísticos, tomados de países com condições e expectativas muito diferentes, são impostos, o desdém à regulamentação produz três males: violação crônica, provavelmente coberta de alguma maneira; fracasso na obtenção do melhor nível de tratamento possível; e ausência de melhorias e desenvolvimentos futuros. A redução do risco está associada a uma elevação do custo, sendo necessário que se defina o tamanho do risco, ou o risco aceitável. Segundo Hunter e Fewtrell (2001), os estudos para definição de padrões e riscos aceitáveis devem ser integrados por análise de custo benefício e custo utilidade e definem o risco aceitável, do ponto de vista econômico, como: qualquer risco em que os custos com sua redução exceda os benefícios e utilidade financeira advindos dessa redução e em que tais recursos não fossem mais bem empregados em outros áreas da saúde pública. Shuval et al. (1997) concluíram que para se evitar um único caso de hepatite A em uma cidade de terceiro mundo com uma população de haveria um custo adicional de US$ ,00 por ano quando comparado com o custo para atender o critério da OMS O custo de oportunidade de investimentos dessa ordem de grandeza não se justificaria em países como o Brasil onde demandas sociais mais urgentes, como por exemplo, a ampliação do serviço de saneamento ambiental urbano, teria prioridade. 4

5 Conforme Mara (2006), a base para a proteção da saúde humana é que a carga adicional de doença decorrente de uma dada atividade não exceda 1 μdaly 1 por pessoa por ano. Esse nível de proteção à saúde foi usado pela OMS em seu Guidelines for Driking-water Quality (WHO, 2004). Três organismos patogênicos foram adotados como índice: rotavirus (vírus), Campylobacter (bactéria) e Cryptosporidium (protozoário). A tabela 02 mostra os valores de DALY¹ por caso de doença para cada um dos agentes e a correspondente relação doença: infecção. A OMS destaca que o valor de referência adotado é extremamente seguro uma vez que é três ordens de grandeza menor que a incidência real de doenças diarréicas no mundo (WHO, 2006), conforme mostrado na tabela 03. Tabela 02: DALYS, risco de doença, razão doença:infecção e risco tolerável de infecção para rotavirus, Campylobacter e Cryptosporidium Organismo DALYS pcd* Risco de doenca Risco Razão doença: equivalente a tolerável de 10-6 infecção DALY ppa infecção Rotavirus: Paises industrializados 1,4 xl0-2 7,1 x ,05 1,4 xl0-3 Paises em desenvolvimento 2,6 x ,8 x ,05 7,7 xl0-4 Campylobacter 4,6 x ,2 x ,7 3,1 x 10-4 Cryptosporidium 1,5 x ,7 x ,3 2,2x 10-3 *pcd: por caso de doença; ppa: por pessoa por ano. Microrganismos na água cinza Tabela 03 Incidência de doenças diarréicas por pessoa por ano Região Incidência de doenças diarréicas Todas 0 a 4 anos 5 a 80 anos Paises industrializados 0,2 0,2 a 1,7 0,1 a 0,2 Paises em desenvolvimento 0,8-1,3 2,4 a 5,2 0,4 a 0,6 Média global 0,7 3,7 0,4 Embora a água cinza não possua contribuição dos vasos sanitários, de onde provém a maior parte dos microorganismos patogênicos, a presença de consideráveis densidades de coliformes termotolerantes neste tipo de água residuária é um fato. A limpeza das mãos após o uso do toalete, lavagem de roupas e alimentos fecalmente contaminados ou o próprio banho são algumas das possíveis fontes de contaminação (GONCALVES et al. 2006). Entretanto, elevadas densidades de organismos indicadores como as que tem sido reportadas, têm sido atribuídas ao recrescimento que se verifica na água cinza face sua elevada concentração de matéria orgânica e sua rápida mudança para o estado de anaerobiose. Tal fato tem levado a uma superestimativa do risco envolvido no reuso de águas cinzas, o que levou a realização de uma pesquisa de contaminação fecal utilizando-se como marcador químico o coprostanol. Os resultados mostraram uma carga média de contaminação fecal na água cinza de 0,04 g por pessoa por dia, com mínimo de 0,02 e máximo de 0,08 g. OBJETIVO O objetivo desse trabalho é apresentar uma metodologia para definição da qualidade da água cinza tratada para reúso em descarga de vaso sanitário, lavagem de roupa e irrigação de jardim, utilizando a Avaliação 1 Ver definição de DALY em Bastos e Bevilacqua (2006) 5

6 Quantitativa de Risco Microbiológico - AQRM - com uma abordagem estocástica, tendo por base dados de relação entre organismo indicador e organismo patogênico, superando a dificuldade representada pela carência de dados de organismos patogênicos nessas correntes. METODOLOGIA A AQRM se completa em quatro etapas: a) identificacao do fator de risco; b) avaliação da exposição; c) análise de dose-resposta; e d) caracterização do risco. Identificação do fator de risco Na AQRM, o fator de risco é constituído por organismos entero-patogenicos. Neste trabalho adotou-se a diretriz da OMS (WHO, 2004) de utilização do conceito de patogênico de referência, segundo a qual o organismos mais abundante, infeccioso e virulento é usado para a avaliação de risco, representando o pior caso (AHMED et al., 2005). Tabela 04 Caracterização de águas cinzas segregadas - Parâmetros microbiológicos Referência Parâmetros (NMP/100mL) Fonte de Local água cinza Coliforme Coliforme E.coli total Termotol. Siegrist MQ et al (Lava) EUA 85-8,9x ,6x (1976)* MQ (enxágue) 190-1,5x ,1x CH / BH x Rose et al. MQ (Lava) EUA (1991) MQ (enxágue) Hargelius MQ - - 2,82 x 10 7 et al. CZ Suécia - - 1,6x10 5-9,66 x 10 7 (1995)* BH / CZ - - 2,36 x 10 8 Borges BH Curitiba 5,1-1,6x10 8 2,0-1,6x Pesquisa MS Santa UFSC Catarina 2,4x10 3-2,42x ,42x10 5 LV 1,4x10 2-1,4x10 2-1,0-9,0x10 1 CH 4,0x10 4-7,3x10 4-2,4x10 3-2,0x10 5 Pesquisa TQ Espírito 1,0-5,8x10 3-1,0-2,1x10 3 UFES MQ Santo (2005) 1,0-1,6x10 2-1,0-2,6x10 4 CZ 1,0-1,1x10 6-1,0-1, 9x10 5 MS 2,9x10 4-1, x10 5-1,0x10 4-1,3 x10 5 LEGENDA: CZ - pia cozinha; MQ - máquina lavar roupa; TQ - tanque; LV - lavatório; CH -chuveiro; VS - vaso sanitário; MS - Mistura; * (apud ERIKSSON et al 2002) Fonte: GONÇALVES et. al Assim, foi modelado o risco para Rotavirus, Campylobacteria e Cryptosporidium, representando, respectivamente, o pior caso para vírus, bactéria e protozoário (AHMED et al., 2005; ASHBOLT et al., 2005; WHO 2006). Embora idealmente uma avaliação de risco deva ser feita com base em dados medidos do organismo analisado, a carência de dados e o custo de sua obtenção dificultam essa possibilidade, sendo mais comuns as informações referentes a coliformes termotolerantes ou outro indicador. Assim, a densidade de organismos patogênicos na água foi estimada a partir da relação entre organismo indicador e patogênico, abordagem já adotada por Craig et al. (2003), López-Pilla et al (2000) e Ahmed et al. (2005). Conforme este último, a relação [indicador]:[patogênico] obedece uma distribuição lognormal com médias de 10 5, 10 5 e 10 6, respectivamente para rotavirus, salmonela e cryptosporidium, com limites inferiores e superiores para um intervalo de confiança de 90%, respectivamente, de 10 4 e 10 6, 10 4 e 10 6 e 10 5 e

7 A densidade de E. coli nas fezes foi adotada como tendo uma distribuição lognormal com média de 1,3.107 intervalo de confiança de 90% definido pelos limites inferior e superior de 106 e 108 por grama de fezes. Para a quantidade de fezes na água cinza foi adotado, conforme proposto por Ottoson (2004) e recomendado pela OMS (WHO, 2006), o valor médio de 0,04g/pessoa.dia com mínimo de 0,02 e máximo de 0,08 g/pessoa.dia com uma distribuição triangular. Para a quantidade de água cinza produzida por pessoa e por dia admitiu-se uma distribuição triangular, com mínimo, moda e máximo de 30, 60 e 150 l/pessoa.dia. A densidade de organismo patogênico na água cinza fica definida pela expressão dada na equação 1. ( E. coli _ nas _ fezes) x( Quant. _ fezes _ na _ AC ) ( Dens. naac ) = Equação (1) (Re l. _ E. coli : Patogênico) x( Vol. _ AC ) Análise da exposição Para os usos pretendidos, descarga de vasos sanitários, lavagem de roupa e irrigação de jardim, a exposição fica caracterizada pelo volume ingerido e pela freqüência de uso. Para o volume ingerido, Ashbolt et al. (2005) propõe uma distribuição triangular com mínimo, moda e máximo de, respectivamente, 0,01, 0,1 e 0,5ml para os tres usos. Para a freqüência de uso de descarga, esse autor recomenda a utilização de uma distribuição normal com média de 1460 usos/ano e desvio padrão de 100 usos/ano. Para lavagem de roupa e irrigação de jardim admitiu-se, também, uma distribuição normal, com médias de 200 e 100 e desvios padrões de 50 e 20 usos por ano, respectivamente. Deve-se ressaltar que o volume ingerido proposto aqui para cada uso é dez vezes maior aquele recomendado por NRMMC (2005) e Ottoson (2005), igual a 0,01 ml. A dose ingerida em cada exposição fica definida pela equação 2 a seguir ( Dens. naac) xvol ingerido dose. = Equação (2) Dose resposta Os riscos de infecção em uma única exposição podem ser adequadamente descritos por um dos dois modelos, apresentados nas equações 3 e 4 onde P I é a probabilidade de infecção, r, constante de probabilidade de início de infecção por um organismo simples, N 50, dose infecciosa mediana, α = parâmetro de inclinação e d, dose ingerida MODELO EXPONENCIAL: r. d P I = 1 e Equação (3) MODELO BETA-POISSON: α 1 d α P I = Equação (4) N 50 Onde, P I =risco de infecção em uma exposição; d=número de patógenos ingeridos; N 50 = número de patógenos que infectará 50% da população exposta; α e r são parâmetros de ajuste das curvas. Os parâmetros das equações para os organismos estudados encontram-se na tabela 05. 7

8 Caracterização do risco Tabela 05 Parâmetros das curvas dose-resposta Organismo Parâmetro r α N 50 Rotavirus - 0,25 6,2 Campylobacter - 0, Cryptosporidium 0, O risco anual fica caracterizado pela equação 5, onde P n é o risco anual e n o número de exposições no ano. n P = 1 (1 ) Equação (5) n P I Uma vez que nem toda pessoa infectada pela ingestão de organismo patogênico adoece, é necessário que se faça uma estimativa da probabilidade de contrair-se uma doença, PD. PD=PD:I x P I Equação (6) Onde PD= probabilidade de uma pessoa infectada tornar-se doente; PD:I= probabilidade de uma pessoa infectada desenvolver doença clínica. Estimativas pontuais, determinísticas, podem ser utilizadas, nas quais um valor é adotado para representar cada variável e o risco calculado. Valores médios são utilizados para calcular o risco médio enquanto que valores extremos tais como 90 ou 99 percentil podem ser utilizados para dar uma idéia da pior situação. Essa abordagem, entretanto, não dá uma visão completa nem o peso devido a todas as combinações. A modelagem estocástica em que cada variável é descrita como uma distribuição produz resultados mais robustos (WESTRELL, 2004). Desse modo, foi gerada uma série de 10 mil valores para cada variável, utilizando-se o método de Monte Carlo para selecionar as combinações aleatórias de risco. Risco aceitável O risco aceitável adotado como referência neste trabalho é o mesmo que a OMS recomenda, igual a 1μDALY, equivalente a um risco mediano de 7,7 xl0-4, 3,1 x 10-4 e 2,2x 10-3 para rotavirus (em países em desenvolvimento), Campylobacter e Cryptosporidium, respectivamente (WHO, 2006). RESULTADOS E DISCUSSÃO Os gráficos das figuras 01, 02, 03 e 04 mostram as freqüências acumuladas para a densidade de E. Coli nas fezes, quantidade de fezes na água cinza, relação E. Coli: Org. Patogênico e volume de água cinza, respectivamente. 8

9 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 1,0E+00 1,0E+01 1,0E+02 1,0E+03 1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 1,0E+08 1,0E+09 Figura 01 E. Coli nas fezes 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% Figura 02 - Volume de Água Cinza, l por pessoa por dia 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 1,0E+00 1,0E+01 1,0E+02 1,0E+03 1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 1,0E+07 1,0E+08 1,0E+09 EColi:Campylobacter EColi:Rotavirus EColi:Cryptosporidium Figura 03 Relação [E. Coli : Org. Patogênico] 9

10 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% Figura 04 - Volume de Água Cinza, l por pessoa por dia Os dados de entrada resultaram nas densidades de organismo mostradas na tabela 06, onde se observa para a E. coli uma densidade mediana de 5,8E3 UFC/l isso corresponde, aproximadamente, a três ordens de grandeza inferior à de esgoto convencional, decorrência da menor concentração de fezes na corrente de águas cinzas, proporção que se mantem para os outros organismos. Tabela 06 Distribuição de freqüências de Patógenos na Água Cinza, Organismos por litro Percentil CryptosporidiumCampylobacterRotavirus E. Coli 10% 8,20E-04 8,00E-03 8,20E-03 1,95E+03 25% 2,11E-03 2,06E-02 2,03E-02 3,30E+03 50% 5,94E-03 5,77E-02 5,94E-02 5,85E+03 75% 1,69E-02 1,61E-01 1,69E-01 1,04E+04 90% 4,34E-02 4,10E-01 4,19E-01 1,73E+04 O volume ingerido por exposição e as concentrações de organismos, cada exposição resulta numa dose ingerida cuja distribuição de freqüência é mostrada no gráfico da Figura % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 Figura 05 Volume ingerido, ml por pessoa por uso A distribuição de freqüências acumuladas para a dose ingerida em cada exposição, resultante da aplicação da Equação 2, é apresentada na tabela

11 Tabela 07 Dose ingerida por exposição, n de partículas Percentual Rotavirus Campylobacter Cryptosporidium 10% 1,2E-06 1,2E-06 1,2E-07 25% 3,2E-06 3,4E-06 3,4E-07 50% 1,0E-05 1,0E-05 1,0E-06 75% 3,2E-05 3,0E-05 3,1E-06 90% 8,4E-05 8,0E-05 8,7E-06 A probabilidade de infecção, P I, em uma única exposição é mostrada no gráfico da figura 06, onde se observa que o organismo de maior potencial de risco é o rotavirus. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1,0E-12 1,0E-11 1,0E-10 1,0E-09 1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03 1,0E-02 1,0E-01 1,0E+00 Rotavirus Campylobacter Cryptosporidium Figura 06 Probabilidade de infecção em uma exposição O gráfico da figura 07 apresenta a distribuição da freqüência anual para os três usos previstos. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Desacarga em vasos Lavagem de roupa Rega de jardim Figura 07 Freqüência anual de uso, n por ano 11

12 Para as curvas dose-resposta utilizadas, os riscos anuais para os três usos associados aos três organismos é mostrado no gráfico da Figura 08. Pode-se observar que o risco representado pelo rotavirus é maior que o de Cryptosporidium e que o de Campylobacter, o que evidencia a importância do Rotavirus como organismo de referência em AQRM. Os valores de risco encontrados devem ser comparados com os riscos de doenças correspondentes a 1μDALY para os microrganismos analisados e apresentados na Tabela 2, 3,8.10-5, 2, e 6, para rotavirus, Campylobacter e Cryptosporidium, respectivamente. Para o Cryptosporidium, observa-se que para todos os usos apresentam risco inferior ao valor de referência. O mesmo acontece com relação ao Campylobacter, embora, neste caso, o risco decorrente do uso em descarga de vaso sanitário se aproxime do valor de referência. A avaliação conjunta de todos os usos mostram que o risco para Cryptosporidium, de 2,2.10-6, é inferior ao valor de referência. Para Campylobacter, o risco conjunto é 2,4.10-4, apenas um pouco superior ao valor de referência. Em ambos os casos, poder-se-ia dispensar o tratamento para remoção de microrganismos, mantendo-se o risco dentro do valor recomendado pela OMS. No que diz respeito a rotavirus, mesmo para os usos com menor exposição, o risco de infecção por rotavirus excede a recomendação da Organização Mundial de Saúde, sendo, portanto, necessário um tratamento prévio. No caso do risco decorrente de todos os usos, 8,5.10-4, o valor recomendado pela OMS seria excedido em 22 vezes, o que reitera a importância do tratamento prévio. Esse tratamento deveria promover uma remoção de microrganismos em 2 unidades logarítmicas, resultando num risco conjunto para os três usos de 8,6.10-6, inferior, portanto, ao recomendado pela OMS. Caso fosse excluído o uso em vasos sanitários, o nível de tratamento poderia ser o suficiente para remover apenas 1 unidade logarítmica, correspondendo a um risco de 1, Tabela 08 Mediana dos riscos anuais Uso Organismo Rotavirus CampylobacterCryptosporidium Regar Jardim 4,85E-05 1,34E-05 1,27E-07 Lavar Roupa 9,54E-05 2,59E-05 2,53E-07 Descarga em vasos 7,11E-04 1,98E-04 1,88E-06 12

13 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1,0E-10 1,0E-09 1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03 1,0E-02 1,0E-01 1,0E+00 Descarga - Crypto Lavar Roupa - Crypto Regar Jardim - Crypto Descarga - Campylo Lavar Roupa - Campylo Regar Jardim - Campylo Descarga - Rotavirus Lavar Roupa - Rotavirus Regar Jardim - Rotavirus Figura 08 Distribuição de freqüências acumuladas para o risco anual CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Foi apresentado um modelo de AQRM para avaliação do risco de reúso da água cinza baseado em dados de literatura que possibilitaram preliminarmente a definição do grau de tratamento para diversos usos isolados ou conjuntos. Pelos resultados obtidos pode-se concluir que, por suas características, o rotavirus é o organismo de referência para AQRM. Dentre os usos domésticos que requerem qualidade menor do que potável, o mais exigente no que concerne a qualidade microbiológica é o de descarga em vasos sanitários, decorrência da elevada freqüência anual de uso, cerca de 1460 vezes, associado ao volume ingerido utilizado. Para atendimento conjunto dos usos analisados, o grau de tratamento deve proporcionar uma remoção de vírus de cerca de 99,5%, para atender o nível de risco sugerido pela OMS, determinado, principalmente, pelo uso em descarga. Recomenda-se, para melhor utilização do modelo, a investigação do volume ingerido durante a descarga, o que possibilitará uma melhor definição do valor a ser adotado. Recomenda-se, também, a montagem de um banco de dados, levantados localmente, que possibilite relações, entre organismo indicador e patogênico, mais próximas de nossa realidade. 13

14 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ABU-RIZAIZA, O. S.: Modification of the standards of wastewater reuse in Saudi Arábia. Wat. Res. Vol. 33, n 11 pp , AHMED, M.F. et al. Risk Assessment of Arsenic Mitigation Options (RAAMO). Dhaka: APSU, p. 3. ANDERSON, J.; ADIN, A.; CROOK, J.; DAVIS, C.; HULTQUIST, R.; JIMENEZ-CISNEROS, B.; KENNEDY, W.; SHEIKH, B.; VAN DER MERWE, B. Climb the ladder: a step by step approach to international guidelines for water recycling. Water Science and Technology. 43(10):1-8. IWA Publishing ASHBOLT, N.J. et al. Microbial Risk Assessment (MRA) Tool. Gothenburg: Urban Water, p. 5. BASTOS, Rafael Kopschitz Xavier; BEVILACQUA, Paula Dias. Normas e critérios de qualidade para reuso da água. In: SANTOS, M.L.F.; BASTOS, R.K.X.; AISSE, M.M. (Coord.). Tratamento e utilização de esgotos sanitários. 1.ed. Rio de Janeiro: ABES, cap.2, p (PROSAB 4, v.2). Título secundário: ; Reúso das águas de esgoto sanitário, inclusive desenvolvimento de tecnologias de tratamento para esse fim. 6. CRAIG, D.; FALLOWFIELD, H.; CROMAR, N., Decay Rates of Faecal Indicator Organisms and Pathogens: Use of microcosm and In Situ Studies For the Estimation of Exposure Risk In Recreational Waters. American Water Works Asociation, Austrália GONÇALVES, R. F. et al. Gerenciamento de águas cinzas. In: GONÇALVES, Ricardo Franci (Coord.). Uso racional da água em edificações. 1.ed. Rio de Janeiro: ABES, cap.4, p (PROSAB 4, v.5). Título secundário: ; Tecnologias de segregação e tratamento de esgotos domésticos na origem, visando a redução do consumo de água e da infra-estrutura de coleta, especificamente nas periferias urbanas. 8. HUNTER, P. R.; FEWTRELL, L: Acceptable Risk in Water Quality - Guidelines, Standards and Health: Assessment of Risk and Risk Management for Water-Related Infectious Disease, Edited by Lorna Fewtrell, Center for Research into Environment and Health, Aberystwyth, Wales and Jamie Bartram, World Health Organization, Geneva, Switzerland, LÓPEZ-PILA, J. M., SZEWZYK, R., Estimating the infection risk in recreational waters from the feacal indicator concentration and from the ratio between pathogens and indicators. Pergamon, Berlin, V. 34, n 17, pp , Fev MARA, Duncan. A Guide to the Guidelines : A Numerical Guide to the 2006 WHO Guidelines on Wastewater Use in Agriculture and Practical Advice on how Transpose them into National Standards. School of Civil Engineering, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, UK, November NANCARROW, B.; KAERCHER, J.; PO, M. Literarture review of factors influencing public perceptions of water reuse. Australian Water Conservation and Reuse Program. CSIRO NATURAL RESOURCE MANAGEMENT MINISTERIAL COUNCIL AND ENVIRONMENT PROTECTION AND HERITAGE COUNCIL. National Guidelines for Water Recycling. October, OTTOSON, Jakob. Comparative analysis of pathogen occurrence in wastewater: Management strategies for barrier function and microbial control f.. PhD Thesis)- Royal Institute of Technology and Swedish Institute for Infectious Disease Control, Universitetsservice US AB, Stockholm. 14. SHUVAL, H.; LAMPERT, Y.; FATTAL, B.: Development of a risk assessment approach for evaluating wastewater reuse standards for agriculture. Wat. Sci. Tech. Vol. 35, n 11-12, pp 15-20, WESTRELL, Therese, Microbial risk assessment and its implications for risk management in urban water systems. 1ed. Linköping: UniTryck, 2004, 84p. 16. WORLD HEALTH ORGANIZATION. WHO guidelines for the safe use of wastewater, excreta and greywater. France: World Health Organization, p. (Excreta and greywater use in agriculture, v. 4) 17. WORLD HEALTH ORGANIZATION. 3rd Drinking Water Guidelines,