Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Projeto FEUP 2015/ Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente

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1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Projeto FEUP 2015/ Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente QUE ÁGUA CONSUMIMOS? Avaliação de parâmetros microbiológicos da água de fontanários Equipa: MIEA101_02 Ana Teixeira up @fe.up.pt Bruno Vale up @fe.up.pt Filipa Carvalho up @fe.up.pt João Vigário up @fe.up.pt Mariana Souto up @fe.up.pt Miguel Ribeiro up @fe.up.pt Data de entrega 2015/10/30 Supervisora: Margarida Bastos Monitor: Fábio Bernardo Coordenador Projeto FEUP do Curso: João Bastos

2 AGRADECIMENTOS Como alunos do primeiro ano, sentimos que a nossa entrada na Feup ficou, sobretudo, marcada pelo Projeto Feup, uma vez que, nos proporcionou uma exploração e um aprofundamente significativo, não só das nossas capacidades a nível intelectual, mas também a nível social. Deste modo, gostaríamos de agradecer à professora Margarida Bastos e ao nosso monitor Fábio Bernardo por todo o apoio e disponibilidade dispensados na realização deste nosso trabalho. Reconhecemos, também, toda a preocupação e conhecimentos transmitidos. Ana Teixeira Bruno Vale Filipa Carvalho João Vigário Mariana Souto Miguel Ribeiro

3 Water is the driving force of all nature. Leonardo da Vinci

4 RESUMO O seguinte relatório foi realizado no âmbito da unidade curricular do Projeto Feup tendo como principal objetivo mostrar que a potabilidade da água não é visível a olho nú e que existem algumas estratégias simples e claras que podem ser realizadas para prevenir a contaminação desse recurso. Primeiramente, foram mencionados alguns conceitos relevantes de modo a facilitar uma melhor compreensão do trabalho elaborado. Neste foi feita uma breve abordagem à importância que os fontanários tiveram na história civilizacional e que atualmente constituem apenas referências históricas das paisagens urbanísticas e rurais do nosso país. No entanto, a essência deste relatório incide, sobretudo, na avaliação dos parâmetros microbiológicos através de quatro amostras de água de dois fontanários distintos da região do Porto (Fonte do Anjo e Chafariz do Parque Basílio Teles). A legislação reporta que o valor máximo de unidades formadoras de colónia (UFC) para água destinada ao consumo humano deve ser zero (por 100 ml). Neste trabalho, a análise efetuada para o Chafariz do Parque Basílio Teles demonstrou valores superiores: 1/50 ml e 4/50 ml ao contrário da Fonte do Anjo cujos valores obtidos se encontraram no parâmetro definido por lei. Após uma elaborada avaliação destes parâmetros, conclui-se que a água do Chafariz do Parque Basílio Teles em análise se encontra poluída, sendo por isso imprópria para consumo. A água da Fonte do Anjo indicou valores adequados para consumo, no entanto uma avaliação mais detalhada é recomendada. PALAVRAS-CHAVE Fontanários Contaminação da água Potabilidade da água Legislação Ambiental Bactérias Estratégias de prevenção Processos de tratamento

5 ÍNDICE 1. Introdução Referências históricas Importância dos fontanários na história da Humanidade Origem da água das amostras Microrganismos e qualidade da água Microrganismos como indicadores de poluição: Contaminação Fecal Indicadores de qualidade da água Causas e consequências da ingestão da água contaminada Causas da contaminação Consequências da contaminação Estratégias de prevenção Processos de tratamento Como resolver o problema da contaminação? Processos físicos Processos químicos Processos biológicos Classificação dos sistemas de tratamento Pârametros microbiológicos Descrição dos métodos analíticos Legislação aplicável Qualidade microbiológica: valores paramétricos Avaliação dos parâmetros microbiológicos da água de fontanários Metodologia Protocolos específicos Protocolo Laboratorial Material Resultados Discussão de Resultados Conclusão Referências bibliográficas... 22

6 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Utilização da água na antiguidade... 2 Figura 2 Fonte do Anjo, Porto, Portugal... 3 Figura 3 Chafariz do Parque Basílio Teles, Matosinhos, Portugal... 3 Figura 4 Localização geográfica das fontes em análise (à esquerda: Chafariz do Parque Basílio Teles e à direita: Fonte do Anjo)... 3 Figura 6 Ilustração dos resultados obtidos ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1 Doenças provocadas pela contaminação da água... 7 Tabela 2 Vantagens da filtração por membrana face ao processo dos tubos múltiplos Tabela 3 Desvantagens da filtração por membrana face ao processo dos tubos múltiplos Tabela 4 Parâmetros microbiológicos e valores paramétricos para a água fornecida por redes de distribuição e fontanários (Decreto-Lei 306/2007, anexo I, parte I) Tabela 5 Parâmetros microbiológicos e valores paramétricos para a água colocada à venda em garrafas ou outros recipientes (Decreto-Lei 306/2007, anexo I, parte I) Tabela 6 Parâmetros microbiológicos a analisar nos controlos de rotina (Decreto-Lei 306/2007, anexo II) Tabela 7 Análise dos resultados obtidos na experiência laboratorial

7 1. INTRODUÇÃO A água é um recurso essencial à vida. Toda a humanidade e todos os organismos existentes na Terra bem como a manutenção das funções e a integridade dos ecossistemas dependem dela. [2] A água é dos recursos que tem mais impacto no desenvolvimento dos países. Por conseguinte, a sua escassez, fruto da atividade humana, condiciona diretamente a qualidade de vida das populações a nível mundial, isto é, prejudica a qualidade da água, tornando-a imprópria para consumo e diminui a quantidade de água potável. O conceito de qualidade da água é relativo, uma vez que esta depende do uso a que se destina ou do objetivo do seu utilizador. Assim, a qualidade da água pode ser definida como o conjunto de características físicas, químicas e biológicas adequadas à sua utilização para determinado uso. Por sua vez, é necessário estabelecer as exigências relativas à sua qualidade, isto é, definir parâmetros de qualidade e estabelecer os seus valores-limite. Os limites paramétricos estabelecidos na legislação são principalmente desenvolvidos para a prevenção da ocorrência de surtos sanitários, fornecendo uma informação limitada sobre a proteção do ambiente e da saúde. Os limites paramétricos podem definir-se como a concentração de uma substância ou organismo que não representa um perigo acentuado para a saúde de um número significativo de utilizadores. [2] Deste modo, são normalmente impostos na legislação dois limites paramétricos; o valor máximo recomendável (VMR) e o valor máximo admissível (VMA). O VMR é o valor de norma de qualidade que não deverá ser ultrapassado (Decreto-Lei 236/98) e garante a manutenção da saúde do consumidor e a cobertura das suas necessidades alimentares. O VMA é o valor da norma de qualidade que, de preferência, deve ser respeitado ou não excedido (Decreto-Lei 236/98). Para assegurar a qualidade da água existe um conjunto de parâmetros para a sua avaliação: os critérios físico-químicos (ph, cloretos, sulfatos, sódio, ferro,...), químicos (pesticidas, nitratos,...), microbiológicos (bactérias) e organolépticos (cor, cheiro, sabor e turvação) [3]. Este trabalho, realizado no âmbito da Unidade Curricular do Projeto FEUP, baseia-se, sobretudo, nestes conceitos tendo como objetivo avaliar os parâmetros microbiológicos da água de fontanários da cidade do Porto. Por fim, pretende-se determinar se esta contém ou não microrganismos poluentes prejudiciais à saúde pública. 1

8 2. REFERÊNCIAS HISTÓRICAS 2.1 Importância dos fontanários na história da Humanidade A água assume, indubitavelmente, um papel de extrema importância para a humanidade. Na pré-história, o Homem era obrigado a deslocar-se para ter água não só para beber, mas também para outros fins. A sua imprescindível necessidade é comprovada pela forma como a cidade surge e evolui ao longo da História. As primeiras cidades como Babilónia e Roma terão surgido perto de rios para que fosse possível o fornecimento de água para ingerir, irrigar campos de cultivo, criar gado e desenvolver o comércio [4-6]. À medida que foi evoluindo e desenvolvendo a sua inteligência, o Homem construiu mecanismos engenhosos que permitiram a utilização da água pelas populações nas suas atividades quotidianas. Assim, ao longo dos tempos, este foi construindo poços, fontes, chafarizes e aquedutos capazes de transportar água em grande quantidade para grandes distâncias. É, a partir da civilização romana, que se assiste a um controlo e manipulação da distribuição da água das suas cidades através de construções que conotavam não só uma harmonia entre a natureza e a arquitetura, mas também valores culturais, sociais, espirituais e religiosos [6]. Na cidade do Porto, entre os séculos XVI e XIX foram construídas fontes, chafarizes e aquedutos de modo a suplantar a escassez desse bem essencial: a água [6]. Figura 1 Utilização da água na antiguidade [5]. 2

9 2.2 Origem da água das amostras Amostra 1: Fonte do Anjo: Tal como mencionado por Rui Cunha, Em Março de 1882 foi assinado um contrato para abastecimento de água ao domicílio entre a Câmara e a Compagnie Général des Eaux pour l'etranger. Esta água abastecia várias fontes da cidade do Porto como Fontaínhas, Batalha, Rua Chã, S. Sebastião na Rua Escura, Chafariz do Anjo S. Miguel e outras. [7]. Assim, o local que veio a ser definido para a instalação da captação de água, assim como a central elevatória, foi cuidadosamente escolhido, situandose próximo da foz do rio Sousa. [8]. Figura 2 Fonte do Anjo, Porto, Portugal. [1] Amostra 2: Água do chafariz do parque Basílio Teles, Matosinhos: O reservatório da Foz (do rio Sousa) satisfazia o abastecimento de toda a parte inferior da cidade do Porto permitindo também a extensão da canalização e da distribuição da água a Matosinhos e a Leça da Palmeira, o que veio a acontecer posteriormente. (José Cordeiro, in Público) [8]. Figura 3 Chafariz do Parque Basílio Teles, Matosinhos, Portugal. [2] Figura 4 Localização geográfica das fontes em análise (à esquerda: Chafariz do Parque Basílio Teles e à direita: Fonte do Anjo). 3

10 3. MICRORGANISMOS E QUALIDADE DA ÁGUA 3.1 Microrganismos como indicadores de poluição: Contaminação Fecal Juntamente com os microrganismos patogénicos são libertados microrganismos não patogénicos ou de patogenia limitada, pelo que a presença ou ausência desses microrganismos numa amostra indica se a água em questão foi ou não contaminada por fezes, isto é, se apresenta o perigo de conter microrganismos fecais patogénicos. [2] Existem indicadores de contaminação fecal que são o grupo dos coliformes fecais e não fecais, o grupo de enterococos fecais, o Clostridium perfringens com a respetiva contagem de UFC a 22ºC e a 37ºC. O grupo dos coliformes é constituído por bactérias da família Enterobacteriaceae, habitantes do aparelho intestinal do homem e de outros animais homeotérmicos. Nestes, inclui-se, por exemplo, a bactéria Escherichia Coli. Nos enterococos fecais inclui-se, por exemplo, a bactéria Enterococcus faecalis. [2] O número de UFC a 22ºC e a 37ºC não é um indicador específico de poluição fecal, mas um indicador que avalia o enriquecimento por matéria orgânica facilmente degradável. As contagens de colónias são bastante utilizadas e bastante úteis para a avaliação do estado da água e o principal objetivo destas reside na possibilidade de detetar alterações em relação a um padrão pré-estabelecido. Quando se verifica um aumento repentino do número de UFC significa que existe um foco de poluição [3]. Atualmente, os estudos microbiológicos utilizam em substituição ou em adição aos indicadores clássicos, outros microrganismos, chamados novos indicadores. Deste modo, a bactéria Escherichia coli substitui, na legislação atual, os coliformes fecais como indicadores de contaminação fecal. Esta bactéria apresenta uma grande diversidade de adaptações ao meio, podendo causar várias doenças (diarreia). Outro novo indicador é a bactéria Pseudomonas aeruginosa que não sendo um habitante específico do intestino aparece em 12% da população. [2] Para além disso, existem outros microrganismos presentes na água que podem representar perigo para a humanidade, como por exemplo, os vermes helmintas, alguns protozoários (e.g., Giardia, Cryptosporidium, Entamoeba, Acanthamoeba, ) e vírus. No entanto, a legislação existente não prevê a sua análise de rotina. [2, 3] 4

11 3.2 Indicadores de qualidade da água A água própria para consumo é essencial para a saúde, um direito básico do ser humano e uma componente efetiva para a proteção da saúde pública. Os indicadores de qualidade da água podem ser divididos em físicos (cor e cheiro), químicos (presença de substâncias como os nitratos que, a curto prazo ou após anos de exposição, poderão ter repercussões a nível da saúde dos consumidores) e microbiológicos (presença de microrganismos patogénicos em quantidades que possam comprometer a saúde do consumidor). Na qualidade da água, é importante a segurança microbiológica que consiste no uso de barreiras, da fonte ao consumidor de modo a eliminar ou reduzir a contaminação a níveis não prejudiciais à saúde. Os indicadores ou parâmetros da qualidade da água para consumo não são universais, isto é, existe um fator denominado risco-benefício que torna esses indicadores únicos de cada país [9]. Em Portugal, os parâmetros utilizados são [10]: - Escherichia coli; - Bactérias coliformes; - Desinfetante residual; - Alumínio; - Amónio; - Condutividade; - Clostridium perfringens; - Cor; - Ferro; - ph; - Manganês; - Nitratos; - Nitratos; - Número de colónias a 22º; - Número de colónias a 37º; - Oxidabilidade; - Cheiro a 25º; - Sabor a 25º; - Turvação; - Antimónio; - Benzeno; - Benzo(a)pireno; - Boro; - Bromatos; - Cádmio; - Cálcio; - Magnésio; - Dureza total; - Chumbo; - Cianeto; - Cobre; - Crómio; - 1,2- Dicloroetano; - Enterococos; - Fluoretos; - Mercúrio; - Níquel; - Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos; - Alacloro; - Atrazina; - Bentazona; - Clortolurão; - Desetilatrazina; - Desetilterbutilazina; - Dimetoato; - Linurão; - Ometoato; - Tebuconazol; - Terbutilazina; - Pesticidas totais; - Selénio; - Cloretos; - Tetracloroeteno e tricloroeteno; - Trihalometanos; - Carbono orgânico total; - Sódio; - Sulfatos. 5

12 4. CAUSAS E CONSEQUÊNCIAS DA INGESTÃO DA ÁGUA CONTAMINADA A poluição da água consiste em qualquer alteração física, química ou biológica da qualidade da água que a torna imprópria para consumo causando danos aos organismos vivos. Os principais contaminantes da água são os pesticidas e herbicidas, mercúrio, bactérias, vírus e parasitas, metais pesados, sulfuretos, cianeto, dioxinas, matéria orgânica, etc [11]. 4.1 Causas da contaminação A contaminação das águas está associada a inúmeras causas de entre as quais se podem salientar a falta de tratamento de esgotos (domésticos, industriais, agrotóxicos,...), os pesticidas, os herbicidas e outros produtos químicos utilizados na agricultura que são absorvidos pelos solos. Apesar das diversas origens da contaminação das águas, todas convergem nas consequências que podem provocar na saúde humana e ambiental. Para além destas, são também causas da poluição das águas os acidentes com petroleiros em alto mar (como é exemplo o célebre acidente do Prestige em 2002) e a queima de resíduos em alto mar.[12] 4.2 Consequências da contaminação Aproximadamente 3,1% das mortes anuais (cerca de 1,7 milhões de pessoas) no mundo estão relacionadas com a ingestão de água imprópria para consumo. [13] Entre as diversas consequências derivadas da contaminação das águas podemos salientar os prejuízos associados ao uso desta: o agravamento dos problemas de escassez de água própria para consumo, o elevado custo de tratamento, a interferência com os ecossistemas (provocando desequilíbrios) e a degradação paisagística. [14] 6

13 A água contaminada pode estar associada a diversas doenças, tal como se mostra na seguinte tabela. [13]: Tabela 1 Doenças provocadas pela contaminação da água [13] 7

14 5. ESTRATÉGIAS DE PREVENÇÃO Desde os seus primórdios que a atividade humana tem uma enorme influência no planeta Terra. O Homem tem usado, incessantemente, todos os seus recursos, transformando, deste modo, todo o meio que o rodeia de uma forma irreversível. A degradação do ambiente e a sua contaminação põem em causa o futuro do planeta e da humanidade, sendo, por isso, importante refletir sobre este problema. Para tal, devem ser estabelecidas medidas com vista a um desenvolvimento sustentável. Por sua vez, a adoção de estilos de vida mais ecológicos deve constituir um dever fundamental da humanidade. [15] O desenvolvimento que procura satisfazer as necessidades da geração atual, sem comprometer a capacidade das gerações futuras de satisfazerem as suas próprias necessidades. Desenvolvimento Sustentável, Relatório Brundtland[15] A sustentabilidade deve ser reforçada com o uso mais eficiente dos recursos naturais, isto é, menor geração de resíduos, fontes alternativas de resíduos, fontes alternativas de energia, mudanças de hábito de consumo, redução, reutilização e reciclagem de produtos (política dos 3 R s), entre outros. O crescimento económico ao qual assistimos tem, indubitavelmente, de estar em conformidade com o uso desses mesmos recursos. Numa tentativa de promover um desenvolvimento sustentável a nível mundial, a associação World Business Council For Sustainable Development (WBCSD) cria, em 1992, um termo: a ecoeficiência. Este termo define-se como sendo a produção e entrega de bens e serviços competitivos, que satisfaçam as necessidades humanas e, ao mesmo tempo, os impactos ambientais e a intensidade do consumo de recursos naturais são reduzidos (UNEP, 2001b). Segundo WBCSD, todos os elementos da sociedade assumem um papel igualmente importante no progresso da mesma, isto é, não são apenas as empresas, mas também o governo e a sociedade civil que têm obrigação de incorporar as mudanças e aceitar os desafios em prol da sustentabilidade e consequente melhoria da qualidade de vida. A ecoeficiência poderá ser aplicada por todos os elementos acima referidos através da redução da intensidade de cosumo de materias e de energia em produtos e serviços e da dispersão de poluentes tóxicos, da divulgação da reciclagem, da maximização do uso de recursos renováveis e do aumento da durabilidade dos produtos. A filosofia da abundância de recursos e da capacidade ilimitada da Terra em absorver e diluir os impactos ambientais foi a base para o desenvolvimento industrial. [16] 8

15 Para evitar a poluição da água é preciso tomar medidas como: Evitar depositar lixo ou material reciclável em rios e mares; Não depositar metais pesados (chumbo, mercúrio) ou poluentes (óleos e detergentes) nos meios aquáticos; Não utilizar pesticidas na agricultura; Colocação de filtros gravítivos de areia nas fábricas e indústrias; Criação de estações de tratamentos de águas e de redes de esgoto adequadas; Conduzir toda a água utilizada pela população para uma estação de tratamento; Tratar os esgotos e os efluentes industriais antes de serem lançados ao mar; Criação de áreas protegidas a fim de preservar as espécies e a biodiversidade.[17-19] 9

16 6. PROCESSOS DE TRATAMENTO 6.1 Como resolver o problema da contaminação? Na atualidade, existem vários processos de tratamento que minimizam o problema da contaminação dos recursos hídricos. Estes são definidos como um conjunto de procedimentos físicos, químicos e biológicos aplicados na água de modo a remover as suas impurezas e contaminantes. Desta forma, a água tornar-se-á apropriada para o consumo humano, isto é, potável. Para isso, os parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e radiativos devem estar de acordo com o padrão de potabilidade de água destinada a esse mesmo consumo e conforme a legislação específica (Portaria nº2.914, de 12 de dezembro de 2011, do Ministério da Saúde) a fim de evitar doenças. Os métodos usados para o tratamento de águas residuais têm vindo a desenvolver-se de uma forma significativa. Esta evidência pode ser explicada pelas exigências cada vez mais incisivas por parte dos órgãos públicos de controlo ambiental como resposta ao interesse da saúde pública, às crescentes condições adversas causadas pela descarga destas águas e a uma maior preocupação da sociedade na defesa do meio ambiente. Por conseguinte, a remoção de substâncias indesejáveis de uma água envolve a alteração das suas características físicas, químicas e/ou biológicas. [20] Toda a população humana tem o dever de usufruir de um saneamento básico que pode ou não incluir uma Estação de Tratamento de Águas Residuais, conforme o caso a ser estudado. 6.2 Processos físicos Os processos físicos definem-se pelos fenómenos físicos que ocorrem na remoção ou transformação de poluentes das águas residuais. Estes não são apenas utilizados para separar sólidos em suspensão, mas também para homogenizar um efluente. Por exemplo, submeter um esgoto sanitário a um processo físico de sedimentação de sólidos. A título de exemplo pode referir-se alguns dispositivos associados a estes processos: -Grades de limpeza manual ou mecanizada -Peneiras estáticas, vibratórias ou rotativas -Caixas de areia simples ou aeradas -Tanques de retenção de materiais flutuantes -Decantadores -Flotadores a ar dissolvido -Leitos de secagem de lodo -Filtros prensa e a vácuo -Centrífugas -Filtros de areia -Adsorsão em carvão ativado para a remoção de sólidos em dissolução [21] 10

17 6.3 Processos químicos Os processos químicos requerem a utilização de produtos químicos de modo a aumentar a eficiência de remoção de um elemento ou substância de uma água e de modificar o seu estado ou estrutura, isto é, de alterar as suas caraterísticas químicas. Frequentemente, estes são utilizados com os processos físicos e biológicos em simultâneo. A utilização de alumínio como núcleo de coagulação e floculação, a acidificação de um efluente e o ajuste de ph de uma solução para a precipitação de metais na forma de óxidos e hidróxidos são exemplos destes processos aplicáveis às águas residuais. Os processos mais recorrentes são: -Coagulação- Floculação -Precipitação química -Oxidação -Cloração -Neutralização ou correção do ph Outros exemplos da utilização de processos químicos são: -Ajuste do ph para condicionar um efluente para o tratamento biológico -Coloração para eliminação de organismos patogênicos -Adição de polieletrólitos como auxiliar de floculação -Oxidação de sulfetos com O 2 ou H 2 O 2. -Neutralização e acerto do ph [21] 6.4 Processos biológicos Os processos biológicos dependem, sobretudo, da ação de microorganismos aeróbios ou anaeróbios. Os fenómenos inerentes à respiração e à alimentação desses microrganismos são predominantes não só na transformação da matéria orgânica sob a forma de sólidos dissolvidos e em suspensão, mas também em compostos simples como sais minerais, gás carbónico, água e outros. Os processos biológicos procuram, também, reproduzir em dispositivos racionalmente projetados os fenómenos biológicos observados na natureza, condicionando-os em área e tempo economicamente justificáveis. Os processos biológicos usuais são: -Lodos ativados e suas variações -Filtro biológico anaeróbio ou aeróbio -Lagoas aeradas -Lagoas de estabilização facultativas e anaeróbias -Digestores anaeróbios de fluxo ascendente[21] 11

18 6.5 Classificação dos sistemas de tratamento Os sistemas de tratamento de águas residuais, englobando um ou mais dos processos acima descritos podem ser classificados de acordo com o tipo de material a ser removido e da eficiência da sua remoção em: 1. Tratamento preliminar Este tratamento tem como finalidade remover os sólidos mais grossos presentes em águas residuais. Alguns processos que retratam este tratamento são como, por exemplo, a grade, peneiras, caixas de areia, caixas de retenção de óleos e graxas. [21] 2. Tratamento primário O tratamento primário aplica-se nas ETARs aos efluentes domésticos e industriais, isto é, no tratamento de águas residuais de natureza orgânica. Este tratamento tem como finalidade remover os resíduos finos presentes nos efluentes. Alguns processos que retratam este tratamento são como, por exemplo, tanques de flotação, decantadores, fossas sépticas, floculação/decantação. [21] 3. Tratamento secundário É utilizado para a depuração/purificação de águas residuais através de processos biológicos e tem como finalidade reduzir o teor de matéria orgânica solúvel nos efluentes. Alguns processos que retratam este tratamento são como, por exemplo, lamas ativadas e suas variações, filtros biológicos, lagoas aeradas, lagoas de estabilização, digestor anaeróbio de fluxo ascendente e sistemas de disposição no solo. [21] 4. Tratamento Terciário É, através deste tratamento, que são removidas todas as substâncias não eliminadas nos tratamentos anteriores como os nutrientes, os microrganismos patogénicos, as substâncias causadoras da cor das águas, entre outras. Alguns processos que retratam este tratamento são, como por exemplo, as lagoas de maturação, a cloração, ozonização, os filtros de carvão ativo, a precipitação química e a desinfeção por UV. [21] 12

19 7.1 Descrição dos métodos analíticos 7. PÂRAMETROS MICROBIOLÓGICOS Existem dois métodos básicos de referência utilizados na pesquisa de coliformes, coliformes fecais, Escherichia coli e estreptococos/enterococos: Método da inoculação de meio líquido em tubos múltiplos com leitura do Número Mais Provável (NMP); Método da filtração por membrana com inoculação de meio sólido. Este último foi o processo utilizado experimentalmente no Projeto FEUP pelo nosso grupo. Na legislação mais recente, o método de maior referência é o da filtração por membrana enquanto na legislação mais antiga era o método opcional (processo dos tubos múltiplos). Mesmo com a alteração das normas legais, ambos possuem as suas vantagens e desvantagens, tal como se mostra de seguida nas tabelas 2 e 3. [3, 22] Tabela 2 Vantagens da filtração por membrana face ao processo dos tubos múltiplos. [3, 22] Vantagens 1. Tem boa reprodutibilidade; 2. Os resultados são relativamente rápidos; 3. Os filtros podem ser transferidos para diferentes meios de cultura; 4. Permite o processamento de grandes volumes de amostra de forma a aumentar a sensibilidade do teste; 5. As filtrações podem ser efectuadas no local de recolha da água; 6. É um método mais económico que o NMP. Tabela 3 Desvantagens da filtração por membrana face ao processo dos tubos múltiplos. [3, 22] Desvantagens 1. As amostras com água muito turva impedem a filtração de grandes volumes; 2. Quando existem grandes populações de outras bactérias, o crescimento pode ser demasiado elevado para permitir a contagem; 3. Se existirem metais e fenóis presentes na amostra, podem adsorver aos filtros e inibir o crescimento bacteriano. 13

20 Inoculação de tubos múltiplos e determinação do NMP: Este método é utilizado para estimar a quantidade de microorganismos viáveis, que se encontram numa determinada população. A amostra é diluída (sucessivamente) inoculando-se um meio de cultura líquido, específico para o microrganismo a pesquisar, com um volume preciso dessas diluições. Deste modo, é presumível que os meios de cultura inoculados com as últimas diluições não irão apresentar qualquer crescimento (resultados negativos) e que ocorrerá crescimento nos tubos que tenham, pelo menos, um microrganismo viável. Se a amostra e as diluições forem homogéneas e se houver um número suficiente de repetições, é possível registar estatisticamente os resultados e extrapolá-los à amostra inicial. Por cada diluição da amostra inoculam-se, geralmente, 3, 5 ou 10 séries de tubos com o referido meio de cultura (repetições). Como o próprio nome sugere, é evidente o caráter probabilístico deste processo. Em cada diluição é usada a quantidade de tubos em que ocorreu crescimento (resultados positivos) para designar o NMP desse organismo na amostra de água analisada. [3, 23] Filtração por membrana: O método da filtração por membrana é efetuado através da filtração de um volume conhecido de amostra com auxílio de um filtro de 0.45 m, que retém os microrganismos na sua superfície. O seu objetivo é quantificar a quantidade de organismos presentes nessa mesma amostra. Em seguida, a membrana é colocada num meio de cultura gelosado e é incubada para que as bactérias presentes se desenvolvam, formando colónias à superfície do meio. Após este processo, procede-se à contagem das colónias, considerando que cada uma derivou de uma única célula. Estas podem ser reconhecidas pelo seu aspecto, morfologia e pela possibilidade de se desenvolverem em meio seletivo. O sucesso do método depende da utilização de um meio diferencial ou seletivo, relativo ao microrganismo que se quer pesquisar. [3, 23] 14

21 7.2 Legislação aplicável Estabelece o regime da qualidade da água destinada ao consumo humano, procedendo à revisão do Decreto-Lei 243/2001, de 5 de Setembro, que transpôs para o ordenamento jurídico interno a Diretiva 98/83/CE, do Conselho, de 3 de Novembro, tendo por objetivo proteger a saúde humana dos efeitos nocivos resultantes da eventual contaminação dessa água e assegurar a disponibilização tendencialmente universal de água salubre, limpa e desejavelmente equilibrada na sua composição. Esse regime define como água destinada ao consumo humano: a) Toda a água no seu estado original, ou após tratamento, destinada a ser bebida, a cozinhar, à preparação de alimentos, à higiene pessoal ou a outros fins domésticos, independentemente da sua origem e de ser fornecida a partir de uma rede de distribuição, de um camião ou navio-cisterna, em garrafas ou outros recipientes, com ou sem fins comerciais; b) Toda a água utilizada numa empresa da indústria alimentar para fabrico, transformação, conservação ou comercialização de produtos ou substâncias destinados ao consumo humano, assim como a utilizada na limpeza de superfícies, objectos e materiais que podem estar em contacto com os alimentos, excepto quando a utilização dessa água não afecta a salubridade do género alimentício na sua forma acabada. Por último, define os métodos de controlo da qualidade da água, estabelecendo a localização dos pontos de amostragem, as frequências mínimas de amostragem (variáveis consoante o volume de água fornecida; Anexo II do Decreto-Lei 306/2007), estabelecendo um controlo de rotina e um controlo de inspecção da qualidade da água. [3, 24] Localização dos pontos de amostragem A localização dos pontos de amostragem depende da proveniência da água (artigo 10º, número 2): No caso da água fornecida a partir de uma rede de distribuição, no ponto em que, no interior de uma instalação ou estabelecimento, sai das torneiras normalmente utilizadas para consumo humano; No caso da água fornecida a partir de fontanários não ligados à rede de distribuição, no ponto de utilização; [3, 24] 15

22 7.3 Qualidade microbiológica: valores paramétricos Existem valores estabelecidos pela legislação relativos aos parâmetros microbiológicos e valores paramétricos, tal como se mostra nas seguintes tabelas: Tabela 4 Parâmetros microbiológicos e valores paramétricos para a água fornecida por redes de distribuição e fontanários (Decreto-Lei 306/2007, anexo I, parte I) [3] Parâmetro Valor paramétrico Unidade Escherichia coli (E. coli) 0 Número/100 ml Enterococcus 0 Número/100 ml Tabela 5 Parâmetros microbiológicos e valores paramétricos para a água colocada à venda em garrafas ou outros recipientes (Decreto-Lei 306/2007, anexo I, parte I) [3] Parâmetro Valor paramétrico Unidade Escherichia coli (E. coli) 0 Número/250 ml Enterococcus 0 Número/250 ml Pseudomonas aeruginosa 0 Número/250 ml Nº UFC a 22 o C 100 Número/250 ml Nº UFC a 37 o C 20 Número/250 ml Tabela 6 Parâmetros microbiológicos a analisar nos controlos de rotina (Decreto-Lei 306/2007, anexo II) [3] Controlo de rotina 1 Controlo de rotina 2 Bactérias coliformes Clostridium perfringens, incluindo esporos Escherichia coli (E. coli) Número de colónias a 22 C Pseudomonas aeruginosa Número de colónias a 37 C Nº UFC a 22 o C Pseudomonas aeruginosa [3] 16

23 8. AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS MICROBIOLÓGICOS DA ÁGUA DE FONTANÁRIOS 8.1 Metodologia Com base na legislação (Decreto-Lei 306/2007) o método usado foi, como referido anteriormente, a filtração por membrana, em duplicado, seguida de incubação em meio de cultura seletivo LSA (Lauryl Sulfate Agar) durante 21 3 horas a 36 2 o C (coliformes) e 44 4 o C (E. coli). As colónias que crescem a 36ºC são consideradas coliformes fecais e as colónias que crescem a 44 o C são consideradas E. coli. Após a incubação, as colónias de várias espécies diferentes apresentam diferentes características: E. coli e Citrobacter spp. apresentam colónias amarelas com centro laranja; Enterobacter spp. forma colónias vermelhas ou amarelo-escuro com o centro laranja e o meio de cultura amarelo; Klebsiella spp. forma colónias vermelhas ou amarelas, sem coloração diferenciada no centro e o meio de cultura amarelo; As bactérias que não fermentam lactose formam colónias púrpuras e alteram a cor do meio de cultura para azul. [3] 8.2 Protocolos específicos Recolha de amostras de água 1. Lavar e desinfectar as mãos (ou usar luvas estéreis); 2. Retirar qualquer filtro e deixar correr o tempo necessário (1-2 minutos) para esgotar a água que tenha estado parada na canalização; 3. Fechar a torneira e desinfectar o interior e o exterior com álcool; 4. Abrir a torneira com cuidado e deixar a água correr um pouco; 5. Abrir o frasco esterilizado só neste momento e colher a água mantendo-o inclinado para evitar a sua contaminação pelo ar. Manter a rolha na mão esquerda virada para baixo e nunca tocar no interior da rolha ou no gargalo do frasco; 6. Recolher a amostra de água mantendo o frasco inclinado para evitar a sua contaminação pelo ar e sem encher completamente o frasco; 7. Fechar imediatamente o frasco; 8. Identificar a amostra. [3] 17

24 8.3 Protocolo Laboratorial 1. Identificaram-se duas placas de Petri contendo o meio de cultura seletivo LSA (Lauryl Sulfate Agar) com a designação da turma e do nome do aluno; 2. Colocou-se o funil de filtração estéril na rampa de filtração; 3. Colocou-se a membrana filtrante estéril (0,45 μm de porosidade e 47 mm de diâmetro) com a ajuda de uma pinça espatulada flamejada (isto é, mergulhada em álcool etílico e levada à chama do bico de Bunsen); 4. Agitou-se a amostra e adicionar 100 ml de amostra ao funil com a torneira fechada; 5. Ligou-se a bomba de vácuo e filtrar a amostra abrindo a torneira da rampa de filtração; 6. Depois do processo de filtração, fechou-se novamente a torneira e, com a pinça espatulada flamejada, retirou-se a membrana e colocou-se sobre a superfície do meio de cultura (Nota: a membrana deverá aderir bem em toda a superfície ao meio de cultura, caso contrário não haverá crescimento nessas zonas); 7. Agitou-se novamente a amostra de água e repetiu-se o procedimento para o duplicado; 8. Incubaram-se as culturas de acordo com as temperaturas recomendadas para cada grupo de indicadores de poluição. Para este meio seletivo e para este microrganismo, as amostras devem ser incubadas a 30 C durante 4 h, e depois a 44 C durante 14 h. Protocolo retirado de [25]. 8.4 Material Neste trabalho laboratorial utilizaram-se placas de Petri, funil de filtração estéril, membrana filtrante estéril, pinça espatulada, bico de Bunsen, álcool etílico, bomba de vácuo. 18

25 9. RESULTADOS Como se pode observar na figura 4, as amostras relativas ao Fontanário do Anjo apresentam um total de zero manchas na membrana, tanto na primeira como na segunda amostra, por 100 ml. Por outro lado, na amostra de água proveniente do Fontanário do Jardim de Basílio Teles, é possível detetar um conjunto de manchas, tanto amarelas como vermelhas, num total de 56 manchas na primeira amostra, 55 vermelhas e 1 amarela (embora de grande dimensão) e 47 manchas na segunda amostra, 43 vermelhas e 4 amarelas, por 50 ml (110 vermelhas e 2 amarelas/100 ml; 86 vermelhas e 8 amarelas/100 ml). A B C Figura 5 Ilustração dos resultados obtidos. A - Amostra do Parque Basílio Teles (positiva), onde se detetam manchas de cor vermelha e amarela. B - Amostra do Fontanário do Anjo (negativa), onde não se deteta qualquer mancha. C - Comparação das amostras de ambos os locais. Tabela 7 Análise dos resultados obtidos na experiência laboratorial. Fontanários UFC Unidade Fonte do Anjo (Amostra 1 e 2) 0 Número/100 ml Fonte do Jardim de Basílio Teles (Amostra 1) Fonte do Jardim de Basílio Teles (Amostra 2) 1 Número/50 ml 4 Número/50 ml 19

26 10. DISCUSSÃO DE RESULTADOS Após a conclusão da realização deste trabalho, deparamo-nos com uma questão problemática: a água da cidade do Porto está contaminada ao ponto de não poder ser consumida. Como futuros engenheiros pretendemos evitar e solucionar este problema de modo a proporcionar uma melhor qualidade de vida da população. Existem, indubitavelmente, diversas medidas para prevenir esta situação. No entanto, apenas duas que são facilmente alcançáveis serão salientadas. Uma das propostas preventivas parte do poder das autarquias. Estas deveriam reforçar a periodicidade da análise da água e consequente tratamento, de acordo com os resultados obtidos nessa análise. Outra medida igualmente importante passaria pelo incentivo a novas pesquisas, isto é, o conceber de projetos com vista à otimização do processo de descontaminação da água. Para além dos fontanários, existem outras maneiras da água chegar às populações. Atualmente, a maneira mais utilizada e a mais prática é através da rede pública. Deste modo, é relevante referir a avaliação dos parâmetros microbiológicos desta água feita pelos nossos colegas. Ao analisar os resultados laboratoriais obtidos pela outra equipa, concluimos que a água em análise também se encontrava contaminada e, por conseguinte, imprópria para consumo, uma vez que se observou a formação de colónias de cor amarela (1 UFC/100 ml) numa das amostras. No entanto, apesar de também ter havido formação de colónias nas águas da rede pública, o número observado foi inferior ao obtido para a água do Chafariz do Parque Basílio Teles, o que indica uma maior propensão da água das fontes para acumulação de microrganismos. Em suma, a técnica de análise da água apresentada permitiu uma avaliação preliminar da qualidade da água, porém uma avaliação mais detalhada é conveniente. O controlo de qualidade é uma área que se encontra nas competências de um engenheiro ambiental. Deste modo, consideramos que este trabalho se tornou essencial fornecendo-nos todas as bases essenciais para o futuro profissional de cada um de nós. 20

27 11. CONCLUSÃO É do conhecimento geral que a água é um bem essencial necessário à sobrevivência de todos os seres vivos da Terra sendo que o seu uso incorreto poderá causar inúmeras controvérsias. É, acima de tudo, importante que cada cidadão se conscialize da relevância que a água tem nas suas vidas tomando, deste modo, simples atitudes como não poluir e não desperdiçar. Neste trabalho experimental a água dos fontanários recolhida não apresentava cor nem cheiro. Todavia aquando da análise da presença de bactérias observou-se no Chafariz do Parque Basílio Teles valores superiores aos recomendados (1/50 ml e 4/50 ml), contrariamente aos obtidos para a Fonte do Anjo. Pode-se concluir, portanto que a água do Chafariz do Parque Basílio Teles é imprópria para consumo. A água da Fonte do Anjo mostra uma tendência para a inexistência de bactérias, no entanto, uma análise mais detalhada é recomendada. Deste modo, conclui-se que é imperativo seguir a legislação e desenvolver órgãos competentes que a coloquem em prática, uma vez que a água nunca deixará de ser o recurso mais importante para a existência de vida no nosso planeta. 21

28 12. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Chafariz S Miguel Anjo (Porto). [cited /10/19]; Available from: 2. Mendes, B., Microbiologia da água. 2010, Lisboa Abelho, M. Manual de monitorização microbiológica ambiental [cited 2015; Available from: 4. Parâmetros da Água [cited 2015; Água Online:[Available from: 5. A importância dos fontanários [cited 2015; Tomar, a Cidade:[Available from: 6. Teixeira, D., O Abastecimento de Água na Cidade do Porto nos Séculos XVII e XVIII. Aquedutos, Fontes e Chafarizes. 2011, University of Porto - Faculdade de Letras: Porto. 7. José;, M. and R. Cunha. Fontes E Chafarizes - I [cited 2015; Available from: 8. Cordeiro, J., Porto d'água, in Público Guidelines for Drinking-water Quality. 3rd ed. Vol , Geneva: World Health Organization. 10. Mártires, R., Plano de controlo da qualidade da água Decreto-Lei n.º 306/2007 de 27 de Agosto/ Decreto-Lei n.º 236/98 de 01 de Agosto. 2015, Viana do Castelo, Portugal. 11. Marques, H. Contaminação das Águas [cited /10/15]; Available from: educacao.cc. Contaminação da água: Causas e consequências /10/12]; Available from: Ashbolt, N.J., Microbial contamination of drinking water and disease outcomes in developing regions. Toxicology, (1 3): p Esgotamento Sanitário. 2015/10/15]; Available from: 0da%20polui%C3%A7%C3%A3o.pdf. 15. Estratégias de Preservação do Ambiente. 2015/10/17]; Available from: Morita, D.M., Prevenção e Controlo da Poluição da Água do Solo. 2010, Universidade de São Paulo: São Paulo. 22

29 17. Medidas para combater a poluição das águas /10/16]; Available from: Rodrigues, M. Combater a Poluição da ÁGUAS /10/17]; Available from: Noticias, F. Como podemos evitar a poluição da água /10/17]; Available from: Comusa. Tratamento de água. 2015/10/17]; Available from: Bertolino, F. Controle de poluição das aguas /10/16]; Available from: Coimbra, E.S.A.d. Estudar na Natureza /10/2015]; Available from: Fernanda Alcântara, M.Â.C., e Maria Adelaide Almeida. LABORATÓRIO DE ANÁLISES MICROBIOLÓGICAS. [cited /10/14]; Available from: República, D.d., MINISTÉRIO DO AMBIENTE, DO ORDENAMENTO DO TERRITÓRIO E DO DESENVOLVIMENTO REGIONAL Nunes, O., Manual de Laboratório de UC Laboratórios de Ciências do Ambiente III módulo Microbiologia Ambiental, in Faculdade de Engenharia 2014, Universidade do Porto: Portugal. 23