Avaliação da qualidade virológica do efluente doméstico ...· doméstico tratado e disponibilizado

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  • PATRCIA GARRAFA

    Avaliao da qualidade virolgica do efluente

    domstico tratado e disponibilizado para reso

    na cidade de So Paulo

    So Paulo

    2009

    Tese apresentada ao Instituto de Cincias Biomdicas da Universidade de So Paulo, para obteno do Ttulo de Doutor em Cincias (Microbiologia).

  • PATRCIA GARRAFA

    Avaliao da qualidade virolgica do efluente

    domstico tratado e disponibilizado para reso na

    cidade de So Paulo

    So Paulo

    2009

    Tese apresentada ao Instituto de Cincias Biomdicas da Universidade de So Paulo, para obteno do Ttulo de Doutor em Cincias. rea de concentrao: Microbiologia Orientador: Prof. Dr. Dolores Ursula Mehnert

  • RESUMO Garrafa P. Avaliao da qualidade virolgica do efluente domstico tratado e disponibilizado para reso na cidade de So Paulo [tese de doutorado]. So Paulo: Instituto de Cincias Biomdicas da Universidade de So Paulo; 2009.

    O objetivo do presente estudo foi avaliar a qualidade virolgica da gua de reso

    produzida em uma das estaes de tratamento de esgoto da cidade de So Paulo. Durante o

    perodo de janeiro de 2005 a novembro de 2006 um total de 354 amostras, 177 de esgoto

    bruto (15 L) e 177 de tratado (100 L), foram coletadas duas vezes por semana e concentradas

    por filtrao atravs de membrana eletropositiva (ZP60S). O eluato foi concentrado por

    ultracentrifugao e em seguida as amostras foram tratadas por Vertrel-XF, e o genoma viral

    foi extrado para a deteco de adenovrus, rotavrus, norovrus e vrus da hepatite A. A

    deteco por PCR e/ou RT-PCR revelou a presena de rotavrus em 47,4% das amostras de

    esgoto tratado, com prevalncia do gentipo G1; adenovrus foram detectados em 47,8% das

    amostras, sendo 40% da espcie F, responsvel pelos casos de gastroenterite; o vrus da

    hepatite A foi detectado em 32,4%. J no esgoto bruto, os ndices de positividade viral foram

    maiores para rotavrus (81,7%), adenovrus (80,8%) e vrus da hepatite A (39,2%). A

    presena de norovrus no foi determinada em nenhum dos efluentes. A infectividade de

    rotavrus e adenovrus foi avaliada por cultivo em clulas e os rotavrus foram tambm

    quantificados por reao de imunoperoxidase direta. Os resultados mostraram reduo no

    nmero de partculas aps o tratamento, mas sua presena se manteve bastante elevada

    considerando-se que a dose infectante deste vrus baixa (1-10 partculas). A reao de PCR

    em tempo real foi padronizada para quantificao de vrus no cultivveis, ou de difcil

    cultivo como os VHA. Com base nos resultados obtidos, foi verificada a ocorrncia e a

    distribuio anual de cada vrus no efluente tratado e disponibilizado para reso.

    Palavras-chave: vrus entricos, reso de gua, esgoto, reao em cadeia pela polimerase (PCR), rotavrus, vrus da hepatite A.

  • ABSTRACT Garrafa P. Evaluation of virological quality of treated wastewater available for urban reuse in Sao Paulo city, Brazil [PhD thesis]. So Paulo: Instituto de Cincias Biomdicas da Universidade de So Paulo; 2009. The aim of this study was to evaluate the virological quality from one Sewage Treatment

    Plant in the state of So Paulo. From January 2005 to November 2006, a total of 354 samples,

    177 of raw sewage (15 L) and 177 treated (100 L) were collected twice a week and

    concentrated by filtration through positively charged microporous filters (ZP60S). The eluent

    was concentrated by ultracentrifugation and then the samples were treated with Vertrel-XF.

    The viral genome was extracted for the detection of adenovirus, rotavirus, noroviruses and

    hepatitis virus A. PCR and/or RT-PCR assays showed the rotavirus in 47.4% of treated

    sewage samples, with prevalence of genotype G1; adenovirus were detected in 47.8% of the

    samples, which 40% are species F responsible for gastroenteritis; hepatitis A virus was

    detected in 32.4% of the samples. For the raw sewage, the rates of viral positivity were higher

    for rotavirus (81.7%), adenovirus (80.8%) and hepatitis A virus (39.2%). Norovirus was not

    detected in any effluents. The infectivity of rotavirus and adenovirus was analyzed by cell

    culture and rotavirus was also quantified by direct immunoperoxidase assay. The results

    showed reduction in the number of the particles after treatment, but remained high because

    the infecting dose of this virus is low (1-10 particles). The real time PCR assay was

    standardized for quantification of non-cultivable viruses, or viruses that are difficult to

    cultivate, as the VHA. Based on these results, we analyzed the occurrence and annual

    distribution for each virus in the treated effluent and available for reuse.

    Key words: viruses, waster reuse, polymerase chain reaction (PCR), rotavirus, hepatitis A virus.

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    1 INTRODUO

    1.1 Distribuio de gua no planeta

    Estimativas recentes apontam que o Planeta Terra tenha cerca de 1,4 bilho de km3 de

    gua. Desse volume, 97,5% de gua salgada e somente 2,5% de gua doce. A maior parte da

    gua doce, 68,7%, est estocada nas calotas polares e geleiras; 30,1% esto no subsolo e

    apenas 0,27% est acessvel ao uso humano e de ecossistemas em lagos e rios (Setti et al.,

    2001; Shiklomanov, 2000).

    O volume de gua existente no planeta tem se mantido constante nos ltimos 500

    milhes de anos. Entretanto, h uma crescente demanda de gua devida tanto ao aumento da

    populao quanto s atividades humanas. Enquanto a populao da Terra cresceu

    aproximadamente trs vezes no sculo XX, o volume de gua utilizado aumentou de seis a

    sete vezes. Assim, o aumento da demanda de gua e seu uso indiscriminado tm levado, em

    alguns casos, ao esgotamento total da gua de rios, audes, lagos e aqferos subterrneos

    (Setti et al., 2001; UNESCO, 2003). Outros fatores tambm corroboram para a escassez de

    gua, dentre os quais se destaca a distribuio dos recursos hdricos e da populao, que no

    ocorre de forma homognea nos diversos pases do mundo, gerando, desta forma, cenrios

    adversos quanto disponibilidade hdrica em diferentes regies (UNESCO, 2003).

    Um estudo sobre a avaliao global da gesto da gua na agricultura revelou que uma

    em cada trs pessoas enfrenta problemas decorrentes da escassez de recursos hdricos (WHO,

    2006). Cerca de 1,2 bilho de pessoas, ou seja, quase um quinto da populao mundial, vive

    em reas de escassez fsica da gua (reas desrticas, de elevada presso demogrfica,

    poluio excessiva, ou consumo em nveis insustentveis), 500 milhes de pessoas esto se

    aproximando desta situao e 1,6 bilho de pessoas, ou quase um quarto da populao

    mundial, enfrentam escassez econmica de gua por falta de infra-estrutura necessria para

    captar a gua de rios e aqferos (UNESCO, 2003).

    Pesquisas sobre a taxa de consumo de gua em 118 pases indicam que cerca de um

    tero da populao mundial estar vivendo em reas com moderada ou sria falta de gua at

    o ano 2025 (Seckler et al., 1999; Setti et al., 2001). No Brasil, a existncia de um rico sistema

    de recursos hdricos, de superfcie e subterrneo tem dado uma falsa idia de abundncia, que

    serviu durante muitos anos como incentivo cultura do desperdcio. Entretanto, a distribuio

    dos recursos hdricos ao longo do territrio brasileiro no ocorre de forma homognea entre

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    os estados, tampouco em relao aos locais de maior densidade populacional (Tucci et al.,

    2001).

    Do total de gua doce do Brasil, 70% esto na regio amaznica, habitada por menos

    de 5% da populao. A disponibilidade hdrica por habitante varia grandemente de estado

    para estado. Por exemplo, no estado de Roraima, a disponibilidade hdrica per capita de

    1.500.488 m3/hab./ano, enquanto no estado de So Paulo de 2.694 m3/hab./ano; no estado do

    Rio de Janeiro, de 2.208 m3/hab./ano, chegando a 1.270 m3/ hab./ano no estado de

    Pernambuco (Sete et al., 2001; Tucci et al., 2001). Desta forma, os problemas de escassez

    hdrica no Brasil decorrem, fundamentalmente, da combinao entre o crescimento exagerado

    das demandas localizadas e da degradao da qualidade das guas, conseqncia dos

    desordenados processos de urbanizao, industrializao e expanso agrcola (Tucci et al.,

    2001).

    Assim, muitas cidades brasileiras j enfrentam problemas relacionados ao

    abastecimento, dentre elas a cidade de So Paulo, que pode ser considerada uma das mais

    afetadas, devido escassez relativa de recursos hdricos, em conseqncia de seu

    desenvolvimento ter ocorrido em rea de manancial de cabeceira, da alta demanda para

    abastecer seu parque industrial e de sua elevada densidade populacional. Para minimizar esse

    problema, torna-se necessria, cada vez mais, a captao de gua em locais distantes para

    fornecimento populao (Hespanhol, 2002; Tucci et al., 2001).

    Alternativas mais efetivas vm sendo estudadas para solucionar o problema da

    escassez de gua como, por exemplo, a obteno de outras fontes hdricas, a dessalinizao de

    gua, e o tratamento de esgotos domsticos e sua utilizao para fins no potveis, que se

    mostra atualmente uma soluo promissora, adotada em diversos pases (Hespanhol, 2002).

    1.2 Reso1 de gua e a escassez hdrica

    A Agenda 21 nos captulos 18, 21 e 30 destaca a importncia do reso da gua, que

    pode contribuir de forma significativa para a conservao dos corpos hdricos, como uma

    alternativa para diminuir a crise no abastecimento, se realizado de modo consciente e dentro

    de parmetros previamente estabelecidos (Hespanhol, 2002).

    A prtica do reso consi