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guaRemoo de microrganismos emergentes e microcontaminantes orgnicos no tratamento de gua para consumo humanocoordenador Valter Lcio de Pdua

Rede Cooperativa de Pesquisas Desenvolvimento e otimizao de tecnologias de tratamento de guas para abastecimento pblico, que estejam poludas com microrganismos, toxinas e microcontaminantes

Instituies Participantes EPUSP, FEIS/UNESP, UFES, UFMG, UFSC, UFV, UNAERP, UNB, IPH/UFRGS

Apresentao

Esta publicao um dos produtos da Rede de Pesquisas sobre o tema Desenvolvimento e otimizao de tecnologias de tratamento de guas para abastecimento pblico, que estejam poludas com microrganismos, toxinas e microcontaminantes do Programa de Pesquisas em Saneamento Bsico PROSAB - Edital 05, coordenada pelo Prof. Valter Lcio de Paula do Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais. O PROSAB visa ao desenvolvimento e aperfeioamento de tecnologias nas reas de guas de abastecimento, guas residurias (esgoto), resduos slidos (lixo e biosslidos), manejo de guas pluviais urbanas, uso racional de gua e energia, que sejam de fcil aplicabilidade, baixo custo de implantao, operao e manuteno, bem como visem recuperao ambiental dos corpos dgua e melhoria das condies de vida da populao, especialmente as menos favorecidas e que mais necessitam de aes nessas reas. At o final de 2008 foram lanados cinco editais do PROSAB, financiados pela FINEP, pelo CNPq e pela CAIXA, contando com diferentes fontes de recursos, como BID, Tesouro Nacional, Fundo Nacional de Recursos Hdricos (CT-HIDRO) e recursos prprios da Caixa. A gesto financeira compartilhada do PROSAB viabiliza a atuao integrada e eficiente de seus rgos financiadores que analisam as solicitaes de financiamento em conjunto e tornam disponveis recursos simultaneamente para as diferentes aes do programa (pesquisas, bolsas e divulgao), evitando a sobreposio de verbas e tornando mais eficiente a aplicao dos recursos de cada agncia. Tecnicamente, o PROSAB gerido por um grupo coordenador interinstitucional, constitudo por representantes da FINEP, do CNPq, da CAIXA, das universidades, da associao de classe e das companhias de saneamento. Suas principais funes so: definir os temas prioritrios a cada edital;

analisar as propostas, emitindo parecer para orientar a deciso da FINEP e do CNPq; indicar consultores ad hoc para avaliao dos projetos; e acompanhar e avaliar permanentemente o programa. O Programa funciona no formato de redes cooperativas de pesquisa formadas a partir de temas prioritrios lanados a cada Chamada Pblica. As redes integram os pesquisadores das diversas instituies, homogeneizam a informao entre seus integrantes e possibilitam a capacitao permanente de instituies emergentes. No mbito de cada rede, os projetos das diversas instituies tem interfaces e enquadram-se em uma proposta global de estudos, garantindo a gerao de resultados de pesquisa efetivos e prontamente aplicveis no cenrio nacional. A atuao em rede permite, ainda, a padronizao de metodologias de anlises, a constante difuso e circulao de informaes entre as instituies, o estmulo ao desenvolvimento de parcerias e a maximizao dos resultados. As redes de pesquisas so acompanhadas e permanentemente avaliadas por consultores, pelas agncias financiadoras e pelo Grupo Coordenador, atravs de reunies peridicas, visitas tcnicas e o Seminrio de Avaliao Final. Os resultados obtidos pelo PROSAB esto disponveis atravs de manuais, livros, artigos publicados em revistas especializadas e trabalhos apresentados em encontros tcnicos, teses de doutorado e dissertaes de mestrado publicadas. Alm disso, vrias unidades de saneamento foram construdas nestes ltimos anos por todo o pas e, em maior ou menor grau, utilizaram informaes geradas pelos projetos de pesquisa do PROSAB. A divulgao do PROSAB tem sido feita atravs de artigos em revistas da rea, da participao em mesas-redondas, de trabalhos selecionados para apresentao em eventos, bem como pela publicao de porta-flios e folders e a elaborao de maquetes eletrnicas contendo informaes sobre os projetos de cada edital. Todo esse material est disponvel para consulta e cpia no portal do Programa (www.finep.gov.br/prosab/index.html).

Grupo Coordenador do prosAb:perodo do Edital 5

Jurandyr Povinelli

EESC UFRN

Ccero O. de Andrade Neto Deza Lara Pinto CNPq

Marcos Helano Montenegro Sandra Helena Bondarovsky Jeanine Claper CAIXA CAIXA

MCidades CAIXA

Luis Carlos Cassis

Anna Virgnia Machado Ana Maria Barbosa Silva

ABES FINEP FINEP

Clia Maria Poppe de Figueiredo

O edital 5 do PROSAB foi financiado pela FINEP, CNPq e CAIXA com as seguintes fontes de recursos: Fundo Setorial de Recursos Hdricos e Recursos Ordinrios do Tesouro Nacional do Fundo Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico e Caixa Econmica Federal.

Copyright 2009 ABES RJ 1 Edio tiragem: 1000 exemplares

Coordenador Valter Lcio de Pdua

Reviso Zeppelini Editorial

Impresso J. Sholna

Remoo de microorgansmos emergentes e microcontaminantes orgnicos no tratamento de gua para consumo humano/Valter Lcio de Pdua (coordenador). Rio de Janeiro: ABES, 2009 392p.: il Projeto PROSAB ISBN: 978-85-7022-165-0 1. Tratamento de gua 2. Cianobactrias 3. Protozorios 4. Microcontaminantes orgnicos I. Pdua, Valter Lcio de

Remoo de microrganismos emergentes e microcontaminantes orgnicos no tratamento de gua para consumo humanoValter Lcio de pduacoordenador

Editora ABES

Belo Horizonte, MG

2009

Coordenadores de ProjetoAntnio Domingues Benetti IPH/UFRGS Cristina Filmena Pereira Rosa Paschoalato UNAERP Cristina Clia Silveira Brando UNB Edson Pereira Tangerino FEIS/UNESP Edumar Ramos Cabral Coelho UFES Jos Carlos Mierzwa EPUSP Mauricio Luiz Sens UFSC Rafael Kopschitz Xavier Bastos UFV Valter Lcio de Pdua UFMG

ConsultoresBeatriz Susana Ovruski de Ceballos UEPB Luiz Antnio Daniel EESC/USP

Autores

ngela Di Bernardo Dantas Antnio Domingues Benetti Beatriz Susana Ovruski de Ceballos Cristina Clia Silveira Brando Cristina Filomna Pereira Rosa Paschoalato Daniel Adolpho Cerqueira Denise Conceio de Gois Santos Michelan Edson Pereira Tangerino Edumar Ramos Cabral Coelho Jair Casagrande Jos Carlos Mierzwa Luciana Rodrigues Valadares Veras Luiz Antonio Daniel Luiz Di Bernardo Luiz Fernando Cybis Maristela Silva Martinez Maurcio Luiz Sens Paula Dias Bevilacqua Rafael Kopschitz Xavier Bastos Ramon Lucas Dalsasso Renata Iza Mondardo Sandra Maria Feliciano de Oliveira e Azevedo Srgio Francisco de Aquino Srgio Joo de Luca Valter Lcio de Pdua (Coordenador da Rede)

Equipes dos projetos de pesquisa

UFMG/UFOPCoordenador

Leonardo Augusto dos Santos Lucinda Oliveira da Silva Luiza Clemente Cardoso

Valter Lcio de PduaEquipe

Eduardo von Sperling Lo Heller Marcelo Libnio Srgio Francisco de Aquino Robson Jos Cssia Franco Afonso lbano Cndido Santos lisson Bragana Silva Ana Maria M. Batista Cludia Geralda de Souza Maia Cristiane da Silva Melo Danusa Campos Teixeira Davi Silva Moreira Daniel Adolpho Cerqueira Eliane Prado C. C. Santos Erick de Castro Bernardes Barbosa Fabiana de Cerqueira Martins Fbio Jos Bianchetti Jacson Lauffe Larisssa Vilaa

EP/USPCoordenador

Jos Carlos MierzwaEquipe

Luciana Rodrigues Valadares Veras Maurcio Costa Cabral da Silva Karine Raquel Landenberger Gabriele Malta Corra Raphael Rodrigues Davi Costa Marques Daniel Cursino da Cruz

UFESCoordenadora

Edumar Ramos Cabral CoelhoEquipe

Jair Casagrande Sabrina Firme Rosalm Mrcia Cristina Martins Cardoso Marcus Covre

Lorena Frasson Loureiro Deivyson Roris Fernando Toscano Furlan Cristal Coser Lucas Tiago Rodrigues

Ceclia Barberena de Vinatea Bianca Coelho Machado Jefferson Rosano de Alencar

UFVCoordenador

UFRGSCoordenador

Rafael Kopschitz Xavier BastosEquipe

Antnio Domingues BenettiEquipe

Paula Dias Bevilacqua Ann Honor Mounteer Rosane Maria de Aguiar Euclydes Anderson de Assis Morais Adriana B. Sales de Magalhes Rosane Cristina de Andrade Gustavo Jos Rodrigues Lopes Adieliton Galvo de Freitas Lus Eduardo do Nascimento Demtrius Brito Viana Emanoela Guimares de Castro Flvia Aziz dos Santos Joo Francisco de Paula Pimenta Higor Suzuki Lima Allana Abreu Cavalcanti Renan Paulo Rocha Alberto Abrantes Esteves Ferreira Raissa Vitareli Assuno Dias Luiza Silva Betim Renata Teixeira de Almeida Minhoni Paulo Ricardo Correa Caixeta

Luiz Fernando Cybis Srgio Joo de Luca Amanda M. D. Loureno de Lima Daiane Marques Lino Eduardo Ribas Nowaczyk Josemar Luiz Stefens Michely Zat Paola Barbosa Sirone Simone Soares Oliveira Viviane Berwanger Juliano

UFSCCoordenador

Maurcio Luis SensEquipe

Ramon Lucas Dalsasso Roselane Laudares Silva Renata Iza Mondardo Denise C. de Gois Santos Michelan Fernanda Souza Lenzi Alex Vieira Benedet Marcus Bruno Domingues Soares

UNAERPCoordenadora

Helena Buys Joo Victor da Cruz P. Arajo Marcus Suassuna M. Augusta Roberto Braga Monteiro Amanda Ermel Jaqueline Francischetti Raquel Taira Rafael Amncio Rosely Tango Rios

Cristina F. Pereira Rosa PaschoalatoEquipe

Luiz Di Bernardo ngela Di Bernardo Dantas Maristela Silva Martinez Ana Vera de Toledo Piza Idivaldo Divino Alves Rosa Renata Rueda Ballejo Ricardo de Jesus Ribeiro Faleiros Aline Villera Silveira Dauany Tupinamb de Moraes Renan de Almeida Guerra Thais de Souza Melo Danilo Barato de Moraes Jacob Fernando Ferreira Rodrigo Latanze Paulo Voltan Marcio Resende Trimailovas

UNESPCoordenador

Edson Pereira TangerinoEquipe

Tsunao Matsumoto Marcelo Botini Tavares Carlos Henrique Rossi Prisicila Araripe Andressa Rodrigues Fuzaro Juliana Alencar da Silva Pereira Josiela Zanini Renato Alex Boian Komo Michel Viana Gustavo H. Arajo dos Santos Shaine Antoniassi Del Rio Fernando Yogi Bolsista

UnB/UFRJCoordenadora

Cristina Clia Silveira BrandoEquipe

Sandra Maria de F. de O. e Azevedo Valria Magalhes Ana Cludia Pimentel de Oliveira Carolina Arantes Yovanka Peres Eliane Lopes Borges M. Elisangela Venncio dos Santos

sumrio

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Tratamento de gua para Consumo Humano: Panorama Mundial e Aes do Prosab - Edital 5, Tema 11.1 1.2 1.3 1.4 Histrico do tratamento de gua Evoluo tecnolgica do tratamento de gua para consumo humano Normas e critrios de qualidade da gua para consumo humano Aes do Prosab Referncias bibliogrficas

2

Contaminantes Orgnicos Presentes em Microquantidades em Mananciais de gua para Abastecimento Pblico2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 Introduo Panorama sobre substncias qumicas disponveis e sua presena em mananciais de gua Riscos associados aos contaminantes orgnicos potencialmente presentes em mananciais de gua para abastecimento Principais grupos de desreguladores endcrinos Presena de contaminantes orgnicos em mananciais de gua para abastecimento Remoo no tratamento de gua Controle da qualidade da gua para consumo humano Tendncias para o futuro Referncias bibliogrficas Protozorios patognicos associados ao abastecimento de gua para consumo humano Giardia sp. e cryptosporidium spp. importncia associada ao abastecimento de gua para consumo humano

3

Microrganismos Emergentes: Protozorios e Cianobactrias3.1 3.2

3.3 3.4

4

Cianobactrias Consideraes finais Referncias bibliogrficas Bibliografia citada em apud Introduo Remoo de (oo)cistos de giardia e de cryptosporidium por meio do tratamento da gua. Parmetros indicadores da remoo de cistos de giardia e de oocistos de cryptosporidium. Abordagem da qualidade parasitolgica da gua em normas e critrios de qualidade da gua para consumo humano. Experincia do Prosab, Edital 5 Tema 1. Consideraes finais Referncias bibliogrficas Remoo de cianobactrias e cianotoxinas por meio das tcnicas mais usuais de tratamento de gua Experincia do Prosab, Edital 5 Tema 1 Referencias bibliogrficas Introduo Poluio das guas por agrotxicos Riscos sanitrios e impactos nos sistemas de tratamento de gua Normas de qualidade de gua e potabilidade Tecnologias de remoo e transformao dos agrotxicos Contribuio do Prosab aos estudos de remoo de agrotxicos Referencias bibliogrficas Referncias bibliogrficas citadas em apud Introduo Os desreguladores endcrinos e a legislao brasileira Desreguladores endcrinos de interesse para o tratamento de gua de abastecimento reas potencialmente crticas no Brasil

Tratamento de gua e Remoo de Protozorios4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

5

Tratamento de gua e Remoo de Cianobactrias e Cianotoxinas5.1 5.2

6

Remoo e Transformao de Agrotxicos6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6

7

Desreguladores Endcrinos7.1 7.2 7.3 7.4

7.5 7.6

8

Contribuio do Prosab no estudo da identificao e remoo Concluses Referncias bibliogrficas Introduo Origem e tipos de gosto e odor Efeitos na sade Padres de potabilidade Controle na fonte atravs da proteo de mananciais Remoo de gosto e odor em processos de tratamento de gua Procedimentos em situaes de crise Contribuio do Prosab em estudos de remoo de gosto e odor no tratamento de gua Referncias bibliogrficas

Remoo de Gosto e Odor em Processos de Tratamento de gua8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8

9

Anlise de Risco Aplicada ao Abastecimento de gua para Consumo Humano9.1 9.2 9.3 9.4 Aspectos introdutrios e contextualizao do problema Aspectos conceituais aplicados ao abastecimento de gua para consumo humano Avaliao quantitativa de risco Consideraes sobre os resultados do Prosab edital 5, tema 1 e a norma brasileira de qualidade da gua para consumo humano sob a perspectiva da avaliao de risco Referncias bibliogrficas

APNDICE

Metodologias Utilizadas na Quantificao de Microcontaminantes por CromatografiaMtodo para determinao de 2,4 D e seu metablito 2,4 DCP; glifosato e seu metablito AMPA Mtodo para determinao de carbofurano Mtodo para determinao de compostos orgnicos halogenados Mtodo para determinao de diuron e hexazinona Mtodo para determinao de estradiol, etinilestradiol e nonilfenol Mtodo para determinao de 2-metilisoborneol e geosmina

1 2 3 4 5 6

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Tratamento de gua para Consumo Humano: panorama Mundial e Aes do prosabBeatriz Suzana Ovruski de Ceballos, Luiz Antonio Daniel, Rafael Kopschitz Xavier Bastos

1.1 Histrico do tratamento de guaOs assentamentos humanos surgiram com o fim do nomadismo, iniciados pela capacidade em produzir alimentos e no apenas colet-los. Naquele tempo, era considerada apenas a quantidade de gua para suprir a dessedentao, a agricultura incipiente, a higiene e, posteriormente, a diluio de dejetos. A necessidade de satisfazer essa demanda foi a determinante da fixao das comunidades humanas em locais prximos aos rios ou lagos. Durante sculos, a qualidade da gua no foi considerada fator restritivo, embora os aspectos estticos (aparncia, sabor, odor) possam ter influenciado na escolha da fonte. Historicamente, gua pura era aquela limpa, clara, de bom sabor e sem odor. As pessoas ainda no relacionavam a gua impura s doenas e no dispunham de tecnologia necessria para reconhecer que a esttica agradvel no garantiria a ausncia de microrganismos danosos sade. Nesses primrdios da civilizao, os efeitos da captao de gua e do lanamento dos dejetos eram desprezveis, mas com o aumento da populao fixada e agrupada em assentamentos que se tornariam urbanos, acentuou-se a contaminao das guas superficial e subterrnea. Na ndia, um documento com pelo menos 4.000 anos, e que parece ser o primeiro em sistematizar uma metodologia de tratamento da gua, orientava as pessoas fervura

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GUAS

ou exposio da gua ao sol, ao uso de peas de cobre aquecidas que deveriam ser mergulhadas na gua vrias vezes, complementado com filtrao e resfriamento posterior em potes cermicos. O uso de alumnio para remover slidos suspensos parece ter ocorrido pela primeira vez no Egito em 1.500 anos a.C. (BAKER; TARAS, 1981). Sete sculos antes do incio da era crist foram construdos aquedutos, tneis e cisternas em Jerusalm para a aduo, reserva e distribuio de gua. Aproximadamente na mesma poca, em Atenas, o abastecimento de gua era feito por canais e tneis (BRITO, 1943). No sculo IV a.C., nos extensos aquedutos romanos, a gua de fontes prstinas circulava por canais ora subterrneos, ora abertos e nenhum tratamento era aplicado antes de seu uso. Foram necessrios sculos para o ser humano reconhecer que sua avaliao sensorial no era suficiente para julgar a qualidade da gua. At por volta de 500 anos a.C., os tratamentos primitivos da gua se centravam em melhorar sua cor, odor e sabor. Na Idade Mdia, os servios de saneamento no receberam grande ateno. As cidades cresceram e a falta de gua e de coleta de esgoto criou situaes incmodas e perigosas para a sade, com ocorrncia de endemias e proliferao de pestes. Os trabalhos para melhorar a salubridade das cidades recomearam nos sculos XIV e XV e pode-se dizer que a moderna engenharia sanitria comeou em 1815, na Inglaterra, e desenvolveu-se aps a epidemia de clera em 1831. A primeira lei sanitria inglesa data de 1848 (BRITO, 1943). No sculo VIII d.C., Geber, um alquimista, destilava gua para inibir os espritos. O mdico persa Avicena (Ibn Sina), no sculo XI d.C., j recomendava a filtrao e a fervura da gua. No sculo XVII, Francis Bacon, na Inglaterra, publicou artigos com seus experimentos sobre tratamento da gua, incluindo filtrao, fervura, destilao e coagulao. Em 1673, e durante vrios anos, Anton van Leeuwenhoek relatou suas observaes sobre a existncia de animlculos em gua de chuva e alimentos. Durante o sculo XVIII, o conhecimento cientfico acumulado at ento possibilitou aos cientistas maior entendimento referente origem e efeito dos contaminantes presentes nas fontes de gua, especialmente aqueles que no eram visveis a olho nu e que nem sempre estavam associados cor, odor ou sabor. Ainda que sujeito a controvrsias, antes de 1900 j se associava a ocorrncia de doenas gua. Desde a dcada de 1840, havia referncias que as epidemias de febre tifide e de clera em Londres estavam relacionadas com guas de m qualidade. Estudos do mdico John Snow sobre epidemias anteriores, como a epidemia de clera de 1854 na mesma cidade, que levou ao bito mais de 600 pessoas em menos de uma

TRATAMENTO DE GUA PARA CONSUMO HUMANO

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semana, foram decisivos para finalmente demonstrar a veiculao de doenas pela gua. O estudo culminou com a segunda publicao do livro desse autor, On the Mode of Communication of Cholera, no qual so relatadas evidncias da relao entre a contaminao da gua com a transmisso da doena e que considerado o primeiro tratado de Epidemiologia. A partir da, e com o advento da microbiologia, tendo Pasteur como pioneiro ao propor, em 1864, a Teoria Microbiana das Doenas (MWH, 2005), teve impulso o reconhecimento, em bases cientficas, sobre a associao entre qualidade da gua e sade pblica e o desenvolvimento das tcnicas de tratamento de gua. At o incio do sculo XX no havia padres de qualidade para a gua potvel. Nos Estados Unidos, ainda na dcada de 1890, a United States Public Health Service (USPHS) props um esforo cooperativo para a padronizao dos testes bacteriolgicos, evoluindo para a primeira edio do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Um dos tratamentos mais antigos e eficazes a fervura da gua, porm, do ponto de vista prtico, restrita aplicao no mbito das unidades residenciais. Em 1870, e durante alguns anos posteriores, o uso de filtros de areia e de outras tcnicas de tratamento ainda visava melhorar o aspecto esttico da gua, eliminar o odor e melhorar o sabor. O avano do conhecimento deu ento lugar ao tratamento da gua com vistas proteo sade. Na Tabela 1.1 procura-se apresentar, de maneira didtica e cronolgica, fatos e eventos que redundaram na apropriao do conhecimento sobre a associao entre qualidade da gua e sade e nas aes pioneiras de tratamento da gua.

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GUAS

Tabela 1.1 > Eventos histricos que precederam e contriburam para o desenvolvimento dos sistemas atuais de tratamento de gua para abastecimentoPERODO EVENTO

4.000 a.C.

Escritos antigos em snscrito e grego recomendavam mtodo para tratamento de gua. No texto em snscrito Ousruta Sanghita, recomendado que a gua impura deve ser purificada pela fervura em fogo ou aquecida ao sol, ou mergulhada na gua uma barra de cobre aquecida, ou purificada pela filtrao em areia e pedregulho e posteriormente resfriada. A civilizao creta Minoana desenvolveu tecnologia avanada e comparvel aos sistemas modernos de abastecimento de gua usados na Europa e na Amrica do Norte na segunda metade do sculo XIX. Essa tecnologia foi exportada para a regio do mar Mediterrneo. Pela histria oral, os egpcios usavam o sulfato de alumnio para a remoo de material em suspenso na gua por sedimentao. Nas tumbas de Amenophis II e Ramss II (em perodos diferentes), h pinturas que descrevem equipamento para tratamento de gua.

3.000 a 1.500 a.C.

1.500 a.C.

Sculo X a.C.

Hipcrates iniciou seus prprios experimentos para a purificao da gua. Ele criou a teoria dos quatro humores ou fluidos essenciais do corpo que estavam diretamente relacionados s temperaturas das quatro estaes. De acordo com Hipcrates, para se manter boa sade, esses quatro humores deveriam ser mantidos em equilbrio. Como parte de sua teoria, Hipcrates reconheceu o poder curativo da gua. Aos pacientes com febre, ele frequentemente recomendava banho com gua fria. Tal banho restabeleceria a temperatura e harmonia dos quatro humores. Hipcrates reconheceu que a gua disponvel nos aquedutos gregos estava longe de ser pura. Como as geraes anteriores sua, ele tambm acreditou que a gua clara e o gosto bom significavam pureza e limpeza. Hipcrates projetou um filtro para tratar a gua que ele usava em seus pacientes. Posteriormente conhecido como peneira de Hipcrates, este filtro era um saco de tecido atravs do qual a gua era vertida aps ser fervida. O tecido retinha sedimentos que causavam gosto e odor gua. Sistemas pblicos de abastecimento de gua foram executados em Roma, na Grcia, Cartago e Egito. Engenheiros romanos construram o sistema de abastecimento de gua com vazo de 490.000 m3/dia para abastecimento de Roma por meio de aquedutos. Vitruvius recomendou que as cisternas fossem construdas com dois ou trs compartimentos e que a gua fosse transferida de um compartimento para outro, possibilitando a sedimentao do lodo e assegurando a produo de gua lmpida. Caso no fosse usada cisterna, ele recomendou que fosse adicionado sal para clarificar a gua. Praxmus props que coral triturado ou cevada macerada (em p), colocados em um saco, fossem imersos na gua com gosto ruim para remoo de odor devido aos sais minerais.

Sculo III a.C. 340 a.C. a 225 d.C.

15 a.C.

Sculo I d.C.

TRATAMENTO DE GUA PARA CONSUMO HUMANO

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Cerca de 77 d.C.

Plnio afirmou que a polenta adicionada gua salitrosa (nitrosa) ou amarga a tornaria potvel em duas horas e que o calcrio de Rodes e a argila da Itlia apresentavam propriedades semelhantes. Esta a primeira citao do uso de cal e alumnio terroso como precipitantes (coagulantes). Primeiros registros de observaes de microrganismos com um microscpio simples (lupa), por Anton van Leeuwenhoek, e enviados para a Sociedade Real de Londres. Descrio de animlculos em gua de chuva, no material de seus dentes e em gros de pimenta mergulhados em gua. Atribui-se ao mdico italiano Porzio a primeira meno ao uso de filtro de escoamento ascendente para tratamento de gua O cientista francs La Hire apresentou Academia Francesa de Cincias plano propondo que cada residncia dispusesse de filtro de areia e cisterna para coleta de guas pluviais. O cientista francs Joseph Amy obteve a primeira patente do projeto de filtro de areia. Em 1750, filtros compostos de esponja (animal marinho), carvo vegetal e l podiam ser adquiridos para uso domstico. Patente obtida por James Peacock para a filtrao por ascenso. Sua aplicao teria ocorrido em navios da marinha britnica. instalada em Paisley, Esccia, a primeira estao municipal de tratamento de gua de abastecimento. A gua tratada era distribuda por carros tracionados por cavalos. Glasgow, Esccia, uma das primeiras cidades a dispor de rede de distribuio de gua tratada. Greenock, Esccia, registra a primeira instalao municipal de filtrao ascendente com as unidades funcionando tanto em sentido ascendente como descendente. Instalao de filtros lentos de areia em Londres, Inglaterra. Dr. Robbley Dumlinrem, em seu livro Public Health, recomendou adicionar pequenas quantidades de cloro para desinfetar gua contaminada. Ignaz Semmelweiss, em Viena, recomendou que o cloro fosse usado para desinfetar as mos dos mdicos entre atendimentos aos pacientes. A mortalidade dos pacientes caiu na proporo de 18 para 1 como resultado dessa ao. O mdico John Snow demonstrou que a epidemia de clera asitica estava relacionada gua de poo poo da Broad Street - contaminado por esgoto com o vibrio da clera. Snow, que desconhecia a existncia das bactrias, suspeitou que havia um agente causal que se reproduzia em grande nmero nos indivduos doentes, eram expelidos com as fezes e transportados pela gua de abastecimento contaminada pelas vtimas. Dr. Falipo Pacini, na Itlia, identificou o organismo que causa a clera asitica, mas esta descoberta no foi amplamente divulgada. A descoberta desta bactria foi atribuda a Robert Koch, em 1883.

1673 a 1723

1685

1703

1706

1791 1804 1807 1827 1829 1835

1846

1854

1854

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GUAS

1856

Thomas Hawksley, engenheiro civil, defendeu o uso de sistema de distribuio de gua continuamente pressurizado como estratgia para prevenir contaminao externa. Louis Pasteur props a teoria de que as doenas so causadas por microrganismos (Teoria Microbiana das Doenas). Filtros lentos de areia foram instalados em Poughkeepsie, Hudson, New Jersey e New Milfor, Estados Unidos (EUA). Nos anos seguintes, foram instalados em St. Johnsbury (1876), Burlington e Keokuk (1878), Lewiston e Stillwater (1880), Golden (1882), Pawtucket (1883) e Storm Lake (1892). Em 1904, foram instalados em Battlesville e em 1907, em Nova York. O meio filtrante era pedra, carvo, areia ou combinaes desses meios filtrantes. A lavagem era efetuada pela inverso do escoamento, no sentido descendente. A ineficincia desse mtodo de limpeza contribuiu com a desativao das instalaes. Karl Eberth isolou o microrganismo que causa a febre tifide (Sallmonella typhi). Robert Kock demonstrou, em laboratrio, que o cloro inativa bactrias. Carl Zeiss comercializa o primeiro microscpio para pesquisa. O professor e mdico Theodor Escherich isolou microrganismo das fezes de um paciente com clera, o qual foi considerado ser o agente etiolgico da clera. Posteriormente, microrganismos semelhantes (bactrias) foram encontrados no clon de indivduos saudveis. O organismo isolado a atual bactria Escherichia coli. Uma epidemia de clera atingiu Hamburgo, Alemanha, enquanto na cidade vizinha de Alton, que tratava a gua em filtros lentos de areia, no houve essa epidemia. Desde aquele tempo, a importncia de filtrar gua em leitos granulares amplamente reconhecida. O New York State Board of Health usou o mtodo de fermentao em tubos mltiplos, desenvolvido por Theobald Smith, para a quantificao de E. coli para provar a relao entre a contaminao fecal da gua do rio Mohawk e o surto de febre tifide. O primeiro filtro de areia construdo na Amrica do Norte por propsitos emergenciais de reduo do nmero de mortes na populao abastecida com gua do rio Lawrence, Massachusetts. G. W. Fuller estudou a filtrao rpida em areia (5 m3/m2.dia considerada taxa de filtrao rpida no contexto da poca do estudo) e descobriu que a remoo de bactrias aumentada quando a filtrao precedida de coagulao e sedimentao eficientes. O primeiro sistema de abastecimento de gua clorada implantado em Middelkerke, Blgica. O processo o ferrocloro, no qual hipoclorito de clcio e cloreto frrico so misturados, resultando no efeito conjunto de coagulao e desinfeco. O processo de tratamento de gua (abrandamento com ferro e cal) aplicado em Saint Louis, Missouri, EUA, na gua captada no rio Mississippi.

1864

1874 a 1907

1880 1881 1883

1884

1892

1892

1895

1897

1902

1903

TRATAMENTO DE GUA PARA CONSUMO HUMANO

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1906 1908

O oznio utilizado pela primeira vez como desinfetante em Nice, Frana. George Johnson, da empresa de consultoria Fuller, auxiliou a instalar a clorao contnua na cidade de Jersey, New Jersey, EUA. Johnson publicou o livro Hypochlorite Treatment of Public Water Supplies, no qual demonstrou que, alm da filtrao, a incluso do uso de cloro no tratamento da gua reduz significativamente o risco de contaminao por bactrias. O U. S. Public Health Service (USPHS) usou o teste de fermentao de Smith para quantificao de coliformes como padro de qualidade bacteriolgica da gua de abastecimento. O USPHS adotou o primeiro padro de qualidade de gua de abastecimento.

1911

1914 1942

FONTES: AWWA, 1971; BAKER, 1948; BLAKE, 1956; HAZEN, 1909; SALVATO, 1992; SMITH, 1893 APUD MWH, 2005; BAKER; TARAS, 1981; DI BERNARDO, 2003; TORTORA ET AL., 2005

1.2 Evoluo tecnolgica do tratamento de gua para consumo humanoO tratamento da gua envolve o emprego de diferentes operaes e processos unitrios para adequar a gua de diferentes mananciais aos padres de qualidade definidos pelos rgos de sade e agncias reguladoras. As exigncias de qualidade da gua evoluram e prosseguem, em processo contnuo, acompanhando os avanos do conhecimento tcnico e cientfico. Os padres de qualidade tornam-se gradativamente mais exigentes (ver item 1.3). Da segunda metade do sculo XIX primeira metade do sculo XX, o tratamento da gua teve como objetivo central a clarificao e a remoo de organismos patognicos, em torno do que foram se desenvolvendo as tcnicas de coagulao, floculao, decantao e desinfeco. Porm, principalmente a partir dos anos 1960 e 1970 do sculo XX, o desenvolvimento agrcola e industrial imps intensa produo e uso de novas substncias qumicas, dentre as quais os agrotxicos, frmacos e hormnios sintticos, implicando necessidade de desenvolvimento e emprego de tcnicas de tratamento mais especficas e/ou complexas. Assim, as tecnologias convencionais de tratamento, visando clarificao e desinfeco da gua, foram sendo aprimoradas, incorporando novas tcnicas ou variantes, tais como a flotao, a filtrao direta, a filtrao em mltiplas etapas, alm do emprego de novos desinfetantes (e, por conseguinte, a gerao de novos produtos secundrios de desinfeco). Em paralelo, o desafio da remoo de substncias qumicas e, mais recentemente de microcontaminantes, imps o emprego/desenvolvimento de outras tcnicas de tratamento como a adsoro em carvo ativado, a oxidao, a precipitao

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qumica e a volatilizao, e de processos de separao por membranas (microfiltrao, ultrafiltrao, nanofiltrao e osmose reversa). Enfim, tcnicas mais sofisticadas para a deteco e quantificao de substncias e organismos diversos se mantm em constante e rpida evoluo. A deteco e quantificao de concentraes cada vez menores de contaminantes capazes de resultar em efeitos crnicos sade, bem como o reconhecimento de novos patgenos de veiculao hdrica, tendem a diversificar e tornar mais rigorosos os padres de potabilidade, impondo, concomitantemente, o desafio da inovao tecnolgica no tratamento da gua para consumo humano.

1.3 Normas e critrios de qualidade da gua para consumo humanoComo j mencionado, at fins do sculo XIX, a qualidade da gua para consumo humano era, em geral, aferida por sua aparncia fsica. A partir do sculo XX, depois da ocorrncia de diversos surtos de doenas de veiculao hdrica e com o avano do conhecimento cientfico, tornou-se necessrio o desenvolvimento de recursos tcnicos, e mais tarde legais, que, de modo objetivo, traduzissem as caractersticas que a gua deveria apresentar para ser considerada potvel. Assim, a qualidade da gua para consumo humano passou a ser estabelecida, como o at hoje, com base em valores mximos permitidos (VMP) para diversos contaminantes, ou indicadores da qualidade da gua, reunidos em normas e critrios de qualidade da gua, ou padres de potabilidade. Nos Estados Unidos, a primeira regulamentao em nvel federal data de 1914, j incluindo padro bacteriolgico de qualidade da gua. A primeira iniciativa de elaborao de diretrizes relativas potabilidade da gua promovida pela Organizao Mundial de Sade (OMS) foi direcionada ao continente europeu, em 1956. No Brasil, a primeira norma de qualidade da gua vlida em todo o territrio nacional foi editada em 1977. Desde as pioneiras normas dos EUA e diretrizes da OMS at os dias de hoje, em sucessivas atualizaes, a tendncia sempre de aumento (considervel) do nmero de parmetros regulamentados e de VMPs cada vez mais rigorosos. Por outro lado, atualmente se reconhece a insuficincia do controle laboratorial para a garantia da segurana da qualidade da gua para consumo humano, revestindo-se de igual importncia, ou mesmo maior, a implementao de procedimentos de avaliao e gerenciamento de risco, assunto abordado no captulo 9 deste livro. As normas dos EUA e as diretrizes da OMS tm servido de referncia formulao ou atualizao de normas de qualidade da gua para consumo humano em todo o

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mundo, inclusive a legislao brasileira, e por isso merecem o destaque a seguir, em breve contexto histrico.

1.3.1 Breve histrico das normas dos Estados Unidos e das diretrizes da OMS1.3.1.1 O padro de potabilidade dos EUA A regulamentao da qualidade da gua para consumo humano nos EUA remonta ao final do sculo XIX e incio do sculo XX. Em 1893, o congresso dos EUA aprovou o Interestate Quarantine Act, autorizando o USPHS a estabelecer as normas necessrias para controlar a disseminao de doenas contagiosas. O primeiro padro de qualidade de gua foi estabelecido em 1914, incluindo apenas padro microbiolgico e direcionado exclusivamente aos sistemas que forneciam gua a veculos de transporte interestadual. Posteriormente (1925, 1946 e 1962), outros parmetros foram includos, sendo que o padro publicado em 1962 j contemplava 28 substncias (Figura 1.1). O USPHS foi o rgo responsvel pela fixao do padro de potabilidade Safe Drinking Water Act (SDWA) at a dcada de 1970, quando a United States Environmental Protection Agency (USEPA) assumiu essa responsabilidade, delegada por lei federal de 1974 (USEPA, 1999).

FONTE: USEPA (1999).

Figura 1.1

Evoluo do nmero de parmetros regulamentados na norma de qualidade da gua para consumo humano dos EUA, 1914-1996

O SDWA sofreu emendas significativas ou regulamentaes complementares em 1986, 1992 e 1996, incorporando preocupaes crescentes com substncias qumicas, com patgenos emergentes e com a necessidade de implementao de medidas adicionais, tais como a proteo dos mananciais, o treinamento de operadores, o financiamento de melhorias nos sistemas de abastecimento e a informao ao pblico. As emendas de 1986 requeriam a regulamentao de 83 contaminantes (Figura 1.1), o que foi praticamente contemplado em 1992 por meio das seguintes regulamentaes comple-

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mentares: The Total Coliform Rule (USEPA, 1989A), The Surface Water Treatment Rule (USEPA, 1989B), vrias especificaes de chemical rules. importante destacar que nesse bojo so explicitadas preocupaes com patgenos (Legionella, Giardia e vrus), estabelecendo-se a obrigatoriedade de filtrao e desinfeco em sistemas supridos por manancial superficial para o alcance de eficincia de remoo de 99,9% de Giardia e 99,99% de vrus. A turbidez passa tambm a ser incorporada como padro indicador da eficincia de remoo de cistos de Giardia por meio da filtrao (USEPA, 1989B). Em sucessivas atualizaes da Surface Water Treatment Rule (USEPA, 1998A; 2002A; 2006), o centro de ateno passa a ser o controle do protozorio Cryptosporidium. Nesse sentido, o padro de turbidez para a gua filtrada torna-se mais rigoroso e incorpora-se a abordagem de Avaliao Quantitativa de Risco Microbiolgico (AQRM), assunto tratado nos captulos 4 e 9. Tambm preciso registrar que as preocupaes crescentes com a remoo de patgenos no ignoraram a necessidade de controle da formao de subprodutos da desinfeco, expressa na Disinfectants and Disinfection Byproducts Rule (USEPA, 1998C).

1.3.2.1 As diretrizes da Organizao Mundial da Sade (OMS) As primeiras iniciativas de elaborao de diretrizes relativas potabilidade da gua promovidas pela OMS datam da dcada de 1950: Standards of Drinking-Water Quality and Methods of Examination Applicable to European Countries e International Standards for Drinking-Water. As diretrizes internacionais propunham padres mnimos, considerados possveis de serem alcanados por todos os pases. Porm, os padres europeus consideravam a privilegiada posio econmica e tecnolgica dos pases envolvidos, estabelecendo padres mais rigorosos (WHO, 1970).Sucedendo aos International Standards (1958, 1963 e 1971), em 1983, a OMS publicou pela primeira vez o Guidelines for Drinking Water Quality (GDWQ), com orientaes relativas qualidade da gua para consumo humano, direcionado a todos os pases, sem distino econmica ou tecnolgica. Em 1993 foi publicada a segunda edio dos Guidelines for Drinking Water Quality, em trs volumes, incluindo significativo aumento do nmero de parmetros qumicos a serem controlados (WHO, 1995) (Figura 1.2). Em geral, o aumento do nmero de parmetros para os quais so recomendados valores-guia reflete as j mencionadas consequncias do desenvolvimento industrial e da agricultura e, portanto, do contnuo surgimento de novas substncias qumicas, concomitantemente apropriao de novos mtodos de anlise da qualidade da gua e ao avano do conhecimento cientfico sobre a dinmica ambiental e toxicidade das diversas substncias qumicas.

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PACH: PADRO DE ACEITAO PARA CONSUMO HUMANO; INOR: SUBSTNCIAS QUMICAS INORGNICAS QUE REPRESENTAM RISCO SADE; ORG: SUBSTNCIAS QUMICAS ORGNICAS QUE REPRESENTAM RISCO SADE; AGR: AGROTXICOS; DPSD: DESINFETANTES E PRODUTOS SECUNDRIOS DA DESINFECO. FONTE: PINTO, (2006).

Figura 1.2

Evoluo do nmero de parmetros para os quais so estabelecidos valores-guia nas trs edies dos Guidelines for Drinking Water Quality

Na Figura 1.2, percebe-se que a terceira edio dos GDWQ (WHO, 2004) no trouxe grandes alteraes em termos de nmero de substncias qumicas regulamentadas. Por outro lado, a principal marca dessa edio a mudana de paradigma de controle de qualidade da gua, ao ampliar a concepo sobre a potabilidade da gua, avanando para muito alm de uma mera divulgao de limites para microrganismos e substncias tolerados na gua de consumo humano (HELLER et al., 2005). Nesse sentido, cabe destacar as seguintes contribuies da terceira edio dos GDWQ: (i) nfase aos riscos microbiolgicos; (ii) limitao do nmero de contaminantes qumicos aos de maior relevncia para a sade; (iii) viso sistmica da dinmica da qualidade da gua, do manancial aos pontos de consumo; (iv) reconhecimento de que o controle laboratorial insuficiente para a garantia da segurana da qualidade da gua para consumo humano; (v) recurso a ferramentas de avaliao e gesto de risco, como abordagem preventiva (HELLER et al., 2005; BASTOS et al., 2007). Os limites do controle laboratorial encontram justificativa em argumentos tais como: (i) a amostragem para o monitoramento da qualidade da gua baseia-se em princpio estatstico/probabilstico, incorporando inevitavelmente uma margem de erro/ incerteza; (ii) a qualidade da gua pode sofrer variaes nem sempre detectadas em tempo hbil; alm disso, todas as tcnicas analticas requerem tempo de resposta e, portanto, mesmo com o monitoramento sistemtico, o conhecimento da qualidade da gua nunca o ser em tempo real; (iii) por razes financeiras, de limitaes tcnico-analticas e de necessidade de respostas geis, no controle microbiolgico da qualidade da gua usualmente recorre-se ao emprego de organismos indicadores; entretanto, reconhecidamente no existem organismos que indiquem a presena/ ausncia da ampla variedade de patgenos possveis de serem removidos/inativados

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nos diversos processos de tratamento da gua; (iv) os limites de concentrao para substncias qumicas adotados internacionalmente, muitas vezes partem de estudos toxicolgicos ou epidemiolgicos com elevado grau de incerteza, arbitrariedade ou no representatividade; alm disso, no h como assegurar o desejvel dinamismo e agilidade na legislao para corrigir valores mximos permitidos ou incluir/excluir parmetros (BASTOS et al., 2001; BASTOS et al., 2007). Essa nova abordagem foi sistematizada pela OMS sob denominao de Planos de Segurana da gua, cujos elementos bsicos esto baseados nos princpios e conceitos de mltiplas barreiras, anlise de perigos e pontos crticos de controle (APPCC), avaliao e gesto de risco e gesto de qualidade (normas de certificao ISO), conforme discutido no captulo 9.

1.3.2 Critrios de formulao do padro de potabilidade dos EUA e das diretrizes da OMS1.3.2.1 Padro de substncias qumicas A USEPA adota duas categorias de padro de potabilidade: (i) National Primary Drinking Water Regulation (NPDWR) - padres primrios (VMPs), de cumprimento obrigatrio, estabelecidos para contaminantes especficos que podem causar efeitos adversos sade e que, reconhecida ou potencialmente, podem estar presentes na gua (USEPA, 2001); (ii) National Secondary Drinking Water Regulation (NSDWR) recomendaes relativas a substncias que podem provocar efeitos de natureza esttica e/ou organolptica (USEPA, 2002B).A segunda edio dos GDWQ da OMS apresentava o seguinte agrupamento de parmetros a serem controlados: (i) padro microbiolgico; (ii) substncias qumicas que representam risco sade humana (inorgnicas, orgnicas, agrotxicos, desinfetantes e subprodutos da desinfeco); (iii) constituintes radioativos na gua potvel; (iv) substncias e parmetros na gua potvel que podem dar origem queixa de consumidores (WHO, 1995). Na terceira edio dos GDWQ, a categorizao para as substncias qumicas estabelecida de acordo com sua fonte: (i) ocorrncia natural; (ii) fontes industriais e guas residurias urbanas; (iii) atividades agropecurias; (iv) tratamento da gua ou materiais do sistema de tratamento e abastecimento em contato com a gua potvel; (v) pesticidas utilizados no controle de insetos e vetores de doenas; (vi) lagos eutrofizados (cianobactrias) (WHO, 2004). Essencialmente, a formulao do padro de potabilidade para substncias qumicas ou de diretrizes (no caso da OMS), segue os preceitos da metodologia de avaliao de risco (AR), de acordo com as seguintes etapas: (i) identificao do perigo, (ii) avaliao da exposio, (iii) avaliao da dose-resposta; (iv) caracterizao do risco (ver captulo 9).

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Na etapa de identificao de perigos, a USEPA identifica os contaminantes que potencialmente demandam regulao, levando em considerao os seguintes aspectos: (i) ocorrncia no ambiente; (ii) fatores de exposio e de riscos sade da populao em geral e de grupos vulnerveis; (iii) disponibilidade de mtodos analticos de deteco; (iv) factibilidade tcnica de atendimento eventual VMP; (v) impactos econmicos e de sade pblica da regulamentao. Observados esses aspectos, o processo segue as seguintes etapas (USEPA, 2000): Identificao de problemas potenciais Periodicamente publicada uma lista de contaminantes (National Drinking Water Contaminant Candidate List CCL) que: (i) ainda no constituam objeto de regulamentao, (ii) apresentem riscos potenciais sade, (iii) reconhecidamente ocorram ou potencialmente possam ocorrer em sistemas de abastecimento de gua (USEPA, 2003) Seleo de prioridades Dentre os contaminantes listados, so estabelecidas prioridades para: (i) regulamentao, (ii) pesquisa de riscos e efeitos na sade, (iii) construo de banco de dados sobre a ocorrncia em mananciais de abastecimento e gua tratada Estabelecimento de padres Para os contaminantes selecionados para regulamentao, com base no estado da arte do conhecimento sobre os efeitos sade (USEPA, 2004), inicialmente estabelecido um padro-meta de potabilidade (Maximum Contaminant Level Goal - MCLG), ou valor mximo desejvel (VMD), no obrigatrio e definido como: valor limite de um contaminante na gua, correspondente ao qual, e com certa margem de segurana, nenhum efeito adverso sade, conhecido ou previsvel, seria observado. No estabelecimento do VMD so levados em considerao apenas aspectos de sade, desconsiderando-se outros, tais como limites de deteco analticos ou de tcnicas para remoo de contaminantes. Em relao aos aspectos de sade, so ainda considerados os riscos a grupos vulnerveis, a exemplo de crianas, idosos e indivduos imunocomprometidos. O VMD tambm estabelecido de acordo com a natureza dos contaminantes. Para substncias qumicas no-carcinognicas, o VMD estabelecido com base na estimativa da dose diria abaixo da qual as pessoas podem estar expostas sem que ocorram danos sade - Ingesto Diria Tolervel (IDT) (ver captulo 9). Para substncias qumicas carcinognicas, quando no se conhece a dose abaixo da qual uma substncia possa ser ingerida com segurana, o VMD estabelecido como zero. Caso contrrio, o VMD estabelecido com referncia na estimativa da IDT (USEPA, 2000).

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Geralmente, do VMD evolui-se para o estabelecimento de um Valor Mximo Permitido (VMP) (Maximum Contaminant Level - MCL), de cumprimento obrigatrio. O VMP estabelecido o mais prximo possvel do VMD, levando-se em considerao a viabilidade tcnico-econmica de seu atendimento. Quando no existirem mtodos e tcnica economicamente viveis de deteco de concentraes reduzidas de uma determinada substncia, alternativamente estabelecida a tcnica de tratamento requerida, definida como: procedimentos ou performance tecnolgica a serem obedecidos de forma a garantir o controle de determinado contaminante. No caso das diretrizes da OMS, o valor-guia (VG) para substncias no-carcinognicas ou carcinognicas no-genotxicas estipulado a partir da IDT. Quando no clculo da IDT so utilizados fatores de incerteza superiores a 10.000, no so estabelecidos VG, pois estes careceriam de sentido; para substncias com fator de incerteza superior a 1.000, so sugeridos VG provisrios (P) (WHO, 1995; WHO, 2004). Assume-se que os VG devem ser ao mesmo tempo prticos e aplicveis, alm de proporcionar a proteo sade. Dessa forma, tambm so sugeridos VG provisrios para substncias cujo VG calculado seja: (i) inferior a nveis de quantificao prtica, ou (ii) inferior concentrao que pode ser obtida mediante processos consolidados de tratamento da gua. Alm disso, so listadas as substncias para as quais no so estabelecidos VG e explicitadas as razes - ocorrncia rara na gua ou em concentraes bem abaixo dos limites txicos, escassez de evidncias epidemiolgicas ou toxicolgicas, uso proibido, reduzida persistncia na gua (WHO, 2004). Para substncias ou compostos carcinognicos, os dados experimentais (dose-resposta) so extrapolados de doses elevadas (como, em geral, so utilizadas nos experimentos) para doses mais baixas, por meio de modelos matemticos (em geral lineares), com base nos quais se estabelece a dose correspondente a um nvel de risco anual de cncer de 10-5 a 10-6 (um caso por ano a cada 100.000 - 1.000.000 de pessoas, expostas ao consumo de gua durante toda a vida 70 anos; para a maioria das substncias considera-se 10-5) (WHO, 2004; USEPA, 2005).

1.3.2.2 Padro microbiolgico Tradicionalmente, a qualidade microbiolgica da gua era aferida por meio da verificao da presena/ausncia de organismos indicadores de contaminao, mais especificamente as bactrias do grupo coliforme. Entretanto, essa abordagem hoje reconhecidamente insuficiente.Na avaliao da qualidade da gua tratada, o que se busca verificar a eficincia do tratamento, ou seja, a ausncia do organismo indicador significaria a ausncia de patgenos, pela inativao e/ou remoo de ambos por meio dos processos de tratamento.

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Nesse sentido, para que um organismo cumpra o papel de indicador da eficincia do tratamento, torna-se necessrio que alm de ser mais resistente aos processos de tratamento que os patgenos, que o mecanismo de remoo de ambos seja similar. Em linhas gerais, bactrias e vrus so inativados por desinfeco, enquanto (oo)cistos de protozorios so, preponderantemente, removidos por processos de separao (decantao e filtrao). Quanto resistncia aos agentes desinfetantes, tambm em linhas gerais, em ordem crescente apresentam-se as bactrias, os vrus, os protozorios e os helmintos, estes praticamente imunes. Assim sendo, rigorosamente, os coliformes s se prestam como indicadores da desinfeco e inativao de bactrias patognicas. No que toca avaliao da qualidade virolgica e parasitolgica da gua tratada, torna-se necessrio o emprego de indicadores complementares no-biolgicos, a exemplo dos parmetros de controle da desinfeco (tempo de contato x cloro residual) e da turbidez (BASTOS et al., 2001). Guardadas as referidas ressalvas, as normas da USEPA, bem como as diretrizes da OMS, mantm como padro microbiolgico de potabilidade a ausncia de coliformes (no caso da OMS, Escherichia coli) na gua tratada. Entretanto, as limitaes anteriormente destacadas so plenamente reconhecidas. A USEPA estabelece como VMD (MCLG) a ausncia de organismos patognicos. Porm, no estabelece VMP (MCL) no reconhecimento das limitaes analticas da pesquisa de patgenos em baixas concentraes em amostras de gua tratada (USEPA, 2001). A abordagem a de Avaliao Quantitativa de Risco Microbiolgico (AQRM), centrada no controle de qualidade da gua bruta (pesquisa de oocistos de Cryptosporidium), acompanhado da estimativa da remoo necessria (indicada tambm por padro rigoroso de turbidez) e alcanvel pela combinao de tcnicas de tratamento, para resguardo de determinado nvel de risco considerado tolervel (risco anual de aproximadamente 10-4, ou seja, um caso de infeco por ano por cada 10.000 consumidores) (USEPA, 2006) (ver captulos 4 e 9). A abordagem da OMS similar, sem incorporar limite numrico explcito de turbidez para a gua filtrada. Alm disso, a perspectiva de risco medida pelo indicador anos de vida perdidos ajustados por incapacidade (da sigla inglesa DALYs Disability Adjusted Life Years), o qual permite a transformao de uma incapacidade vivenciada (por exemplo, trs dias com diarreia ou bito devido diarreia) em anos de vida saudveis perdidos. A OMS assume como carga de doena tolervel 1 x 10-6 DALY, ou seja, 1 DALY por pessoa por ano, o que corresponde a nveis de risco tolervel anual de 10-3--4 para Cryptosporidium, Campylobcter e rotavrus. Portanto, definido o que se queira como DALY tolervel, pode-se estimar requerimentos de remoo de patgenos por meio do tratamento a partir do conhecimento de sua concentrao na gua bruta (WHO, 2004) (ver captulos 4 e 9).

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1.3.3 Evoluo da norma brasileira de qualidade de gua para consumo humanoEm 1977, por meio do Decreto Federal no 79.367, ficou estabelecida competncia do Ministrio da Sade para regulamentar matrias referentes qualidade de gua para consumo humano no pas e, nesse mesmo ano, foi editada a primeira legislao sobre potabilidade da gua vlida em todo o territrio nacional - a Portaria no 56/BSB. Em 1990, o Ministrio da Sade procedeu reviso da Portaria no 56/BSB (substituda pela Portaria 36GM/90) (BRASIL, 1990), promovendo a atualizao do padro de potabilidade e dos planos de amostragem, introduzindo os conceitos de controle e de vigilncia da qualidade da gua, alm de exigncias de aspectos operacionais, tais como a manuteno de cloro residual e de presso positiva nos sistemas de distribuio (FORMAGGIA et al., 1996). Passados dez anos, em novo processo de reviso, foi editada a Portaria MS no 1469/2000 (BRASIL, 2000). Sua sucessora (Portaria MS no 518/2004) (BRASIL, 2004) , essencialmente, reedio da Portaria MS no 1469/2000, com pequenas alteraes relacionadas transferncia de competncias no mbito do Ministrio da Sade e prorrogao de prazos para o cumprimento de alguns quesitos. As diretrizes da OMS tm sido a principal referncia e exercido grande influncia na peridica atualizao da legislao brasileira, observando-se, entretanto, defasagem de cerca de sete anos desde a publicao da primeira edio dos GDWQ e da Portaria no 56/BSB, bem como entre a segunda edio dos GDWQ e a Portaria MS no 1469/2000. Outra referncia central tem sido as normas de EPA (FORMAGGIA et al., 1996; BASTOS et al., 2001). A legislao brasileira registra, pois, tendncia similar de aumento de nmero de parmetros fsicos e qumicos regulados: 36 para 72 parmetros da Portaria no 56/BSB Portaria MS no 1469/2004 (Figura 1.3). A Portaria MS n 518/2004 (de fato, a Portaria MS n 1469/2000) amplamente reconhecida como um avano em termos de instrumento normativo, por: (i) incorporar o que havia de mais recente no conhecimento cientfico em termos de tratamento e controle de qualidade da gua para consumo humano; (ii) assumir carter efetivo e simultneo de controle e vigilncia da qualidade da gua para consumo humano; (iii) ampliar os conceitos de potabilidade e de controle de qualidade da gua para alm do estabelecimento do padro de potabilidade e de exigncias de controle laboratorial; (iv) incorporar a abordagem preventiva de avaliao e gesto de risco (BASTOS et al., 2001). Por exemplo, a Portaria MS n 518/2004 implicitamente reconhece as limitaes das bactrias do grupo coliforme como indicador pleno da qualidade microbiolgica da gua, assume a turbidez ps-filtrao/pr-desinfeco como componente do padro microbiolgico de potabilidade e estabelece parmetros para o controle da desinfeco; volta, portanto, ateno ao controle da remoo de patgenos, como os proto-

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zorios e os vrus. A atualidade da Portaria MS n 518/2004 refletida tambm na abordagem de outra questo emergente, ao pioneiramente estabelecer/recomendar VMPs para cianotoxinas (BASTOS et al., 2001). Mas a grande marca da Portaria MS n 518/2004, considerando sua antecedncia em relao terceira edio dos GDWQ, sua fundamentao conceitual e filosfica avanada, tendo tido a capacidade de antecipar a abordagem preventiva da efetivao de mltiplas barreiras, da promoo das boas prticas e de permanente avaliao de riscos em todos os componentes dos sistemas de abastecimento (do manancial distribuio para o consumo), ou seja, os princpios e conceitos inerentes aos Planos de Segurana da gua (PSA) (BASTOS et al., 2001; HELLER et al., 2005; BASTOS et al., 2007). Em essncia, muito dos fundamentos dos PSA podem ser encontrados em um nico inciso do artigo 9 da Portaria MS n 518/2004 (Inciso III): Ao(s) responsvel(is) pela operao de sistema de abastecimento de gua incumbe: manter avaliao sistemtica do sistema de abastecimento de gua, sob a perspectiva dos riscos sade, com base na ocupao da bacia contribuinte ao manancial, no histrico das caractersticas de suas guas, nas caractersticas fsicas do sistema, nas prticas operacionais e na qualidade da gua distribuda. Em que pesem os avanos da legislao brasileira, j se passam quase dez anos desde sua ltima atualizao e a se manter as normas da EPA e as Diretrizes da OMS como referncias importantes, registram-se j defasagens ou incongruncias como, por exemplo: (i) necessidade de atualizao da lista e respectivos VMPs das substncias

INOR: SUBSTNCIAS QUMICAS INORGNICAS QUE REPRESENTAM RISCO SADE; ORG: SUBSTNCIAS QUMICAS ORGNICAS QUE REPRESENTAM RISCO SADE; AGR: AGROTXICOS; DPSD: DESINFETANTES E PRODUTOS SECUNDRIOS DA DESINFECO; PACH: PADRO DE ACEITAO PARA CONSUMO HUMANO. FONTE: BASTOS (2003).

Figura 1.3

Evoluo do nmero de parmetros fsicos e qumicos no padro de potabilidade brasileiro

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qumicas, em particular dos agrotxicos; (ii) padro de turbidez da gua ps-filtrao relativamente elevado, vis--vis limites cada vez mais rigorosos na norma dos EUA; (iii) carncia de enfoque mais bem fundamentado de avaliao quantitativa de risco microbiolgico na abordagem da remoo de patgenos, em particular de protozorios; (iv) necessidade de enfoque mais amplo sobre a questo da ocorrncia e remoo de cianobactrias e cianotoxinas; (v) ateno a outras questes emergentes, tal como a ocorrncia e remoo de desreguladores endcrinos. Como ser visto ao longo dos captulos deste livro, no presente edital do Programa de Pesquisas em Saneamento Bsico (Prosab), a rede de pesquisas se dedicou a alguns dos tpicos acima descritos, na perspectiva de subsdio ao constante processo de atualizao da norma brasileira.

1.4 Aes do ProsabO Tema 1 gua nos editais do Prosab busca responder necessidade de aprimorar os mtodos tradicionais e desenvolver novas tecnologias de tratamento de gua para abastecimento pblico, para enfrentar os crescentes problemas causados pela eutrofizao dos mananciais e sua poluio com microcontaminantes orgnicos. Tecnologias essas que devem satisfazer os requisitos de fcil aplicabilidade, baixo custo de implantao, operao e manuteno para contribuir na melhoria das condies de vida da populao brasileira, especialmente as menos favorecidas, que norteiam as aes do programa. A atual preocupao dos especialistas e tcnicos do setor de tratamento de gua para abastecimento tem foco nas crescentes dificuldades operacionais e nos riscos potenciais sade humana pela presena, cada vez mais frequente, de contaminantes antes desconhecidos ou que estavam em baixas concentraes, que precisam de tecnologias adequadas que devem constituir em barreiras mltiplas ao longo do tratamento, para serem reduzidos ou eliminados, para que a gua tratada alcance o padro de potabilidade. Nesse contexto, o Tema 1 gua vem estudando e desenvolvendo tecnologias inovadoras e propondo melhorias nas que esto em uso para contribuir com os sistemas de tratamento individual e coletivo de grandes cidades e de comunidades de pequeno e mdio portes, considerando a importncia das mltiplas barreiras de proteo desde o manancial at o produto final. Ao longo de seus dez anos, cresceu significativamente o nmero das instituies que trabalham em rede (de duas, no primeiro edital, a nove no quinto) e incorporados outros parceiros de instituies superiores de pesquisa e de ensino, assim como empresas prestadoras de servios em saneamento bsico. No mbito do Edital 1, lanado em 1997, sob coordenao do professor Luiz Di Bernardo EESC-USP - e com participao de mais uma instituio Universidade de

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Braslia (UnB) -, foram estudados sistemas de tratamento no-convencionais como a Filtrao em Mltiplas Etapas (FiME). O objetivo da pesquisa foi o aperfeioamento dessa tecnologia para ampliar seu uso com guas de maior espectro de qualidade, por ser essa tecnologia de tratamento de gua apropriada para a zona rural e para comunidades de pequeno e mdio portes, embora limitada pela qualidade da gua bruta (apenas de mananciais razoavelmente preservados), o que dificulta seu uso no contexto atual de poluio e eutrofizao dos corpos de gua. Foram sistematizadas informaes para a instrumentalizao, a concepo, o dimensionamento, o projeto, a construo, a operao e a manuteno do processo. O processo FiME surgiu do aperfeioamento de uma tecnologia secular, a filtrao lenta, em combinao com uma ou mais unidades de pr-tratamento (unidades preliminares de filtrao em leitos de granulometria maior ou pr-filtros dinmicos e pr-filtros em leitos de pedregulho). Os estudos desenvolvidos ao longo do projeto mostraram que diferentes arranjos de pr-filtros e filtros lento de areia permitem obter reduo considervel de turbidez e de clorofila a (biomassa algal), concluindo que a FiME uma tecnologia com grande potencial, embora com limitaes: a qualidade da gua bruta, que no pode superar a capacidade de remoo do processo, destacando-se altos valores de turbidez, cor verdadeira e slidos suspensos totais (SST). Coliformes fecais em densidades superiores a 300.000 NMP/100 mL no so bem removidos assim como slidos suspensos de natureza coloidal. Impurezas como sais dissolvidos na gua no so eliminados. O Edital 2 - Tema 1 foi lanado em 1999, tendo como tema mtodos alternativos de desinfeco da gua. Resultados foram publicados em 2001, no livro intitulado Processos de Desinfeco e Desinfetantes Alternativos na Produo de gua Potvel. Foi coordenado pelo Prof. Luiz Antonio Daniel, da Escola de Engenharia de So Carlos (EESC-USP) e teve a participao de cinco instituies de ensino superior: EESC-USP, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), UnB, Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Foram estudadas diferentes tcnicas da desinfeco de guas com agentes qumicos (cloro e derivados, ferratos e cido peractico), agentes fsicos (luz ultravioleta, fotocatlise heterognea e radiao solar) e, ainda, foram organizados metodologias e procedimentos para exames bacteriolgicos. O conjunto das pesquisas levou em considerao a heterogeneidade geogrfica, econmica e social do pas, nas diferentes regies que precisam de solues ou alternativas tecnolgicas diferenciadas. Os autores alertam para problemas associados inadequao dos sistemas de tratamentos, existentes h mais de 30 anos, considerando que a

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maioria deles foi implantada nos anos 1970, quando estava em vigncia o Plano Nacional de Saneamento Bsico (Planasa), sem maiores ampliaes e aplicao de tecnologias mais modernas desde ento. Dessa forma, sistemas de grande, mdio e pequeno portes funcionam com sobrecarga, enfrentando problemas operacionais diversos associados inadequabilidade da tecnologia escolhida com as caractersticas da gua bruta. Nesse contexto, destacam-se de modo diferenciado as necessidades das grandes metrpoles brasileiras onde a deteriorao da qualidade da gua dos mananciais pela poluio antropognica demanda processos avanados de tratamento, das cidades de pequeno e mdio portes com inexistncia de sistemas de potabilizao da gua ou de funcionamento intermite e desinfeco pouco confivel, que favorecem a contaminao da gua ao longo da rede de distribuio, at as situaes das comunidades rurais dispersas onde so necessrias tecnologias simples de desinfeco e de baixo custo, dirigidas aplicao unifamiliar. No mbito do Edital 3 Tema 1, lanado em 2000, o projeto intitulado Filtrao Direta Aplicada a Pequenas Comunidades, sob coordenao do Prof. Luiz Di Bernardo com participao de cinco instituies (EESC-USP, UFC, UnB, Unicamp e Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC), se desenvolveu e aperfeioou tecnologia de tratamento de gua por filtrao direta, ascendente e descendente, por se tratar de metodologia simplificada, de baixo custo de implantao, manuteno e operao para sua aplicao em comunidades de pequeno porte. Foram estudados: o desempenho de sistemas de dupla filtrao em escala real e otimizao em escala piloto; influncia das condies de floculao no desempenho da filtrao direta descendente; filtrao direta ascendente em pedregulho seguida da filtrao rpida descendente e projeto e operao de estao de tratamento de gua (ETA) compacta para potabilizao de gua e anlise de custos; filtrao direta ascendente e descendente com pr-floculao em meio granular e filtrao direta ascendente em pedregulho seguida da filtrao rpida aplicada remoo de algas - otimizao de taxas de filtrao e granulometrias. No Edital 4 - Tema 1, lanado em 2003, foi desenvolvido o projeto intitulado: Tratamento de guas superficiais visando a remoo de microalgas, cianobactrias e microcontaminantes orgnicos potencialmente prejudiciais sade. Teve a participao de sete instituies (EESC-USP, Escola Politcnica da USP - EPUSP, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - FEIS-UNESP, UFMG, UnB e Instituto de Pesquisas Hidrulicas - IPH-UFRS) em parcerias com companhias de saneamento locais. A coordenao geral foi do Prof. Valter Lcio de Pdua, do Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais. Ao longo de mais de dois anos de execuo, realizou-se um levantamento do panorama geral dos desafios associados ao tratamento de gua, em particular de mananciais

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eutrofizados e foram abordados aspectos biolgicos e ecolgicos das cianobactrias, o monitoramento, o manejo e o pr-tratamento da gua nos mananciais (tcnicas de remoo de clulas de cianobactrias), o efeito da pr-oxidao, pesquisas sobre filtrao em margem, filtrao lenta, filtrao direta e processos de separao por membranas. Apresentaram-se metodologias de quantificao de cianobactrias e desenvolveram- se tcnicas de quantificao de microcontaminantes, includos desreguladores endcrinos e cianotoxinas. Foi elaborado um manual para o estudo de cianobactrias planctnicas em mananciais de abastecimento pblico, com estudos de caso. Os subprojetos incluram estudos em escala de bancada, em instalaes piloto e em escala real. Foi avaliada a remoo de clulas de Microcystis spp. em guas de estudo nos processos de dupla filtrao com filtro ascendente de pedregulho, precedida ou no de oxidao, alm do emprego de carvo ativado em p e granular. Analisaram-se e desenvolveram-se tcnicas para atenuar problemas nas ETAs associadas s floraes de cianobactrias e microalgas no manancial, como a preveno da afluncia de cianobactrias usando cortinas de ar e barreiras de conteno, bem como estudo de modelo preditivo de ocorrncia de floraes nos mananciais. Foi pesquisada a remoo de clulas intactas de cianobactrias no tratamento de gua por flotao, por dupla filtrao e avaliao da eficincia de remoo de microcontaminantes orgnicos (agrotxicos) em escala real. Foram feitos estudos de Filtrao em Margem na remoo de cianobactrias e cianotoxinas como pr-tratamento alternativo Filtrao Direta Ascendente e Descendente, comparando-se com pr-oxidao e ps-oxidao com gua da lagoa do Peri (SC), onde houve florescimentos de microalgas e de cianobactrias (Cylindrospermopsis raciborskii). Foram avaliadas diferentes tcnicas de tratamento de gua, como a filtrao lenta - FiME, processos com sedimentao e com aplicao de carvo ativado em p para a remoo de cianobactrias (Cylindrospermopsis raciborskii e Microcystis aeruginosa), de suas toxinas e de pesticidas que tem como principio ativo o paration metlico (de uso amplo no cultivo de tomate em Gois e outros Estados). Objetivou-se contribuir com a implementao e aprimoramento de metodologias de deteco, extrao e quantificao de saxitoxinas e cilindrospermopsinas dissolvidas em gua, por cromatografia lquida de alta eficincia. Foi estudado o potencial da ultrafiltrao na produo de gua potvel usando guas de mananciais impactados por aes antrpicas e problemticas para o tratamento convencional e, especificamente, estudou-se a remoo de microcontaminantes. O desempenho do sistema foi estudado por meio do comportamento dos parmetros tradicionais de qualidade da gua, remoo de cianobactrias, cianotoxinas (microcistina), o hormnio etinilestradiol e o composto nonilfenol. Foram obtidos dados de operao tima do sistema e efetuados estudos de custos de implantao e de operao dessa tecnologia, considerada de ponta na realidade brasileira.

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No Edital 5 - Tema 1, lanado em 2005 e cujos resultados so apresentados neste livro, ampliaram-se estudos iniciados com o Edital 4 e nos anteriores. Foi coordenado pelo Prof. Valter Lcio de Pdua, do Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais e teve a participao em rede de nove universidades (IPH-UFRGS, UnB, Universidade de Ribeiro Preto - UNAERP, FEIS-UNESP, Universidade Federal do Esprito Santo - UFES, EPUSP, UFSC, Universidade Federal de Viscosa UFV e UFMG, sendo parceiras a Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP) e a Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) - Instituto de Biofsica Carlos Chagas, assim como empresas prestadoras de servio em saneamento bsico). A escolha dos temas de pesquisa foi pautada pelos resultados e produtos obtidos nos editais anteriores, em especial do Edital 4. Incorporaram-se os conceitos de mltiplas barreiras e avanou-se na compreenso de tecnologias aplicadas ao tratamento de guas de corpos aquticos com crescentes impactos antropognicos. O foco central do Edital 5 foi a busca de respostas a vrias questes na Portaria MS n0 518/2004 e o subsdio ao seu processo de reviso/atualizao. Os temas abordados referem-se remoo de microrganismos, incluindo protozorios e cianobactrias, de microcontaminantes (agentes desreguladores endcrinos, agrotxicos, compostos que causam gosto e odor na gua) e cianotoxinas (microcistina, saxitoxina e cilindrospermopsina). Foi avaliada a capacidade de diferentes tcnicas/etapas de tratamento de remoo de (oo)cistos de protozorios, com nfase no Cryptosporidium sp. Foi ainda avaliado o padro de turbidez estabelecido na Portaria MS no 518/2004 como indicativo da remoo de (oo)cistos de protozorios por meio da filtrao rpida e lenta. A remoo de clulas de cianobactrias por meio de tcnicas convencionais de tratamento da gua, em situaes de simulao de floraes, foi estudada concomitantemente ao potencial de liberao de ciatoxinas. Os estudos de remoo de gosto e odor (2-MIB e geosmina) avaliaram a eficincia de operaes e processos unitrios evidenciando maior eficincia da filtrao por membrana do que a aerao por cascata. Nenhum dos oxidantes qumicos testados (hipoclorito de sdio, permanganato de potssio e dicloroisocianurato de sdio) foi eficaz; a oxidao biolgica usando bactrias isoladas de manancial com eventos de floraes de cianobactrias sugerem bom potencial de biodegradao de 2-MIB e geosmina. A remoo de frmacos e agrotxicos no incorporados na Portaria MS no 518/2004 tambm foi estudada, a fim de subsidiar tomadas de deciso futuras.

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Contaminantes orgnicos presentes em Microquantidades em Mananciais de gua para Abastecimento pblicoJos Carlos Mierzwa, Srgio Francisco de Aquino

2.1 IntroduoO avano tecnolgico ocorrido a partir da 2 Grande Guerra Mundial colocou no mercado uma ampla variedade de substncias ou compostos qumicos utilizados para os mais variados usos como, por exemplo, na formulao, ou como intermedirios, de muitos produtos utilizados em nosso dia-a-dia, contribuindo de forma significativa para a melhoria da qualidade de vida do ser humano. O desenvolvimento de medicamentos, produtos de higiene pessoal, defensivos agrcolas e aditivos alimentares, entre outros, trouxe muitos benefcios para os seres humanos. Contudo, um aspecto que deve ser considerado que aps o seu uso, ou mesmo nas etapas associadas sua produo, esses acabam atingindo o meio ambiente, seja na forma de resduos slidos, efluentes lquidos, emisses gasosas e, at mesmo, durante a sua utilizao ou pelo lanamento acidental ou indiscriminado no meio ambiente. Muitos dos produtos e substncias qumicas utilizadas pelos seres humanos, quando presentes no meio ambiente, so potencialmente prejudiciais fauna, flora e ao prprio Homem, o que constitui um grande fator de risco. Um exemplo clssico refere-se ao uso de compostos organoclorados que, nas dcadas de 1940 e 1950, foram sintetizados em grandes quantidades para utilizao como inseticidas. Devido sua estabilidade qumica e baixa solubilidade em gua, tais compostos se acumulam em tecido adiposo levando sua bioconcentrao ao longo da cadeia trfica, com co-

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nhecidos problemas para os animais superiores (BAIRD, 2002). Segundo Singer (1949 apud AMARAL MENDES, 2002), o primeiro efeito evidenciado sobre a sade humana, associado aos compostos organoclorados, foi a contagem reduzida de espermas nos pilotos de avies pulverizadores de Diclorodifeniltricloroetano (DDT). Outro exemplo de impacto antrpico sobre o meio ambiente associado produo de detergentes sintticos, que contm em sua formulao polifosfato de sdio, cuja funo complexar ons (Ex. Ca2+ e Mg2+) que diminuem a formao de espuma. Os polifosfatos, ao serem lanados no meio ambiente juntamente com o esgoto sanitrio, so hidrolisados, liberando no meio o on fosfato (PO43-), que pode ser prontamente assimilado pelas algas, cujo crescimento no meio aqutico geralmente limitado pela ausncia de nitrognio e fsforo. A abundncia destes nutrientes no meio aqutico causa um desequilbrio conhecido como eutrofizao, que pode conduzir proliferao excessiva de algas. Os problemas relacionados ao processo de eutrofizao so mais bem discutidos no captulo 3. Alm da preocupao com os compostos organoclorados, nas duas ltimas dcadas se observa um crescente interesse cientfico e debates pblicos sobre os potenciais efeitos adversos causados pela exposio a um grupo de produtos qumicos que so capazes de alterar o funcionamento normal do sistema endcrino da fauna silvestre e, potencialmente, dos seres humanos (DAMSTRA, 2002). Harrison, Holmes e Humfrey (1997) relataram que muitos estudos de laboratrio indicaram que compostos qumicos presentes no meio ambiente podem interferir no sistema endcrino uma vez que tm potencial de causar alteraes no equilbrio hormonal dos seres humanos, resultando em uma srie de problemas de sade. Estes relatos mostram a relevncia dos efeitos potenciais na sade humana em decorrncia da presena de determinadas substncias qumicas no ambiente. A Tabela 2.1 apresenta algumas classes de contaminantes orgnicos que podem ter acesso aos mananciais de gua superficial e subterrnea. Alguns destes contaminantes, como os PCB, HPA, PCDD, PCDF e pesticidas clorados so sabidamente carcinognicos, sendo alguns deles potenciais mutagnicos ou teratognicos (BAIRD, 2002). Outros contaminantes, como os APEO e seus produtos de degradao, os ftalatos e os estradiis so desreguladores endcrinos, ou seja, so capazes de mimetizar ou antagonizar hormnios naturais, interferindo assim no funcionamento normal do sistema endcrino de animais superiores. Dos contaminantes orgnicos apresentados na Tabela 2.1, apenas alguns so listados na Portaria MS n 518/2004, destacando-se os pesticidas clorados, que totalizam 13 dos 22 agrotxicos listados no padro de potabilidade brasileiro. Vale ressaltar que algumas substncias listadas na Tabela 2.1, como o caso dos PCBs, dioxinas, HPAs e steres ftlicos, e que no compem o padro de potabilidade brasileiro, so includas

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no padro de potabilidade de algumas instituies de referncia como a Organizao Mundial da Sade (OMS), Unio Europeia (EU), Agncia Ambiental Norte-Americana (USEPA) e Conselho Nacional da Sade e Pesquisa Mdica Australiano (NHRMC). Os alquilfenis polietoxilados e seus produtos de degradao (Ex. nonilfenol e octilfenol), bem como os hormnios estradiol, natural e etinilestradiol, sinttico no so listados nos padres de potabilidade brasileiro ou das principais agncias internacionais (OMS, USEPA, Unio Europeia, Health Canada, NHRMC). Contudo, tais compostos esto listados na Tabela 2.1 devido elevada prevalncia ambiental, resultante de sua presena nos esgotos domsticos que decorre dos seus empregos em frmacos, produtos de limpeza e higiene pessoal. Vale ressaltar que o padro de potabilidade brasileiro refere-se a outros compostos orgnicos (Ex. benzeno, clorofenis, clorobenzeno, cloroalcanos e cloroalcenos), no listados na Tabela 2.1, que podem estar presentes na gua tratada devido contaminao de mananciais pelo descarte de efluentes industriais ou devido sua formao durante a clorao da gua. A situao passa a ser mais preocupante quando se analisa a questo dos grandes centros urbanos, isto porque a variedade e quantidade de produtos qumicos utilizados diariamente so significativas, tendo como destino final os cursos dgua prximos, seja atravs dos esgotos tratados nas estaes ou pelo lanamento direto. Por esta razo, necessrio avaliar as implicaes da presena de certas substncias qumicas no meio ambiente, principalmente nos mananciais de gua que recebem esgotos tratados, ou in natura, drenagem de guas pluviais e efluentes industriais e que ainda so utilizados para abastecimento pblico. Como contribuio do Prosab-5, Tema gua, neste captulo so apresentados e discutidos os principais aspectos relacionados a alguns contaminantes orgnicos presentes em baixas concentraes (microgramas ou nanogramas por litro) em mananciais de gua para abastecimento pblico. Os contaminantes orgnicos que sero discutidos com mais detalhe nesse captulo so todos classificados como desreguladores endcrinos. O termo desregulador endcrino ser utilizado nesse texto como sinnimo de perturbadores endcrinos, disruptores endcrinos, interferentes endcrinos e agentes hormonalmente ativos, que na literatura internacional corresponde aos endocrine disrupting chemicals (EDC). O Programa Internacional de Segurana Qumica (IPCS), da OMS, adotou a seguinte definio para os desreguladores endcrinos (DAMSTRA, 2002): uma substncia ou mistura exgena que altera funes do sistema endcrino e, consequentemente, causa efeitos adversos na sade de um organismo intacto, seus descendentes, ou (sub) populaes.

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Tabela 2.1 > Classificao de alguns contaminantes orgnicos de interesse sanitrioCLASSE APLICAO FONTES DE CONTAMINAO DA GUA

Pesticidas organoclorados (Ex. metoxicloro, clordano, dieldrin, DDT, DDE)

Agricultura

Drenagem de reas agrcolas; lavagem de recipientes

Bifenilas policloradas (PCB)

Fluidos refrigerantes em transformadores e condensadores eltricos So subprodutos de variados processos, como branqueamento polpa de celulose, produo de pesticidas e incinerao de resduos

Vazamentos acidentais; lixiviados de aterros

Dioxinas e furanos (Ex. dibenzodioxina policlorada PCDD e dibenzofurano policlorado PCDF)

Efluentes lquidos industriais; emisses atmosfricas industriais

Hidrocarbonetos policclicos aromticos (HPA)

Processos de combusto (veicular e industrial)

Deposio ou arraste de partculas e fuligem pela drenagem superficial

Hormnios naturais sintetizados por plantas e animais(Ex. estradiol) Hormnios sintticos (Ex. etinilestradiol) Alquilfenis polietoxilados (APEOn)

Agentes de crescimento; terapia de reposio hormonal

Esgoto domstico

Usados em contraceptivos orais Surfactantes/emulsificantes usados em produtos de limpeza e higiene pessoal So subprodutos da degradao dos APEOs. Tambm so usados como emulsificantes/detergentes Produo de plstico e resinas Agentes plastificantes usados em alguns plsticos (Ex. PVC)

Esgoto domstico

Esgoto domstico; efluentes industriais

Alquilfenis (Ex. nonilfenol e octilfenol) Monmeros (Ex. bisfenol A, cloreto de vinila) steres ftlicos (Ex. ftalato de butila, ou octila)FONTE: BAIRD (2002).

Esgoto domstico; drenagem de reas agrcolas Lixiviao ou degradao de plsticos Lixiviao ou degradao de plsticos

Neste captulo ser discutido, inicialmente, o impacto dos defensivos agrcolas (agrotxicos) dos quais alguns, como os organoclorados, tm reconhecidas propriedades de

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desregulao endcrina. Em seguida, o captulo abordar duas classes de compostos (os hormnios e os alquilfenis) que tambm tem reconhecida propriedade de desregulao endcrina e que fazem parte da constituio de frmacos ou de produtos de limpeza e de higiene pessoal, comumente utilizados nos domiclios.

2.2 Panorama sobre substncias qumicas disponveis e sua presena em mananciais de guaPara que seja possvel verificar a relevncia da discusso sobre a presena de contaminantes orgnicos em mananciais de gua para abastecimento, necessrio conhecer a realidade sobre as substncias qumicas existentes, bem como sobre o potencial das mesmas atingirem os corpos dgua. Um dado relevante para uma primeira avaliao a quantidade de substncias qumicas existentes e quantas destas substncias efetivamente tm potencial de estarem presentes no meio ambiente. Tais informaes podem ser obtidas no Servio de Compndio de Substncias Qumicas (CAS), rgo que faz o registro de todas as substncias qumicas desenvolvidas e utilizadas no mundo. Por meio de uma consulta pgina eletrnica do CAS, verificou-se que em janeiro de 2009 existiam mais de 41,8 milhes de substncias orgnicas e inorgnicas registradas e, destas, cerca de 26,5 milhes estavam disponveis comercialmente (CAS, 2009), ressaltando-se que estes nmeros s tendem a aumentar. As substncias qumicas disponveis comercialmente so utilizadas para as mais variadas finalidades, inclusive como matria-prima e princpios ativos nas indstrias de medicamentos, produtos de higiene pessoal, defensivos agrcolas, alimentos, produtos de limpeza, dentre outras indstrias qumicas. A Pesquisa Industrial de 2006 (IBGE, 2006), apresenta dados sobre os principais produtos fabricados e comercializados no Brasil. Nesta publicao, os produtos so agrupados por classes de atividades, dentre as quais se encontram: Fabricao de fertilizantes Fabricao de medicamentos para uso humano Fabricao de medicamentos para uso veterinrio Fabricao de inseticidas Fabricao de fungicidas Fabricao de herbicidas Fabricao de outros defensivos agrcolas

CONTAMINANTES ORGNICOS PRESENTES EM MICROqUANTIDADES

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Fabricao de sabes, sabonetes e detergentes sintticos Fabricao de outros produtos de limpeza e polimento Fabricao de artigos de perfumaria e cosmticos

FONTE: CONSTRUDO A PARTIR DOS DADOS DISPONVEIS NA PUBLICAO DO IBGE (2006).

Figura 2.1

Participao no valor de produo de algumas classes de atividades

Em termos financeiros, a produo destas classes de atividades atingiu o valor de aproximadamente R$ 58,7 bilhes no ano de 2006, cerca de 4,4% do valor da produo de todo parque industrial brasileiro. A Figura 2.1 mostra a participao no valor de produo de cada uma das classes de atividades destacadas. Na pesquisa do IBGE no so apresentados os valores relacionados quantidade produzida para todas as classes de atividades e categorias de produtos por classe, mas possvel obter os dados de produo especficos, o que pode contribuir para uma melhor compreenso da situao sobre a presena de certos contaminantes qumicos no meio ambiente. Na Tabela 2.2 so apresentados os dados de produo de fertilizantes, defensivos agrcolas e detergentes sintticos. Em relao presena de defensivos agrcolas em mananciais, o potencial de contaminao est diretamente associado forma de utilizao dessas substncias e fenmenos de trans