UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
P
ROGRAMA DEP
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GRADUAÇÃO EMS
ANEAMENTO,
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ÍDRICOS
AVALIAÇÃO DA OCORRÊNCIA DE OOCISTOS
DE Cryptosporidium spp. E DE CISTOS DE
Giardia spp. E SUA ASSOCIAÇÃO COM
INDICADORES BACTERIOLÓGICOS E
TURBIDEZ NA REPRESA DE VARGEM DAS
FLORES – MG
Ana Maria Moreira Batista Lopes
AVALIAÇÃO DA OCORRÊNCIA DE OOCISTOS
DE Cryptosporidium spp. E DE CISTOS DE
Giardia spp. E SUA ASSOCIAÇÃO COM
INDICADORES BACTERIOLÓGICOS E
TURBIDEZ NA REPRESA DE VARGEM DAS
Ana Maria Moreira Batista Lopes
AVALIAÇÃO DA OCORRÊNCIA DE OOCISTOS
DE Cryptosporidium spp. E DE CISTOS DE
Giardia spp. E SUA ASSOCIAÇÃO COM
INDICADORES BACTERIOLÓGICOS E
TURBIDEZ NA REPRESA DE VARGEM DAS
FLORES – MG
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos.
Área de concentração: Saneamento
Linha de pesquisa: Qualidade e tratamento de água para consumo humano
Orientador: Prof. Dr. Valter Lúcio de Pádua Co-orientador: Dr. Daniel Adolpho Cerqueira
Belo Horizonte
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus, que me capacitou e me sustentou durante os longos meses em que se cumpriu esse trabalho.
Em especial ao meu amado esposo Wendell, que foi mais do que um companheiro durante a realização da pesquisa, me incentivando, auxiliando e dizendo sem palavras a importância do amor pelo conhecimento.
À minha família, antiga e nova, pelo amor e momentos de descontração.
Ao meu querido orientador, prof. Dr. Valter Lúcio de Pádua, pela orientação irrepreensível, digna de um mestre como ele, que sabe com perfeição equilibrar o saber e a simplicidade.
Ao Dr. Daniel Adolpho Cerqueira, meu co-orientador, deixo mais que um agradecimento, deixo meu reconhecimento, aquele que para mim é um grande mestre e amigo e abraçou essa pesquisa em todos os aspectos.
A todos os funcionários e professores do DESA, em especial ao prof. Dr. Eduardo von Sperling e prof. Dr. Léo Heller, que com tanta educação e competência cederam parte do tempo em orientações complementares, indispensáveis para conclusão deste trabalho.
À Dra. Silvia M. A. C. Oliveira, que mesmo sendo tão requisitada não hesitou em ajudar com a parte estatística. E igualmente ao prof. Dr. Marcos von Sperling que contribuiu ricamente durante a apresentação dos seminários.
Ao CNPq pela concessão das bolsas. A toda rede do Prosab água pelas constantes colaborações para melhoria do trabalho, e a FINEP pela disponibilização de recursos fundamentais para a execução do projeto.
À querida Fabi, pelo apoio incondicional, desde a realização das análises até a interpretação dos resultados, destacando sobretudo sua alma de pesquisadora.
À Companhia de Saneamento de Minas Gerais, através da pessoa do Sr. Airis Horta, por permitir com tanta solicitude que todas as coletas e análises fossem realizadas através da Copasa.
Ao Arlindo, companheiro de coletas, sempre tão cansativas, mas que ele sabia aliviar com presença de espírito e bom humor.
Ao Marcelo Zeferino, Tales, Benvino e José Ronaldo por sempre tornarem possíveis essas coletas.
Ao pessoal do laboratório de microbiologia da Copasa: Adriana, Cidinha, Valdir, Ronaldo, Kelly e Elmo, pela compreensão e divisão do espaço e equipamentos.
À Patrícia Machado, que de forma excelente me treinou na execução das análises, mesmo sendo necessário inventar tempo em sua agenda para isso.
Às minhas amadas mães na pesquisa, Dra. Lenora Ludolf e doutoranda Valéria Godinho, agradeço pela ajuda, confiança e o constante exemplo de integridade, dedicação e competência que me incentivam a continuar e persistir sempre.
Ao meu eterno mestre e amigo Dr. Fernando A. Jardim, pessoa com quem eu aprendi o que é ser pesquisadora. E igualmente a Patrícia e Simoni, que me iniciaram nos caminhos confusos da microscopia e da taxonomia.
À minha querida amiga Graziella, companheira de jornada, pelas longas horas de conversa sobre biologia e afins... Sinta-se como parte nessa conquista!
Meus sinceros agradecimentos a toda equipe do Prosab água: ao Érick pelas ajudas com GPS e coordenadas, ao Alisson, Fábio e Léo pelos socorros com o computador.
Agradeço à Carolina Ventura, sempre disposta em me socorrer seja durante as descontraídas conversas no corredor ou no “msn”.
RESUMO
O presente estudo foi realizado na represa de Vargem das Flores, um reservatório de abastecimento de água para os municípios de Betim, Contagem e Belo Horizonte, constituintes da região metropolitana dessa última cidade e capital do estado de Minas Gerais, Brasil, sendo um contribuinte para a sub-bacia do Rio Paraopeba que, por sua vez, pertence à Bacia Federal do Rio São Francisco. A escolha da represa Vargem das Flores se deu devido aos usos múltiplos desse manancial, que são basicamente o abastecimento público e a recreação. O principal objetivo foi caracterizar a ocorrência de oocistos de Cryptosporidium
spp. e cistos de Giardia spp. e avaliar sua associação com a presença das bactérias,
Escherichia coli e Enterococcus spp., e a turbidez na represa de Vargem das Flores. O programa de monitoramento do manancial teve início em dezembro de 2007 e término em novembro de 2008, com coletas mensais. Foram monitorados quatro pontos dentro do manancial, aqui denominados de estações – 1 (com cinco profundidades) e 2, 3 e 4 (com quatro profundidades). Os resultados indicaram concentrações de (oo)cistos de
ABSTRACT
This study was done at the dam of Vargem das Flores, a reservoir supplying the cities of Betim, Contagem and Belo Horizonte, (the three largest cities of Belo Horizonte Metropolitan Region, capital of Minas Gerais state). The dam is located in the dranage basin of Paraopeba River which belongs to the greater basin of Sao Francisco River. The choice of Vargem das Flores dam was due to its multiple uses, that is, public supply and recreation. The major objective was to characterize the occurrence of Cryptosporidium spp. oocysts and Giardia
spp. cysts evaluating their association with the presence of both bacteria Escherichia coli and
Enterococcus spp. and the turbidity in the Vargem das Flores reservoir. The monitoring program was from December/2007 to November/2008 and the sampling was carried out monthly. The four sites monitored were denominated station – 1 (sampled in five depths) and 2, 3 and 4 (sampled in four depths each). The results indicate low concentrations of
Cryptosporidium spp. and Giardia spp. (oo)cysts ranging from 0 to 4 oocysts/ 10 L and 0 to 8 cysts/10 L. However the occurrence of the protozoan was ubiquitous, offering danger to human health, if the water is consumed without previous treatment, like in recreational activities. The concentrations of E. coli ranged from <1 NMP/100 mL in all stations to > 2419.6 NMP/100 mL in the station 3. Similar to E. coli the highest values of turbidity were observed at station 3, which indicates a lower water quality. With regard to the Enterococcus
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ... VII
LISTA DE TABELAS... X
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS ... XII
1 INTRODUÇÃO... 1
2 OBJETIVOS... 4
2.1 OBJETIVO GERAL... 4
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS... 4
3 REVISÃO DA LITERATURA ... 5
3.1 CARACTERIZAÇÃO DO PROTOZOÁRIO CRYPTOSPORIDIUM SPP. ... 5
3.2 CARACTERIZAÇÃO DO PROTOZOÁRIO GIARDIA SPP... 9
3.3 OCORRÊNCIA E PREVALÊNCIA DE CRYPTOSPORIDIUM SPP. E GIARDIA SPP. NO BRASIL E NO MUNDO.. 11
3.4 DIFICULDADES ANALÍTICAS PARA DETECÇÃO DE CRYPTOSPORIDIUM E GIARDIA EM AMOSTRAS AMBIENTAIS... 17
3.5 REGULAMENTAÇÕES E DIRETRIZES... 19
3.5.1 Plano de Segurança da Água (PSA) ... 19
3.5.2 Instrumentos de Controle ... 22
3.6 INDICADORES MICROBIOLÓGICOS E FÍSICO DA QUALIDADE DE ÁGUA... 25
3.6.1 Indicadores microbiológicos ... 25
3.6.2 Indicador físico... 29
3.7 ASPECTOS LIMNOLÓGICOS DAS REPRESAS –GENERALIDADES... 30
4 MATERIAL E MÉTODOS ... 33
4.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO... 34
4.2 IDENTIFICAÇÃO DAS ESTAÇÕES E CÓRREGOS PARA COLETA DE AMOSTRAS... 37
4.3 PROCEDIMENTOS DE COLETA E MÉTODOS DE ANÁLISE... 38
4.3.1 Coleta para as análises dos protozoários... 38
4.3.2 Coleta para as analises bacteriológicas e da turbidez, e métodos analíticos utilizados... 39
4.3.3 Determinações de (oo)cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia spp. nas amostras de água... 40
4.3.4 Controle da Qualidade da Análise - CQA ... 42
4.4 CATEGORIZAÇÃO DAS ESTAÇÕES MONITORADAS SEGUNDO AS RECOMENDAÇÕES DA EPA(2006) ... 44
4.5 AVALIAÇÃO DO PADRÃO DE BALNEABILIDADE DA ÁGUA NAS ESTAÇÕES MONITORADAS –CONAMA 274/2000 ... 44
4.6 ANÁLISE DOS RESULTADOS... 44
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 45
5.1 AVALIAÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES DE E. COLI E ENTEROCOCCUS SPP. E OS VALORES DE TURBIDEZ E TEMPERATURA NAS ESTAÇÕES 1,2,3 E 4... 46
5.1.1 Estação 1 ... 46
5.1.2 Estação 2 ... 52
5.1.3 Estação 3 ... 58
5.1.4 Estação 4 ... 63
5.2 AVALIAÇÃO DO PERCENTUAL DE RECUPERAÇÃO DO MÉTODO... 68
5.3 AVALIAÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES DE CISTOS DE GIARDIA SPP. E DE OOCISTOS DE CRYPTOSPORIDIUM SPP. NAS ESTAÇÕES 1,2,3 E 4... 69
5.4 AVALIAÇÃO PRELIMINAR DAS CONCENTRAÇÕES DE (OO)CISTOS DE CRYPTOSPORIDIUM SPP. E DE GIARDIA SPP. NOS CÓRREGOS TRIBUTÁRIOS... 83
5.5 AVALIAÇÃO COMPARATIVA DOS INDICADORES BIOLÓGICOS E FÍSICOS NAS PROFUNDIDADES DE TODAS AS ESTAÇÕES MONITORADAS... 87
5.5.1 E. coli... 87
5.5.3 Turbidez... 91
5.5.4 Temperatura ... 95
5.6 CORRELAÇÃO ENTRE PROTOZOÁRIOS, BACTÉRIAS E TURBIDEZ... 96
6 CONCLUSÕES... 99
7 RECOMENDAÇÕES ... 101
LISTA DE FIGURAS
Figura 3.1 : Quadro de referência para o estabelecimento de segurança da qualidade da água
(WHO, 2004)...20
Figura 3.2: Etapas para o desenvolvimento de um PSA (WHO, 2004)...21
Figura 4.1: Fluxograma da pesquisa...33
Figura 4.2: Foto satélite do manancial Vargem das Flores. Fonte: Google Earth, 2008...34
Figura 4.3: Imagem satélite do manancial Vargem das Flores com a localização das estações e córregos de coleta da presente pesquisa. Modificado de: <www.earth.google.com>. Acesso em: 5 jan. 2008)...37
Figura 4.4: Diagrama do método 1623 da USEPA. IMS – Separação Imunomagnética. Fonte: Fontos arquivo Copasa. ...43
Figura 5.1: Gráfico “box-whisker” do parâmetro E. coli (NMP/100mL), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 1, Vargem das Flores – MG. ...47
Figura 5.2: Gráfico “box-whisker” do parâmetro Enterococcus spp. (NMP/100mL), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 1, Vargem das Flores – MG. ....48
Figura 5.3: Gráfico “box-whisker” do parâmetro turbidez (uT), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 1, Vargem das Flores – MG. ...49
Figura 5.4: Gráfico “box-whisker” do parâmetro temperatura (ºC), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 1, Vargem das Flores – MG. ...50
Figura 5.5: Gráfico da profundidade de extinção do disco de Secchi na estação 1 no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, Vargem das Flores – MG. ...51
Figura 5.6: Gráfico “box-whisker” do parâmetro E. coli (NMP/100mL), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 2, Vargem das Flores – MG. ...53
Figura 5.7: Gráfico “box-whisker” do parâmetro Enterococcus spp. (NMP/100mL), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 2, Vargem das Flores – MG. ....55
Figura 5.8: Gráfico “box-whisker” do parâmetro turbidez (UT), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 2, Vargem das Flores – MG. ...56
Figura 5.9: Gráfico “box-whisker” do parâmetros temperatura (ºC), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 2, Vargem das Flores – MG. ...57
Figura 5.10: Gráfico da profundidade de extinção do disco de Secchi na estação 2 no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, Vargem das Flores – MG. ...57
Figura 5.12: Gráfico “box-whisker” do parâmetro Enterococcus spp. (NMP/100mL), no
período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 3, Vargem das Flores – MG. ....60
Figura 5.13: Gráficos “box-whisker” do parâmetro turbidez (UT), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 3, Vargem das Flores – MG. ...61
Figura 5.14: Gráfico “box-whisker” do parâmetro temperatura (ºC), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 3, Vargem das Flores – MG. ...61
Figura 5.15: Gráfico da profundidade de extinção do disco de Secchi na estação 3 no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, Vargem das Flores – MG. ...62
Figura 5.16: Gráfico “box-whisker” do parâmetro E. coli (NMP/100mL, no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 4, Vargem das Flores – MG. ...64
Figura 5.17: Gráfico “box-whisker” do parâmetro Enterococcus spp. (NMP/100mL), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 4, Vargem das Flores – MG. ....65
Figura 5.18: Gráfico “box-whisker” do parâmetro turbidez (UT), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 4, Vargem das Flores – MG. ...66
Figura 5.19: Gráfico “box-whisker” do parâmetro temperatura (ºC), no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estação 4, Vargem das Flores – MG. ...67
Figura 5.20: Gráfico da profundidade de extinção do disco de Secchi na estação 4 no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, Vargem das Flores – MG. ...68
Figura 5.21: Gráfico “box-whisker” das concentrações de cistos de Giardia (cistos/10 L) no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estações 1, 2,3 e 4, Vargem das Flores – MG...72
Figura 5.22: Gráfico “box-whisker” das concentrações de oocistos de Cryptosporidium (oocistos/10 L) no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, estações 1, 2,3 e 4, Vargem das Flores – MG. ...73
Figura 5.23: Gado bovino às margens da estação 1. ...76
Figura 5.24: Presença de porcos nas proximidades da estação 1. ...76
Figura 5.25: Cães às margens da estação 1. ...77
Figura 5.26: Pássaros encontrados próximos à torre de tomada na estação 1. ...77
Figura 5.27: Atividades recreacionais nas margens da represa. ...78
Figura 5.28: Rebanho de ovelhas nas margens da estação 2. ...79
Figura 5.31: Gráfico “box-whisker” das concentrações de E. coli (NMP/100 mL) no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, verificadas na superfície nas estações 1, 2, 3 e 4, Vargem das Flores – MG. ...88 Figura 5.32: Gráfico “box-whisker” das concentrações de E. coli (NMP/100 mL) no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, verificadas na profundidade de extinção do disco de Secchi nas estações 1, 2, 3 e 4, Vargem das Flores – MG...88 Figura 5.33: Gráfico “box-whisker” das concentrações de E. coli (NMP/100 mL) no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, verificadas na profundidade de 5m nas estações 1, 2, 3 e 4, Vargem das Flores – MG...89 Figura 5.34: Gráfico “box-whisker” das concentrações de E. coli (NMP/100 mL) no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, verificadas no fundo nas estações 1, 2, 3 e 4, Vargem das Flores – MG. ...89 Figura 5.35: Gráfico “box-whisker” dos valores de turbidez no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, verificados na superfície nas estações 1, 2, 3 e 4, Vargem das Flores – MG...92 Figura 5.36: Gráfico “box-whisker” dos valores de turbidez no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, verificados na profundidade de extinção do disco de Secchi nas estações 1, 2, 3 e 4, Vargem das Flores – MG...92 Figura 5.37: Gráfico “box-whisker” dos valores de turbidez no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, verificados na profundidade de 5 m nas estações 1, 2, 3 e 4, Vargem das Flores – MG...93 Figura 5.38: Gráfico “box-whisker” dos valores de turbidez no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008, verificados no fundo nas estações 1, 2, 3 e 4, Vargem das Flores – MG.
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1: Espécies de Cryptosporidium reconhecidas. ...8 Tabela 3.2: Espécies de Giardia, seus respectivos grupos e hospedeiros. ...10 Tabela 3.3: Concentração média de oocistos de Cryptosporidium na água bruta e o tratamento adicional requerido para obtenção dos créditos...24 Tabela 3.4: Classificação da USEPA (2006) - modificado...25 Tabela 3.5: Previsibilidade de ocorrência de oocistos de Cryptosporidium e de E. coli em função do impacto observado na bacia de abastecimento...28 Tabela 4.1: Resumo dos dados morfométricos primários da Represa de Vargem das Flores..35 Tabela 4.2: Descrição e marcação dos locais de coleta...38 Tabela 4.3: Localização, parâmetros, frequência e métodos utilizados para o monitoramento da represa de Vargem das Flores, MG, no período de dezembro de 2007 a novembro de 2008.
...40 Tabela 4.4: Resumo do material e métodos de análise das amostras de água para pesquisa de (oo)cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia spp. pelo método 1623 USEPA 2005. ...41 Tabela 5.1: Estatística descritiva dos parâmetros físicos e microbiológicos monitorados na estação 1, represa de Vargem das Flores, no período de dezembro de 2007 a novebro de 2008.
...46 Tabela 5.2: Estatística descritiva dos parâmetros físicos e microbiológicos monitorados na estação 2, represa de Vargem das Flores, no período de dezembro de 2007 a novebro de 2008.
...52 Tabela 5.3: Estatística descritiva dos parâmetros físicos e microbiológicos monitorados na estação 3, represa de Vargem das Flores, no período de dezembro de 2007 a novebro de 2008.
...58 Tabela 5.4: Estatística descritiva dos parâmetros físicos e microbiológicos monitorados na estação 4, represa de Vargem das Flores, no período de dezembro de 2007 a novebro de 2008.
Tabela 5.9: Categorização segundo a LT2ESWTR – USEPA 2006 – das estações de coleta (1, 2, 3 e 4) da represa de Vargem das Flores – M G. ...82 5.10: Concentração de (oo)cistos de Cryptosporidium spp. e de Giardia spp. nos córregos tributários da represa de Vargem das Flores, referentes as análises realizadas em setembro de 2007, maio e setembro de 2008...83 Tabela 5.11: Log de redução das concentrações de (oo)cistos/L de Cryptosporidium spp. e de
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS
APHA: American Public Health Association
AIDS: Síndrome da Imunodeficiência Adquirida
AQRM: Avaliação Quantitativa do Risco Microbiológico
CDC: Centro de Controle de Doenças norte americano
CID: Contraste de Interferência Diferencial
COPASA : Companhia de Saneamento de Minas Gerais
DAPI: 4’,6-diamidino-2-fenilindol
E 1: Estação de coleta 1
E 2: Estação de coleta 2
E 3: Estação de coleta 3
E 4: Estação de coleta 4
EPA: United States Environmental Protection Agency
FITC: Reagente para Microscopia de Epifluorescência
g: Aceleração devido à gravidade
GPS: Sistema de Posicionamento Global
GQACH : Guias de Qualidade da Água para Consumo Humano
HIV: Vírus da Imunodeficiência Humana
ICR: Information Collection Rule
IESWTR: Interim Enhanced Surface Water Treatment Rule
IMS: Separação Imunomagnética
LT2ESWTR : Long Term 2 Enhanced Surface Water Treatment Rule
MPC: Concentrador Magnético de Partículas
NMP/100 mL: Número mais Provável em100 mL de amostra
(Oo)cistos: oocistos e cistos
PBS: Tampão Fosfato Salino
PBST: Tampão Fosfato Salino com Tween 20
PSA: Plano de Segurança da Água
rpm: Rotações por minuto
SCA: Standing Committe of Analysts
sp.: Espécie
spp.: Espécies
OMS: Organização Mundial de Saúde
UNT: Unidade Nefelométrica de Turbidez
USEPA: Agência de Proteção Ambiental Americana
1 INTRODUÇÃO
A criptosporidiose e a giardiose são enfermidades de veiculação hídrica originadas respectivamente pelos protozoários Cryptosporidium e Giardia. Estes parasitas têm gerado grande impacto ao saneamento, e, consequentes agravos à saúde pública.
O Cryptosporidium tem sido citado como “patógeno emergente”. Ainda que seja um organismo descoberto no ano de 1907, somente a partir das décadas de 70 e 80, foi reconhecido como patogênico para seres humanos.
O gênero Cryptosporidium tem vinte espécies reconhecidas, Xiao & Fayer (2008), sendo que a maioria das infecções humanas é causada pelo C. hominis e C. parvum. Outras espécies de
Cryptosporidium que ocasionalmente afetam humanos imunocompetentes são: C.
meleagridis, C. felis e C. canis. Já as espécies que têm sido relatadas somente em indivíduos imunossuprimidos e imunodeficientes são: C. muris e C. andersoni (WHO, 2006; LIM et al.,
2008).
A criptosporidiose é uma doença de remissão espontânea em adultos sadios, mas é extremamente grave em grupos mais vulneráveis como crianças, idosos e indivíduos imunodeficientes, i. é, portadores de doença hereditária ou adquirida que acarrete o inadequado funcionamento do sistema imune, como por exemplo os portadores do vírus HIV. Pacientes imunossuprimidos, ou seja, àqueles em que ocorreu uma supressão artificial da resposta imunológica com a administração de fármacos, para que o corpo não rejeite transplantes, ou que estão sob tratamento para certos tipos de câncer, também são mais vulneráveis a criptosporidiose.
A grande preocupação sanitária que se tem com este protozoário se deve à resistência dos oocistos de Cryptosporidium à desinfecção com cloro, ao pequeno tamanho dos oocistos – o que permite sua passagem através dos filtros –, à baixa dose infecciosa, às formas de transmissão e à capacidade de permanência no meio ambiente.
A giardiose, por sua vez, é causada pela ingestão de cistos, que são a forma infecciosa da
parte desses eventos está associada ao consumo de água superficial não filtrada ou desinfetada de forma inadequada.
Em condições ambientais favoráveis, sem a ocorrência de alterações bruscas na temperatura e na umidade, os oocistos de Cryptosporidium e cistos de Giardia podem permanecer infecciosos durante semanas ou até meses. Sua importância epidemiológica está relacionada também com o fato de outros mamíferos, domésticos ou silvestres, serem seus reservatórios potenciais, favorecendo a permanência desses protozoáriosno ambiente.
Ademais, a contaminação frequente dos corpos d’água por esgotos domésticos – no Brasil, o censo do IBGE (2000), indica que somente 20% dos municípios coletam e tratam seus esgotos antes de lançarem no corpo d’água –, é uma das principais preocupações quanto à contaminação microbiológica nas águas destinadas ao consumo humano.
Embora os avanços nas pesquisas sejam significativos, ainda há ocorrência de casos e registros de surtos associados ao Cryptosporidium e a Giardia em todo o mundo, o que justifica a importância de mais estudos que caminhem na busca de soluções em saneamento e saúde pública.
Os métodos normalmente utilizados para a detecção desses protozoários são onerosos e demorados, fazendo-se necessário o estudo da utilização de organismos que possam servir de parâmetro na previsibilidade da ocorrência e remoção de oocistos de Cryptosporidium e cistos de Giardia.
Entre esses organismos estão a Escherichia coli, cuja ocorrência é amplamente difundida na literatura como microrganismo mais adequado na indicação de poluição fecal em águas. Com o objetivo de aumentar a confiabilidade dos resultados da qualidade da água, especialmente para o monitoramento da poluição fecal, as análises para Enterococcus têm sido utilizadas. O gênero Enterococcus abarca espécies notadamente de origem fecal, animal e humana, como
E. faecium e E. faecalis e podem ser parâmetros auxiliares à ocorrência de E. coli para o monitoramento da poluição fecal nos mananciais de abastecimento.
água são fundamentais e compõem o sistema de múltiplas barreiras, visando garantir a segurança da água desde a fonte até o ponto de consumo, tendo sido demonstrado um risco maior naqueles abastecimentos que utilizam fontes lóticas ao invés de captações em mananciais lênticos.
Em mananciais de abastecimento lênticos, a ocorrência e comportamento dos microrganismos podem diferenciar-se quando comparados com organismos que vivem em ambientes lóticos. Diferenças nas condições de fluxo, tempo de detenção hidráulica, uso e ocupação do solo e morfologia da represa, têm importantes relações com as atividades bioquímicas e microbiológicas da represa, podendo favorecer ou não a qualidade da água bruta afluente à estação de tratamento.
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral
Caracterizar a ocorrência de oocistos de Cryptosporidium spp. e cistos de Giardia spp. em amostras de água da represa de Vargem das Flores, Minas Gerais, e avaliar a possível associação dos (oo)cistos com a presença de Escherichia coli, Enterococcus spp. e turbidez.
2.2 Objetivos Específicos
• Avaliar a adequação da localização da estação de coleta utilizada para a captação da água
na represa de Vargem das Flores em função dos resultados das concentrações de oocistos de Cryptosporidium spp., cistos de Giardia spp., E. coli e Enterococcus spp.
• Verificar a existência de correlação entre a presença dos protozoários Cryptosporidium
spp. e Giardia spp., e dos indicadores biológicos E. coli e Enterococcus spp. e a turbidez.
• Categorizar as estações de monitoramento do manancial de Vargem das Flores de acordo
com as recomendações da Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA), para a média das concentrações de oocistos de Cryptosporidium spp.
• Avaliar comparativamente a qualidade da água das estações monitoradas de acordo com as
concentrações de (oo)cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia spp., E. coli, Enterococcus
spp. e turbidez.
• Avaliar a condição de balneabilidade da água nas estações monitoradas de acordo com a
Conama 274/2000.
3 REVISÃO DA LITERATURA
3.1 Caracterização do protozoário Cryptosporidium spp.
O protozoário Cryptosporidium é pertencente ao Filo Apicomplexa, à Classe Sporozoasida e está classificado dentro da Família Cryptosporidiidae. Os Apicomplexa são caracterizados pela presença de organelas complexas e especiais nos ápices – extremidades de suas células – por isso o nome do filo (CAREY et al., 2004; TORTORA et al., 2007).
O gênero Cryptosporidium foi descoberto em 1907, por Tyzzer, para designar um pequeno coccídio, encontrado nas glândulas gástricas de um camundongo, que recebeu o nome específico de C. muris. Posteriormente, em 1911, o mesmo autor encontrou outra espécie, no intestino delgado de outro camundongo, e o denominou de C.parvum (NEVES, 2005).
O reconhecimento do Cryptosporidium como patógeno ocorreu somente em 1955 por Slavin, após associar um surto de diarréia em um rebanho de perus ocasionado por C. meleagridis
(HUBER et al., 2007). Com o aumento da Síndrome da Imunodeficiência Adquirida (AIDS) nos anos subsequentes, a criptosporidiose foi sendo considerada como a responsável pela diarréia em indivíduos imunodeficientes. Somente em 1987 o Cryptosporidium foi reconhecido como agente causador de doença de transmissão hídrica em pacientes soro positivo, e atualmente também passou a ser reconhecido como um patógeno comum em indivíduos imunocompetentes (WHO, 2006).
O Cryptosporidium não é somente um patógeno humano, mas também um patógeno
zoonótico, e causa infecções em animais domésticos e selvagens, favorecendo a contaminação de vários ambientes aquáticos, inclusive mananciais utilizados para abastecimento de água (SIMMONS & SOBSEY, 2000).
Assim como muitos dos patógenos entéricos, o Cryptosporidium é um parasita transmitido pela rota oral-fecal através do contato direto com as fezes de humanos ou animais infectados; ou pela ingestão de alimentos e água contaminados com os oocistos; e ainda via inalação (CACCIO et al., 2005). Além disso, práticas sexuais que implicam contato oral-anal geram alto risco de exposição ao Cryptosporidium (WHO, 2006). A doença é uma grastroenterite e apresenta como um dos principais sinais clínicos uma diarréia com duração de 10 a 14 dias. Em indivíduos imunossuprimidos e imunodeficientes, incluindo pacientes com AIDS, a diarréia se torna progressivamente mais forte e é potencialmente letal (TORTORA et al.,
2007).
Em sua maioria, os eventos perigosos atribuídos a esse protozoário também são idênticos àqueles ocasionados por outros patógenos entéricos, tais como a Giardia, as bactérias entéricas, como, por exemplo, Campylobacter, e os vírus como o Norovirus, ou vírus da Hepatite A e E, uma vez que todos esses patógenos resultam de contaminação fecal. Por outro lado, o Cryptosporidium tem características que podem resultar em um risco relativamente alto de doenças, em caso de um evento perigoso (WHO, 2006). Dentre essas características pode-se destacar:
• O grande número de oocistos eliminados por hospedeiro infectado (aproximadamente 1010
oocistos são liberados durante a fase sintomática da doença);
• A baixa especificidade do hospedeiro, que aumenta o potencial para a propagação
ambiental e contaminação. Há relatos de infecções por C. parvum em uma variedade de mamíferos, animais domésticos e selvagens;
• A sobrevivência dos oocistos é aumentada em ambientes frios e úmidos. Eles podem
permanecer infecciosos durante mais de seis meses na água;
• A resistência ambiental dos oocistos permite que eles sobrevivam a alguns processos de
tratamento de água. Os surtos de transmissão hídrica indicam que os oocistos podem sobreviver à desinfecção, devido à composição da sua parede;
• O pequeno tamanho dos oocistos (3,0-8,5 µm) favorece sua passagem através dos filtros de
• O estabelecimento da infecção depende geralmente da ingestão de poucos oocistos – já
foram registradas infecções em humanos com a ingestão de apenas nove. Em cordeiros esse número é ainda menor, sendo cinco oocistos suficientes para causar infecção;
• A excreção de oocistos nas fezes facilita sua difusão na água, tanto através dos esgotos,
quanto pelas aves, como por exemplo, as gaivotas, que podem transportar oocistos infecciosos (KARANIS et al., 2007).
Temperaturas extremas afetam a infecciosidade dos oocistos. Como a parede dos oocistos é duplamente constituída de numerosas proteínas e rica em ligações bissulfeto, daí sua elevada resistência ambiental, a desnaturação das mesmas em altas temperaturas pode romper a integridade da parede e expor os esporozoítos a condições prejudiciais à sua sobrevivência (CAREY et al., 2004).
Pouco se sabe sobre os fatores bióticos e abióticos que contribuem para inativação dos oocistos no ambiente. Um estudo conduzido por King et al. (2008) em diversos tipos de água na Austrália, mostrou que a radiação UV pode afetar a infecciosidade dos oocistos de
Cryptosporidium parvum, principalmente quando esta radiação é incidente em grande parte do ano, como é o caso de países tropicais. Connelly et al. (2007), apud King et al. (2008), usando uma técnica de infecciosidade em cultura de células, relatou que a radiação solar UV inativou completamente oocistos de C. parvum em um período de 10 horas de exposição. As principais formas de inativação para controle dos oocistos de Cryptosporidium são formol (10%), dióxido de cloro, ozônio e radiação ultravioleta.
Grande parte da literatura atribui a criptosporidiose humana somente a duas espécies de
Cryptosporidium; o C. parvum e C. hominis. Contudo, o trabalho de Xiao et al. (2001) relata que nem toda criptosporidiose humana é causada por essas duas espécies. Nesse mesmo estudo, dos 85 episódios de criptosporidiose, 67, que correspondem a 79% dos casos, foram atribuídos ao C. parvum genótipo humano. Por outro lado, 18 episódios foram associados a espécies de Cryptosporidium que são classificadas como zoonóticas: oito eram C. parvum
O gênero Cryptosporidium é reconhecido em 20 espécies, dessas pelo menos sete já foram isoladas de infecções humanas – Tabela 3.1.
Tabela 3.1: Espécies de Cryptosporidium reconhecidas.
Espécies Hospedeiro Isolados de infecções
humanas Comprometimento em surtos de transmissão hídrica
C. hominis Humanos Frequentemente Sim
C. parvum Ruminantes,
humanos
Frequentemente Sim
C. meleagridis Perus, humanos Ocasionalmente Não
C. muris Roedores,
humanos
Muito ocasionalmente Não
C. andersoni Bovinos e
camelos
Não Não
C. felis Gatos, humanos Muito ocasionalmente Não
C. canis Cães, humanos Muito ocasionalmente Não
C. wrairi
Porquinho-da-Índia Não Não
C. baileyi Aves Um relato Não
C. galli Galinhas Não Não
C. serpentis Répteis Não Não
C. saurophilum Répteis Não Não
C. molnari Peixes Não Não
C. suis Suínos, humanos Muito ocasionalmente Não há registros
C. bovis Bovinos Não há registros Não há registros
C. scophithalmi Peixes Não há registros Não há registros
C. fragile Anfíbios N.I. N.I.
C. fayeri Canguru
vermelho
N.I. N.I.
C. macropodum Canguru cinza N.I. N.I.
C. varanii Lagarto varano N.I. N.I.
N.I. = Não Informado pela fonte
Fonte: Adaptado de (SUNNOTEL et al., 2006 apud FRANCO, 2007; WHO, 2006; XIAO & FAYER, 2008).
A escassez de dados sobre a real ocorrência de Cryptosporidium em mananciais utilizados para abastecimento é um dos problemas para controlar a infecção, principalmente em países em desenvolvimento, levando a uma subestimação de casos de criptosporidiose e, muitas vezes, a associação de surtos seguidos de óbitos com outros patógenos (LIMA & STAMFORD, 2003).
3.2 Caracterização do protozoário Giardia spp.
A Giardia foi descrita em 1681 por A. van Leeuwenhoek (THOMPSON, 2000; TORTORA et
al., 2007). É caracterizada como um protozoário flagelado, que habita o trato intestinal de várias espécies de vertebrados, pertencente ao Reino Archezoa, ao Filo Metamonade, à Classe Zoomastigophorea e à Ordem Diplomonadida. A Giardia duodenalis, sinonímias G. lamblia e
G. intestinalis, é a única espécie reconhecidamente encontrada em humanos e outros mamíferos. É um protozoário cosmopolita e o mais comum parasita intestinal de humanos em países desenvolvidos. Produz uma forma de cisto resistente no ambiente, que é encontrado nas fezes e transmitido diretamente ou através da ingestão da água e alimentos contaminados. A água é cada vez mais reconhecida como um importante veículo para transmissão da giardiose (THOMPSON, 2000; TORTORA et al., 2007; LIM et al., 2008).
Assim como o ocorre com o Cryptosporidium, existem diversos fatores que favorecem a permanência da Giardia no ambiente, como por exemplo, o grande número de cistos eliminados por hospedeiro infectado – acima de 1,44 x 109 cistos podem ser liberadospor dia durante o período de infecção. A natureza resistente dos cistos aumenta sua sobrevivência por longos períodos de tempo em ambientes favoráveis, frios e úmidos, podendo resistir entre um a dois meses suspensos na água. Os surtos de transmissão hídrica indicam que os cistos podem sobreviver a alguns processos de tratamento de água, contudo são sensíveis a alguns desinfetantes normalmente utilizados no tratamento. Além disso, o pequeno tamanho dos cistos, 10-12 x 7-8 µm (comprimento x largura), favorece sua passagem através dos filtros de areia (KARANIS et al., 2007).
Outro fator, como a baixa especificidade do hospedeiro, aumenta o potencial para propagação ambiental e contaminação. A G. duodenalis infecta uma variedade de hospedeiros, inclusive, seres humanos, gado bovino, animais domésticos e selvagens. Para o estabelecimento da doença é necessária a ingestão de poucos cistos, sendo que a dose média para causar infecção em seres humanos é de 25 a 100 cistos. A excreção de cistos nas fezes facilita sua propagação na água pelas aves, que podem transportar os cistos infecciosos. No entanto, os esgotos domésticos continuam sendo a principal fonte de contaminação (KARANIS et al., 2007).
Tabela 3.2: Espécies de Giardia, seus respectivos grupos e hospedeiros.
Espécie Grupos Principais hospedeiros
G. duodenalis A Humanos, primatas, cães, gatos, roedores, gado
bovino e mamíferos selvagens
G. duodenalis B Humanos, primatas, cães, cavalos e gado
bovino
G. duodenalis C Cães
G. duodenalis D Cães
G. duodenalis E Gado bovino e outros animais da Ordem dos
Artiodátilos
G. duodenalis F Gatos
G. duodenalis G Roedores
G. agilis a, G. muris b,G. microti c, G. psittaci d, G. ardeae e
Anfíbiosa, roedoresb, *almiscareiros e ratos silvestres c, pássaros d,e
Legenda:a,b,c,d,e Espécies e respectivos hospedeiros.
* O almiscareiro é um mamífero asiático da família dos ruminantes que secreta almíscar.
Fonte: (Adaptado de CACCIO et al., 2005; LIM et al., 2008; XIAO & FAYER, 2008 ).
A exata contribuição da variabilidade genética na sintomatologia é ainda pouco conhecida e tema de debates, onde o grupo “A” apresentaria desde diarréia intermitente a leve e o grupo “B” desde diarréia persistente ou aguda a severa. Em relação aos demais grupos “C, E, F e G”, todos são classificados como genótipos zoonóticos de Giardia – Tabela 3.2 (CACCIO et al., 2005).
É provável que as pessoas infectadas, porém assintomáticas, contribuam mais na transmissão do agente do que os indivíduos sintomáticos, i.e., aqueles que apresentam um quadro diarréico – a saber, cerca de 7% da população dos Estados Unidos são portadores assintomáticos (THOMPSON, 2000; TORTORA et al., 2007). Na Ásia, África e América Latina, cerca de 200 milhões de pessoas têm giardiose sintomática, com cerca de 500.000 novos casos relatados a cada ano (THOMPSON, 2000).
Há unanimidade em relação aos fatores que predispõem à alta prevalência da doença, sendo eles: (a) as condições sanitárias precárias; (b) o baixo nível sócio-econômico; (c) a ausência de água tratada; e (d) a ausência de coleta e tratamento de esgotos. Ao que tudo indica as pessoas que vivem em zonas rurais têm maior probabilidade de contrair giardiose do que aquelas que vivem em zonas urbanas (LIM et al., 2008). Crianças em idade escolar também são alvo fácil da parasitose devido à falta de hábitos higiênicos e à baixa imunidade – este último fator se estendendo aos pacientes HIV positivos, recém transplantados e idosos.
3.3 Ocorrência e prevalência de Cryptosporidium spp. e Giardia spp. no Brasil e no mundo
A presente seção foi redigida, em grande parte, baseada no trabalho de Karanis et al. (2007), que fizeram uma revisão de todos os surtos de transmissão hídrica causados por protozoários patogênicos fundamentados em dados da literatura coletados de uma variedade de fontes como MEDILINE, dados eletrônicos da Eurosurveillance, Communicable Disease Report
(CDR), Morbidity and Mortality Weekly Report (MMWR), Canada Comunicable Disease Report (CCDR) e ainda artigos publicados.
Os autrores concluíram que, dos surtos relatados, 93% ocorreram na América do Norte e Europa enquanto que o Japão, Austrália, Nova Zelândia e outros países responderam por 1, 2 e 4% respectivamente dos casos de infecção (KARANIS et al., 2007). É importante ressaltar que o não monitoramento em alguns países, como por exemplo, o Brasil, é a principal causa da ausência de surtos registrados.
Pelo menos 325 surtos de transmissão hídrica documentados em todo o mundo são atribuídos a protozoários patogênicos – Cryptosporidium parvum, Giardia duodenalis, Entamoeba histolytica, Cyclospora cayetanensis, Toxoplasma gondii, Isospora belli, Blastocystis hominis, Balantidium coli, Acanthamoeba e Naegleria fowleri (KARANIS et al., 2007).
Dentre os agentes causadores, a Giardia duodenalis foi responsável por 132 surtos, e em seguida está o Cryptosporidium parvum como causador de 165 dos casos registrados. Juntos, o Cryptosporidium e a Giardia contabilizaram a maioria dos eventos epidêmicos (KARANIS
Desses surtos, 104, foram associados a sistemas de água contaminados com Giardia lamblia, enquanto que 77 deles foram causados pelo Cryptosporidium parvum ou Cryptosporidium sp.
que atravessaram os filtros dos sitemas de tratamento de água.
O primeiro surto de criptosporidiose registrado ocorreu no ano de 1983, na cidade de Cobham, Reino Unido, com aproximadamente 16 casos de infecção ocasionados pela contaminação da água da fonte por oocistos de Cryptosporidium spp. (GALBRAITH et al.,
1987 apud KARANIS et al., 2007). Posteriormente, em 1984, mais um surto foi documentado, desta vez em San Antonio, no estado do Texas, EUA. A estimativa média de casos foi de 2.000 pessoas contaminadas após o consumo de água de um poço, com a suspeita de intrusão de esgotos (SOLO-GABRIELE & NEUMEISTER, 1996 apud KARANIS et al.,
2007). Em todos os anos subsequentes, de 1985 a 2002, ocorreram surtos de criptosporidiose em vários países, sendo que a partir do ano de 1989 foram registrados mais de um surto no mesmo ano. As causas são a contaminação das águas por intrusão de esgotos, o reúso de águas de retrolavagem dos filtros, deficiências no sistema de tratamento e falhas na distribuição de água, tendo ocorrido casos em que a fonte de contaminação é simplesmente desconhecida (KARANIS et al., 2007). O uso recreacional de água também tem sido apontado como causa de diversos surtos de transmissão hídrica ocasionados por
Cryptosporidium spp. (FAYER et al., 2000).
Em 1987, na cidade de Carrollton, Geórgia, EUA, ocorreu o segundo maior surto de criptosporidiose, com aproximadamente 13.000 pessoas acometidas. Foi o primeiro surto registrado de criptosporidiose associado a um sistema de água com filtração. Além da intrusão de dejetos de bovinos, também ocorreram falhas no sistema de tratamento, mais especificamente, nas etapas de coagulação, floculação e filtração (HAYES et al., 1989; SOLO-GABRIELE & NEUMEISTER, 1996 apud KARANIS et al., 2007).
Posteriormente, em 1988 ocorreu um surto em Ayshire, no Reino Unido. Desta vez a causa foi a infiltração de dejetos de bovinos utilizados como fertilizantes no reservatório de água de abastecimento; este surto resultou em um alto número de internações – 44,4% (SMITH & ROSE,1998; BARER & WRIGHT, 1990 apud KARANIS et al., 2007).
mais de 100 óbitos. A ocorrência desse surto se deu devido à passagem dos oocistos pelos filtros e consequente distribuição da água inadequadamente tratada à população (MACKENZIE et al., 1994; SMITH & ROSE, 1998). Posteriormente, foram detectadas seis espécies de Cryptosporidium no esgoto de Milwaukee, o que indica que a transmissão continuou estável, mesmo na ausência de novos surtos.
Outro surto significativo, com duração entre dezembro de 1993 a maio de 1994, ocorreu em Las Vegas, Nevada, EUA, em uma moderna estação de tratamento, no qual aproximadamente 103 pessoas foram acometidas. Este surto foi reconhecido primeiramente a partir do diagnóstico da infecção entre pessoas portadoras de HIV. A estação já praticava o monitoramento visando os protozoários Cryptosporidium e Giardia por ocasião do surto e nenhuma falha operacional pôde ser comprovada. Após 18 meses de monitoramento, uma única amostra positiva para Cryptosporidium foi detectada entre aquelas coletadas e referentes às águas de retrolavagem dos filtros. No total, 41 pessoas morreram, e destas, pelo menos 20 tiveram a criptosporidiose como causa da morte (SOLO-GABRIELE & NEUMEISTER 1996; ROEFER et al., 1996 apud KARANIS et al., 2007).
Por ser a Giardia um protozoário descoberto há mais de 300 anos, Thompson (2000), os surtos relacionados a esse parasita já vêm sendo descritos há mais tempo. O primeiro surto de veiculação hídrica, tendo a Giardia como agente etiológico, ocorreu entre os meses de outubro de 1954 a março de 1955 em Portland, Oregon, EUA, com um número expressivo de casos: cerca de 50.000 pessoas foram contaminadas após o consumo de água advinda de uma fonte superficial, que recebia como tratamento apenas a cloração (VEAZIE 1969; MEYER 1973 apud KARANIS et al., 2007).
EUA, o estado da Pensilvânia foi cenário de seis surtos, seguido por Nevada com cinco surtos, Montana, Oregon e New Hamsphire com quatro, Washington, California, Vermont, Utah e Florida com três surtos cada um. Em Idaho, Tennessee e no Alaska ocorreram dois surtos e nos estados do Arizona, Massachusetts, Edinburg, Dakota do sul, Minessota e Novo México, pelo menos um surto já foi registrado (KARANIS et al., 2007).
O Canadá teve 14 surtos documentados, sendo sete no estado da Columbia, dois em Alberta, Newfoudland e Nova Brunwick e um em Ontario. Entre os meses de fevereiro a abril de 1994, Ontario sofreu um surto ocasionado pela contaminação da água com altas concentrações de cistos de Giardia, oriundas do vazamento de sistemas de esgotamento sanitário e pluvial. Esse surto atingiu cerca de 300 pessoas. Mais cinco surtos foram registrados no Canadá, contudo os dados sobre o ano de ocorrência e o número estimado de casos não foram disponibilizados (KARANIS et al., 2007).
Na Europa, os surtos ocorreram em menor número, mas não foram menos importantes em termos de saúde pública. No Reino Unido, a giardiose acometeu 108 pessoas nos estados de Bristol, 31 em Edinburgh e nove em West Midlands, e isto com a ocorrência de apenas um surto em cada um desses estados (KARANIS et al., 2007). Na Suécia foram registrados dois surtos, sendo um em Mjövick e outro em Sälen. A Alemanha teve um surto documentado em Rheinland-Pfalz e um em Rengsdorf (KARANIS et al., 2007).
Em 2001, na Nova Zelândia, 14 pessoas foram infectadas após consumirem água contaminada (KARANIS et al., 2007).
No Japão, Hashimoto et al. (2001) avaliaram a presença de (oo)cistos de Cryptosporidium e de Giardia em um sistema de abastecimento de água que operava com ciclo completo. Os resultados mostraram que os oocistos de Cryptosporidium foram detectados em nove das 26 amostras analisadas, o que equivale a uma porcentagem de 35%. Os cistos de Giardia foram detectados em três, i. é, 12% das 26 amostras.
Lee et al. (2007) examinaram a ocorrência de oocistos de Cryptosporidium e cistos de
fonte de contribuição dos protozoários foram os resíduos de gado, superando os efluentes industriais e domésticos que também eram lançados no rio.
Mesmo em países onde não há registros de surtos ocasionados por Cryptosporidium e
Giardia, como por exemplo, a Finlândia, a presença desses protozoários em águas superficiais já foi comprovada, denotando perigo à saúde pública (HÖRMAN et al., 2004).
No Brasil, os dados disponíveis sobre a presença de Cryptosporidium e Giardia nos mananciais provêm, em sua maioria, de pesquisas acadêmicas, sendo que grande parte dos registros de infecções ocasionadas por esses protozoários patogênicos é obtida a partir de amostras clínicas de fezes humanas em eventos diarréicos (FRANCO, 2007; CARDOSO et al., 2002).
Hachich et al. (2000) monitoraram durante o ano de 1999 os protozoários Cryptosporidium e
Giardia em 28 mananciais da Rede de Monitoramento do estado de São Paulo, com objetivo
de avaliar a ocorrência e distribuição desses parasitas nas águas superficiais destinadas ao consumo humano. Foram analisadas 162 amostras, sendo que dessas, 31,5% foram positivas para Giardia e 5% para Cryptosporidium. Os mananciais com as maiores concentrações de
Cryptosporidium e Giardia foram: o rio Atibaia (máx. 521 cistos/L-1), rio Cotia no canal da captação da estação de tratamento de água (máx. 215 cistos/L-1) e ribeirão dos Cristais (máx. 176 cistos/L-1).
Também no rio Atibaia, SP, Franco et al. (2001) detectaram a presença de oocistos de
Cryptosporidium e cistos de Giardia em todas as amostras coletadas. Gamba et al. (2000) comprovaram a presença de oocistos de Cryptosporidium em poços localizados na cidade de Itaquacetuba, SP.
Ainda no estado de São Paulo, no município de Araras, Ré (1999) desenvolveu um estudo visando observar a presença de Cryptosporidium sp. e Giardia lamblia em águas de abastecimento público e poços rasos. Os resultados apontaram para presença de Giardia lamblia em 16,6% das amostras da rede pública, porém os testes foram negativos para
Em uma pesquisa realizada em dois mananciais de abastecimento de água na cidade de Viçosa, MG, verificou-se que as concentrações médias de Giardia e de Cryptosporidium
foram da ordem de 4 a 7 cistos/L e 6 a 20 oocistos/L, respectivamente. Em eventos de pico, foram encontradas concentrações tão altas quanto 510 oocistos de Cryptosporidium/L e 140 cistos de Giardia/L (HELLER et al., 2004).
Em um estudo de ocorrência e remoção de (oo)cistos de Cryptosporidium e Giardia na área de captação no Rio das Velhas, Nova Lima, MG, verificou-se a ocorrência de 96% para oocistos de Cryptosporidium e 100% para cistos de Giardia (MACHADO & CERQUEIRA, 2003).
Leal (2005), ao avaliar o risco microbiológico para oocistos de Cryptosporidium spp. e cistos de Giardia sp. a partir do estudo dos padrões de ocorrência em dois mananciais superficiais na cidade de Divinópolis, MG, (subsistema Itapecerica e subsistema Pará), verificou que o rio Itapecerica apresentou concentrações de 1 a 3 oocistos de Cryptosporidium/10 L, e de 2 a 250 cistos de Giardia/10 L, em percentuais de 50% e 100% de ocorrência, respectivamente. Contudo, não foi detectada a ocorrência de Cryptosporidium no rio Pará, mas somente de cistos de Giardia, onde as concentrações variaram entre 1 a 23 cistos/10 L com 30% de ocorrência.
Na cidade de Montes Claros, MG, após um levantamento da ocorrência de Giardia lamblia
em uma amostra da população, Ladeia (2004) constatou que a proporção média desse protozoário nas fezes foi de 3,62%, com 125 exames positivos num total de 3.450 exames de fezes realizados em um período de quatro meses em 2003.
As limitações dos testes diagnósticos de amostras ambientais para Giardia e Cryptosporidium
3.4 Dificuldades analíticas para detecção de Cryptosporidium e Giardia em amostras ambientais
De acordo com Mccuin & Clancy (2002), antes de 1998 o método recomendado pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) para as análises de protozoários em águas era o ICR (Information Collection Rule). Contudo, muitas dificuldades com o ICR eram documentadas, inclusive a baixa taxa de recuperação, a alta taxa de falsos positivos e falsos negativos, além da pouca precisão do método de Imunofluorescência em Cápsula de Fibra e Eluição.
Devido ao aumento na ocorrência de surtos, atribuídos aos protozoários Cryptosporidium e
Giardia, em 1997 a EPA desenvolveu um novo método para análise de protozoários em águas, o método 1622, e posteriormente, o método 1623 para detecção de Cryptosporidium e
Giardia por Filtração, Eluição, Concentração, Separação Imunomagnética (IMS) e
Imunofluorescência. O processo de Separação Imunomagnética (IMS) consiste na separação dos oocistos da matéria orgânica contida na água, através de uma barra magnética, resultando assim em uma maior purificação da amostra analisada. Esse método se mostrou expressivamente melhor, permitindo uma maior acurácia na Concentração, Identificação e Quantificação dos (oo)cistos de protozoários (McCUIN & CLANCY, 2002).
No entanto, mesmo após essas mudanças a metodologia 1623 da EPA ainda tem sido questionada por alguns autores, por ser cara, demorada e despender mão-de-obra especializada. Sua detecção é influenciada pelo número de (oo)cistos presentes na amostra, pela diferença entre analistas e pela sensibilidade da técnica do método de concentração dos (oo)cistos na amostra, cujo aperfeiçoamento é fundamental para a precisão da análise e pesquisa do parasita (LIMA & STAMFORD, 2003; FRANCO, 2007; EMELKO et al., 2008).
DiGiorgio et al. (2002), fizeram uma avaliação da recuperação de Cryptosporidium e Giardia
em águas naturais usando o método 1623 da USEPA. Ao final do estudo, os autores perceberam que, em águas com elevada turbidez, a recuperação dos organismos era mais baixa do que naquelas águas sem turbidez, e não havia diferenças significativas para os diferentes filtros testados no estudo. Para ambos os organismos, a recuperação variou significativamente de acordo com o local de amostragem, sendo que a taxa de recuperação de
Além disso, a não identificação das espécies, assim como a incapacidade de determinação da infecciosidade dos (oo)cistos são algumas limitações do método que difucultam o controle do protozoário.
Logo, com o objetivo de suprir essas lacunas, as técnicas de biologia molecular (genotipagem, PCR) também têm sido usadas para detecção de (oo)cistos de Cryptosporidium e de Giardia
por permitirem a identificação das espécies, alguns laboratórios têm implementado tais técnicas como método de rotina. No caso de um eventual surto de transmissão hídrica, por exemplo, a genotipagem da cepa do surto e da cepa encontrada no ambiente pode esclarecer se a água foi a rota de transmissão responsável pelo surto. Por sua vez, a PCR – reação em cadeia de polimerase – é altamente sensível e vem sendo utilizada juntamente com a Purificação, Separação Imunomagnética (IMS) e Concentração, para distinguir espécies e genótipos de Cryptosporidium. Embora a PCR não forneça informações acerca da infecciosidade dos oocistos, essa técnica pode ser precedida por um método que indique a infecciosidade através da excistação ou cultura de células, mas esses métodos não são específicos para oocistos infecciosos e demasiadamente insensíveis para amostras ambientais (WHO, 2006).
Como não existe ainda uma padronização da metodologia de pesquisa dos protozoários
Cryptosporidium e Giardia pelo Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 2005), a escolha do método é de responsabilidade do pesquisador analista, que deve usar de experiência e bom senso levando em consideração as características da amostra e os objetivos do estudo.
recuperação. Isto é um fator complicador, uma vez que a taxa de recuperação pode variar entre as amostras (WHO, 2006).
Outros métodos, como o método da floculação com carbonato de cálcio têm sido bastante adotados, por ser simples e econômico, pois utiliza equipamentos mais básicos e requer, consideravelmente, menos trabalho e especialização do que outros métodos (VIEIRA et al.,
2004).
No entanto, alguns autores afirmam que, mesmo diante de tantas restrições, o método 1623 é ainda uma técnica adequada para detecção de protozoários em amostras de água, sobretudo se for utilizado juntamente com técnicas de biologia molecular, pois embora tenha uma taxa de recuperação relativamente baixa, a faixa de variação é mais estável. Além de ser uma técnica bastante difundida na literatura, o que possibilita comparação de dados e busca de melhorias que minimizem as dificuldades atribuídas ao método. Ademais, foi incorporado ao método 1623 o sistema Filta-max da IDEXX, implementado pela primeira vez no Reino Unido, como forma de melhorar a taxa de recuperação (McCUIN & CLANCY, 2002).
3.5 Regulamentações e diretrizes
3.5.1 Plano de Segurança da Água (PSA)
De acordo com a Portaria do Ministério da Saúde – MS 518/2004 –, água potável para consumo humano é aquela cujos parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e radioativos atendam ao padrão de potabilidade e que não ofereça riscos à saúde (PORTARIA MS 518, 2004).
Avaliar e elaborar uma gestão de riscos, abordando todas as fases do sistema de abastecimento, desde a origem da água bruta até a torneira do consumidor, é uma das formas mais eficazes para garantir a segurança constante da água potável (WHO, 2004).
detrimento da metodologia clássica de monitoramento, através de uma efetiva gestão e operação dos mananciais, estações de tratamento e sistemas de distribuição.
Nos GQACH enfatiza-se que, no fornecimento, a segurança de água para consumo humano é
conseguida de uma forma mais efetiva se for adotado um processo de gestão de riscos, através de um “Quadro de referência para o adequado abastecimento público de água para consumo humano”, que contempla as cinco etapas fundamentais seguintes – Figura 3.1.
Figura 3.1 : Quadro de referência para o estabelecimento de segurança da qualidade da água (WHO, 2004).
O principal objetivo do PSA é garantir a qualidade da água para consumo humano através da utilização de boas práticas no sistema de abastecimento de água, tais como: minimização da contaminação nas origens de água, redução ou remoção da contaminação durante o processo de tratamento e a prevenção de pós-contaminação durante o armazenamento e a distribuição da água. A seguir estão relacionados alguns aspectos essenciais a serem considerados no controle da qualidade e da confiabilidade de um sistema de abastecimento de água (Vieira et al., 2005).
1. Fonte: gestão da bacia hidrográfica e monitoramento da qualidade da água bruta;
3. Reservatórios de água tratada: controle de níveis de armazenamento;
4. Redes de distribuição: monitoramento operacional e monitoramento da qualidade da água.
Basicamente, o PSA está apoiado em três pilares: avaliação do sistema, controle e monitoramento, gestão e comunição (BASTOS, 2007) – Figura 3.2.
Figura 3.2:Etapas para o desenvolvimento de um PSA (WHO, 2004).
A identificação e aplicação das medidas de controle devem ser baseadas no principio das múltiplas barreiras. A consistência desta abordagem baseia-se no fato de se considerar que a falha de uma barreira será compensada pelo correto funcionamento de barreiras remanescentes, minimizando a probabilidade de substâncias contaminantes poderem atravessar todo o sistema e permanecerem em concentrações capazes de causar doenças aos consumidores (WHO, 2006).
É importante destacar que a definição de medidas de controle deve se basear na priorização de riscos associados a um perigo ou a um evento perigoso. Um risco é comumente definido como sendo a probabilidade de ocorrência de um perigo causador de danos a uma determinada população a ele exposta num determinado intervalo de tempo e considerando a magnitude desse dano (VIEIRA et al., 2005).
Ademais, o Plano de Segurança da Água possui vantagens (Vieira et al., 2005), como validação sistemática, minimização da possibilidade de acidentes, planos de contigência para situaçãoes imprevistas, maior envolvimento do pessoal/comunidade, suporte para inspeção de Autoridades Reguladoras e a utilização mais eficaz de recursos.
3.5.2 Instrumentos de Controle
Em países em desenvolvimento, como o Brasil, onde são enfrentadas dificuldades de implementação de métodos, atribuídas principalmente ao elevado custo das análises para a identificação de protozoários em águas, como dito na seção 3.4, a legislação vigente – Portaria do Ministério da Saúde – MS 518/2004 –, apenas recomenda a pesquisa de alguns microrganismos patogênicos como o Cryptosporidium, a Giardia e o enterovírus e associa a eficiência de remoção desses microrganismos à obtenção de efluentes de filtração com valores de turbidez inferiores a 0,5 uT, às boas práticas de tratamento de água e à proteção das fontes (BRASIL, 2004).
Através dessa recomendação, a Portaria do Ministério da Saúde tem como objetivo assegurar o bom desempenho das etapas de clarificação na remoção física de oocistos de
Cryptosporidium e cistos de Giardia. Já que a desinfecção, com os desinfetantes nas doses normalmente utilizadas, é ineficiente na inativação dos (oo)cistos de Cryptosporidium e de
Em países desenvolvidos, onde os recursos são mais abundantes e há menos dificuldades relativas à implementação de métodos de detecção e identificação de protozoários em águas, as legislações vigentes são mais específicas e determinam metas claras, além do uso de programas de monitoramento, para atingir o objetivo de proteção à saúde pública.
Desde 1989, a legislação americana tem desenvolvido, a partir da Surface Water Treatment Rule – SWTR –, propostas de controle da qualidade da água de consumo para os microrganismos patogênicos. Com isso a regulamentação americana (USEPA, 2006) objetiva atingir um risco aceitável de 10-4 infecções por pessoa por ano, i. é, uma infecção em 10.000 exposições em um ano. A concentração média equivalente ao risco aceitável na população exposta por ano é de 0,003 oocistos de Cryptosporidium por 100 litros na água de consumo.
A Análise Quantitativa do Risco Microbiológico – AQRM – estima a probabilidade do risco em uma água a partir da concentração de um microrganismo na água captada, do volume de água consumida diariamente e pela dose resposta, característica de cada microrganismo (PONTIUS, 2003 apud CERQUEIRA, 2008).
Em janeiro de 2005, foi finalizada nos Estados Unidos da América a edição mais recente da
Long Term 2 Enhanced Surface Water Treatment Rule – LT2ESWTR. Esta regulamentação propõe níveis de remoção e/ou inativação mínimas necessárias para a redução da concentração de oocistos observada na água da fonte de forma que não determine um risco superior ao adotado como aceitável. Essa orientação é principalmente direcionada aos sistemas abastecidos por fontes superficiais, inclusive por mananciais lóticos (USEPA, 2006).
A LT2ESWTR (USEPA, 2006) propõe proteger a saúde pública contra infecções ocasionadas
pelo Cryptosporidium e outros patógenos presentes na água de consumo. A EPA acredita que a implementação desta regulamentação irá reduzir significantemente os níveis de contaminações por Cryptosporidium nas águas de consumo, uma vez que ela complementa as regulamentações de tratamento microbiológico existentes, alvo dos sistemas de abastecimento com risco potencial alto para Cryptosporidium.
tratamento adicional para Cryptosporidium, através do estabelecimento de categorias para os sistemas de abastecimento em função das concentrações médias de oocistos encontradas na água da fonte. Cada categoria direciona o sistema a um nível mínimo de remoção provido por uma técnica de tratamento e processos a serem adicionados em função da concentração média de oocistos na água da fonte (USEPA, 2006).
Tabela 3.3: Concentração média de oocistos de Cryptosporidium na água bruta e o tratamento adicional requerido para obtenção dos créditos.
Concentração
média de oocistos Bins Tratamento adicional requerido conforme a LT2ESWTR < 0,075 oocistos/L 1 Não é necessário nenhum tratamento adicional além do ciclo
completo, filtração lenta e direta. > 0,075 até < 1,0
oocisto/L
2 O sistema deve adicionar processo de tratamento que reduza, em pelo menos, 1 log a concentração de Cryptosporidium.
> 1,0 até < 3,0 oocisto/L
3 O sistema deve adicionar processo de tratamento para remover, pelo menos, 2 log, sendo 1 log a partir do uso de ozônio, ClO2, UV,
membranas, filtros de cartucho ou filtração em margem.
3,0 oocisto/L 4 O sistema deve adicionar processo de tratamento para remover, pelo menos, 2,5 log, sendo 1 log a partir do uso de ozônio, ClO2,
UV, membranas, filtros de cartucho ou filtração em margem.
Fonte: (Adaptado de USEPA, 2006).
Essa categorização “Bins” é baseada em resultados de monitoramento da água da fonte. Para chegar a essa classificação, a USEPA (2006) determina que cada sistema (>10.000 habitantes) determine a concentração de Cryptosporidium calculando a média de resultados de amostras individuais de um ou mais anos de monitoramento.
Aos sistemas de abastecimento classificados em “Bins” de concentrações mais baixas não são requereridos tratamentos adicionais, enquanto que os sistemas onde foram atribuídos “Bins” de concentrações mais altas devem adicionar processos que reduzam as concentrações de
