Universidade do Minho
Escola de Engenharia
Carla Cristina Alves
Implementação de um Método de Pesquisa
e Enumeração de Pseudomonas Aeruginosa
na Rede de Distribuição de Águas de Consumo
da AGERE/EM
14
Carla Cristina Alv
es Implement ação de um Método de P esquisa e Enumeração de Pseudomonas A eruginosa na R ede de Dis
tribuição de Águas de Consumo da A
Dissertação de Mestrado
Mestrado Integrado em Engenharia Biológica
Trabalho realizado sob a orientação da
Professora Doutora Maria Olívia Baptista Pereira
e da
Engenheira Carmo Morais (AGERE)
Universidade do Minho
Escola de Engenharia
Carla Cristina Alves
Implementação de um Método de Pesquisa
e Enumeração de Pseudomonas Aeruginosa
na Rede de Distribuição de Águas de Consumo
da AGERE/EM
DECLARAÇÃO
Nome: Carla Cristina Alves
Endereço electrónico: c.alves_ox@hotmail.com
Número do Bilhete de Identidade: 10782647 Título dissertação ? /tese ? :
Implementação de um Método de Pesquisa e Enumeração de Pseudomonas Aeruginosa na Rede de Distribuição de Águas de Consumo da AGERE/EM
Orientador(es): Dr.ª Olívia Pereira Eng.ª Carmo Morais Ano de conclusão: 2013
DE ACORDO COM A LEGISLAÇÃO EM VIGOR, NÃO É PERMITIDA A REPRODUÇÃO DE QUALQUER PARTE DESTA DISSERTAÇÃO
Universidade do Minho, ___/___/______
“ A água e a saúde da população são duas coisas inseparáveis. A
disponibilidade de água de qualidade é condição indispensável para a
própria vida e, mais do que qualquer outro fator, a qualidade da água
condiciona a qualidade da vida”.
(OPA/OMS-‐ Águas e saúde, Washington, D.C., 1998)
Agradecimentos
Quero expressar os meus melhores agradecimentos e o meu profundo reconhecimento a todos aqueles que de alguma forma contribuíram direta ou indiretamente, para a concretização deste trabalho:
À minha orientadora, Doutora Olívia Baptista agradeço a disponibilidade ao longo do trabalho, em especial na revisão final do trabalho escrito.
À AGERE/EM, o meu agradecimento sincero por me ter proporcionado a oportunidade de realizar este trabalho, em especial à Eng. Carmo Morais pela orientação técnico-‐ cientifica, pelos ensinamentos transmitidos e pela boa disposição e simpatia.
À Doutora Dores Martins, pelas sugestões dadas, na realização do trabalho prático e pela boa disposição com que sempre me atendeu.
Aos funcionários da ETA, agradeço a simpatia com que me receberam, em particular à Carla Alves e à Sofia Névoa pelo apoio prestado no laboratório. Agradeço também, ao Jorge e ao Sr. Jaime pelo ótimo ambiente que me proporcionaram nos momentos das colheitas.
À Ana Margarida, que sempre se mostrou interessada e solícita em me ajudar com este trabalho, bem como na reta final do curso, tendo sempre uma palavra de ânimo nos momentos mais tensos, tornando a minha caminhada mais leve e colorida. Obrigada pelos momentos de trabalho em grupo, partilha de informação, esclarecimento de dúvidas e também pelas conversas descontraídas.
Aos meus Pais, por estarem sempre presentes na minha vida, pois sem o apoio, incentivo e a confiança que depositaram em mim teria sido muito difícil chegar até aqui.
Ao Sérgio, pelo amor, paciência, preocupação, força e carinho ao longo de todo o meu percurso académico.
Resumo
O progressivo conhecimento de diversos microrganismos patogénicos cloro-‐ resistentes, incluindo algumas bactérias como Pseudomonas. aeruginosa, revelou que estes microrganismos podem ser encontrados em biofilmes aderentes às paredes das condutas das redes de distribuição de água de consumo.
O presente trabalho, em parceria com a Empresa pública Municipal AGERE-‐ Empresa de Águas, Efluentes e Resíduos de Braga, centrou-‐se na implementação de um método de pesquisa e enumeração de P. aeruginosa, nomeadamente o método de filtração por membranas baseado no NSM HPA w6: 2005-‐ “Enumeration of Pseudomonas
aeruginosa by membrane filtration”, fundamentado na Norma Europeia EN ISO 16266:
2008.
O principal objetivo do trabalho desenvolvido foi testar o funcionamento do protocolo, elaborou-‐se um plano de colheita de amostras de água nos reservatórios terminais na rede de distribuição da AGERE. Durante um período de três semanas consecutivas (com início na última semana de Julho de 2012), foram efetuadas recolhas de amostras representativas de água nos reservatórios de S. Mamede Este, Morreira, Priscos, Lamas de Cima, Ruílhe e Pedralva.
No total, foram filtradas cerca de 60 amostras de água dos reservatórios referidos. Todas as membranas usadas na filtração das amostras, apresentaram cor amarelada que se intensificou com o aumento da pressão e do volume filtrado. Para as amostras dos reservatórios de S. Mamede e Priscos, a cor das membranas variou entre o amarelo e o alaranjado. Pressupõe-‐se que a cor apresentada pelas membranas seja causada pela presença de matéria orgânica/inorgânica, sólidos dissolvidos ou ácidos húmicos presentes na água que circula na rede de distribuição. A presença destas substâncias nas membranas comprometeu a observação microbiológica das amostras, pondo em dúvida a presença ou ausência de P. aeruginosa, e pôs em causa o funcionamento do meio de cultura.
Os dados obtidos não permitiram concluir acerca da presença ou ausência de P.
aeruginosa na água dos reservatórios amostrados. Consequentemente, as constatações
Abstract
The progressive knowledge of various chlorine-‐resistant pathogens, including some bacteria such as Pseudomonas. aeruginosa revealed that these microorganisms can be found in biofilms adherent to the walls of the pipes of the distribution networks of drinking water.
This work, in partnership with the Public Company AGERE, responsable for the management of public water, wastewater and solid wastes of Braga, focused on the implementation of a research method and enumeration of P. aeruginosa, including the method of membrane filtration based on NSM HPA w6: 2005 -‐ "Enumeration of Pseudomonas aeruginosa by membrane filtration", based on the European standard EN ISO 16266: 2008.
The main objective of this research was to test the operation of the protocol. A plan was elaborated for sampling of water in terminal reservoirs in the distribution network of AGERE. Over a period of three consecutive weeks (starting the last week of July 2012), were made representative sampling of water in the reservoirs of S. Mamede, Morreira, Priscos, Lamas de Cima, Ruílhe and Pedralva.
In total, were taken about 60 filtered samples of water from the mentioned reservoirs. All membranes used in the filtration of the samples showed yellow color, intensified with increasing pressure and volume filtered. For samples of reservoirs S. Mamede and Priscos, the color of the membranes ranged between yellow and orange. It is assumed that the color shown by membranes is caused by the presence of organic/inorganic matter, dissolved solids or humic acids in the water that circulates in the distribution network. The presence of these substances in the membranes compromised the observation of microbiological samples, questioning the presence or absence of P. aeruginosa and questioning the operation of the culture medium.
The data did not allow conclusions about the presence or absence of P. aeruginosa in the water of the sampled reservoirs. Consequently, the results obtained have few bases of support. For more appropriate and definitive conclusions, further and exhaustive studies would be required.
Índice
1. NOTA INTRODUTÓRIA ... 1
ENQUADRAMENTO ... 3
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 7
2.1. DISTRIBUIÇÃO E DISPONIBILIDADE DA ÁGUA NO MUNDO ... 9
2.1.1 Setor agrícola como o maior consumidor de água ... 13
2.2. CONSUMO DE ÁGUA EM PORTUGAL ... 14
2.2.1 Eficiência Hídrica ... 15
2.2.2 Metas de PNUEA até 2020 ... 19
2.3. SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA POTÁVEL ... 20
2.4. SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ÁGUA POTÁVEL ... 22
2.4.1. Descrição geral das operações unitárias de tratamento de água de origem superficial e subterrânea ... 24
2.4.2. Desinfeção pelo cloro ... 27
2.4.3. Aspetos químicos da desinfeção com o cloro ... 27
2.4.4. Parâmetros que influenciam a eficácia da desinfeção da água com cloro ... 31
2.5. SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA POTÁVEL ... 33
2.5.1. Alguns aspetos que influenciam a qualidade da água durante o seu transporte ao longo do sistema de distribuição ... 34
2.6. CONTROLO DA QUALIDADE DE ÁGUA DE ABASTECIMENTO PÚBLICO ... 42
2.7. LEGISLAÇÃO APLICÁVEL ÀS ÁGUAS DE CONSUMO EM PORTUGAL ... 44
2.8. MICROBIOLOGIA DAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA POTÁVEL ... 49
2.8.1. Microrganismos patogénicos emergentes ... 50
2.9. MICRORGANISMOS PATOGÉNICOS DA FAMÍLIA PSEUDOMONADACEAE ... 51
2.10. PSEUDOMONAS AERUGINOSA ... 52
3. APRESENTAÇÃO DA EMPRESA AGERE ... 55
3.1 APRESENTAÇÃO DO LOCAL DE ESTÁGIO ... 57
3.2 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS (ETA) ... 58
3.3 DESCRIÇÃO DO PROCESSO DA ETA ... 59
3.4 REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA ... 60
4.2 MÉTODOS ANALÍTICOS ... 66
4.3 REAGENTES ... 66
4.4 MICRORGANISMO ... 69
4.5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL APLICADO EM AMOSTRAS DE ÁGUA TRATADA, FILTRADA E BRUTA. ... 70
4.5.1 Filtração e incubação ... 70
4.5.2 Controlo de qualidade ... 71
4.5.3 Contagem das colónias ... 73
4.5.4 Testes de confirmação ... 75
4.6 APLICAÇÃO DO MÉTODO EM RESERVATÓRIOS FIM DE LINHA DA REDE DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA DA AGERE. ... 78
4.6.1 Seleção da área de estudo ... 79
4.6.1.1 Procedimento de recolha ... 81
4.6.2 Elaboração e descrição do plano de colheita nos reservatórios ... 81
5. DISCUSSÃO DE RESULTADOS ... 85
5.1 RESULTADOS OBTIDOS NAS AMOSTRAS DE ÁGUA PROVENIENTE DA ETA ... 87
5.2 RESULTADOS OBTIDOS NAS AMOSTRAS DE ÁGUA PROVENIENTES DOS RESERVATÓRIOS ... 87
6. CONCLUSÕES E SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS ... 97
BIBLIOGRAFIA ... 103
ANEXOS ... 107
ANEXO I: NORMA EUROPEIA EN ISO 16266:2008 ... 109
ANEXO II: NSM HPA W6: 2005-‐ “ENUMERATION OF PSEUDOMONAS AERUGINOSA BY MEMBRANE FILTRATION”. ... 131
Lista de tabelas
Tabela 1 -‐ Distribuição global da Água 9 Tabela 2 -‐ Características que um desinfetante deve possuir 26 Tabela 3 -‐ Aspetos positivos e negativos para o método de desinfeção com cloro 27 Tabela 4 -‐ Reações do cloro com impurezas presentes na água 29 Tabela 5 -‐ Descrição das reações da curva da cloração até ao ponto crítico 31 Tabela 6 -‐ Parâmetros que influenciam o processo de desinfeção da água com cloro 32 Tabela 7 -‐ Esquemas-‐tipo de tratamento de águas doces superficiais segundo a legislação
nacional 46
Tabela 8 -‐ Composição do meio de cultura CM00559 Pseudomonas Agar Base para a bactéria P.
aeruginosa 66
Tabela 9 -‐ Composição do C-‐N suplemento Pseudomonas SR0102E utilizado na constituição do
meio de cultura Pseudomonas Agar base 67
Tabela 10 -‐ Composição do meio MCA utilizado na confirmação da P.aeruginosa 68 Tabela 11 -‐ Composição do diluente utilizado na preparação das diluições das amostras de água a
analisar 69
Tabela 12 -‐ Composição do meio sólido de Yeast Extract Agar 69 Tabela 15 -‐ Características dos reservatórios fim de linha do sistema de abastecimento de água
ao concelho de Braga 80
Tabela 16 – Concentração de cloro residual, pH e temperatura das amostras de água colhidas nos
reservatórios de estudo 87
Tabela 17 -‐ Resultados obtidos das amostras de água colhidas à entrada e saída dos reservatórios de S. Mamede, Morreira, Priscos, Lamas de Cima, Ruílhe e Pedralva 90
Lista de figuras
Figura 1 -‐ Disponibilidade da água até 2025 11 Figura 2 -‐ Pressão sobre os recursos hídricos 12 Figura 3 -‐ Aumento da população mundial entre 1900 e 2000, que desencadeia consumo
excessivo de água 24
Figura 4 -‐ Utilização da água no mundo pelos setores agrícola, doméstico e industrial. 25 Figura 5 -‐ Consumo de água em km3/ano da população mundial 26
Figura 6 -‐ Procura da água em Portugal, no conjuntos dos três setores: doméstico, agrícola e
industrial, no início do século XXI 15
Figura 7 -‐ Ineficiência em Portugal no uso da água por setor: urbano, agrícola e industrial 16 Figura 8 -‐ Variação da procura de água entre 2000 e 2009 em Portugal 18 Figura 9 -‐ Variação da ineficiência nacional no uso da água entre 2000 e 2009 18 Figura 10 -‐ Desperdício do uso de água por setor entre 2000 e 2009 em Portugal e, metas
estabelecidas pelo PNUEA até 2020 20
Figura 11 -‐ Sistema de abastecimento de água potável 22 Figura 12 -‐ Esquema-‐tipo de tratamento de água de origem superficial, o processo unitário de
tratamento de água mais frequente está representado com a cor azul mais escuro 23 Figura 13 -‐ Esquema-‐tipo de tratamento de água de origem subterrânea, o processo unitário de
tratamento de água mais frequente está representado com a cor azul mais escuro 24 Figura 14 -‐ Curva da evolução da concentração de cloro residual 30 Figura 15 – Diferentes etapas de formação de biofilme 35
Figura 16 -‐ Esquema de um biofilme 36
Figura 17 -‐ Segmento de uma tubagem da rede de abastecimento de água potável com
deterioração visível. Nas suas paredes interiores, o tubo apresenta incrustações que podem em parte ser explicadas pela interação entre microrganismos e superfícies metálicas 51 Figura 18 -‐ Secção de um tubo retirado de um sistema real de distribuição de água potável 41 Figura 19 -‐ Comparação de duas amostras de água potável para consumo (adaptado de 42 Figura 20 -‐ Contaminação do sistema de distribuição de água potável 50 Figura 21 -‐ Imagens da bactéria P. aeruginosa 52 Figura 22 -‐ Mapa do concelho de Braga, e respetiva representação do sistema de abastecimento
de água ao concelho de Braga 61
Figura 23 -‐ Fotografia do controlo positivo 68 Figura 24 -‐ Fotografia do controlo negativo 69 Figura 25 -‐ Fotografias do controlo branco (esquerda) e do controlo diluente (direita) 70 Figura 26 -‐ Esquema demonstrativo das etapas necessárias para identificar P. aeruginosa 70
Figura 29 -‐ Etapas a seguir para realizar o teste de confirmação de colónias presumíveis de P.
aeruginosa 72
Figura 30 -‐ A fotografia da esquerda apresenta a placa de MCA (Biogerm) e a fotografia da direita
apresenta o teste da oxidase 75
Figura 31 -‐ Ilustração do sistema de abastecimento de água ao concelho de Braga 76 Figura 32 -‐ Esquema representativo do plano elaborado para a colheita das amostras de água
nos reservatórios de estudo 79
Figura 33 -‐ Fotografias das amostras de água dos reservatórios de S. Mamede (em cima) e Lamas
de Cima (em baixo) 86
Figura 34 -‐ Fotografias das amostras de água do reservatório de Priscos 87 Figura 35 -‐ Fotografias das amostras de água do reservatório de Morreira, as amostras colhidas à
entrada (esquerda) e à saída (direito) 87
Figura 36 -‐ Fotografias das amostras de água no reservatório de S. Mamede de Este, amostra colhida à entrada (esquerda) e saída (direita) 88 Figura 37 -‐ Fotografias das amostras de água do reservatório de S. Mamede, com um volume
filtrado de 20 mL (esquerda), 50 ml (centro) e 100 mL (direita) 88 Figura 38 -‐ Fotografias das amostras de água do reservatório de Morreira, com um volume
filtrado de 1,5 L (direita) e 100 mL (esquerda) a uma pressão de 2 bar (fotografia da esquerda) e 3 bar (fotografia da direita) volume filtrado de 1,5 L (esquerda) e 100 mL
(direita), amostras colhidas à saída 89
Figura 39 -‐ Fotografias das amostras de água do reservatório de Priscos, com um volume filtrado de 1,5 L a uma pressão de 2 bar (fotografia da esquerda), amostra colhida à entrada e 3 bar (fotografia da direita) volume filtrado de 1,5 L, amostras colhidas à entrada e à saída 89
Lista de abreviaturas
AdP-‐ Águas de Portugal
APA-‐ Agência Portuguesa do Ambiente
AGERE -‐ Empresa de Águas, Efluentes e Resíduos de Braga
ETA – Estação de Tratamento de Águas
INSAAR-‐ Inventário Nacional de Sistemas de Abastecimento de Água e de Aguas Residuais
IRAR-‐ Instituto Regulador de Águas e Resíduos
PEAASAR-‐ Plano Estratégico de Abastecimento de Água e de Saneamento de Águas Residuais
PNA-‐ Programa Nacional do Ambiente
PNUD-‐ Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento
PNUEA-‐ Programa Nacional do Uso Eficiente da Água
RCM-‐ Resolução do Conselho de Ministros
VMA – Valor Máximo Admissível
HPA-‐ Health Protection Agency
NHS-‐ National Health Service
NSM-‐ National Standard Method
1. Nota introdutória
Sumário
Neste capítulo, pretende-‐se contextualizar o leitor para o tema deste trabalho. Apresentam-‐se também os objetivos gerais da dissertação, bem como o modo como esta está organizada.
Enquadramento
A água pode ser um veículo de transmissão de variados tipos de microrganismos patogénicos, alguns naturais do ambiente aquático e outros introduzidos na água por hospedeiros infetados. A crescente importância de bactérias patogénicas nos sistemas de abastecimento deve-‐se à sua capacidade de adesão à superfície interna de estruturas do sistema de distribuição de água, formando biofilmes que permitem o seu crescimento e proliferação, podendo afetar a qualidade da água e aumentar o risco para a saúde pública. Estima-‐se que mais de 90% dos microrganismos vivem sob a forma de biofilmes (Costerton et al., 1987) e que praticamente não existe nenhuma superfície que não possa ser ou vir a ser colonizada por bactérias (Characklis&Marshall, 1990). A manutenção da qualidade da água ao longo dos sistemas de distribuição de água é um dos principais problemas com que se defrontam as entidades distribuidoras. A presença de quantidades relativamente elevadas de carbono orgânico biodegradável em conjunto com temperaturas elevadas e baixa concentração residual de cloro podem permitir o crescimento de patogénicos oportunistas como P. aeruginosa entre outros microrganismos nocivos, durante a distribuição de água.
P. aeruginosa é uma bactéria oportunista, aeróbia, gram-‐negativa, patogénica para o Homem e com elevada resistência a antibióticos, sendo responsável por um grande número de infeções, de gravidade e localização diversificadas. Para a sua pesquisa e enumeração utilizam-‐se meios de cultura enriquecidos, seletivos e diferenciais. O valor máximo admissível (VMA) deve ser, quando se usar o método dos tubos múltiplos, inferior a 1, ou zero, quando se recorre à técnica das membranas filtrantes. A diretiva 98/83/CE aponta como método de referência a norma EN ISO 12780, podendo os Estados Membros recorrer a outros métodos alternativos, desde que sejam cumpridas as disposições do nº5 do artigo 7º da diretiva. O normativo legal, relativo à qualidade da água para consumo humano, que transpôs para a ordem jurídica
para a água de consumo humano colocada à venda em garrafas ou outros recipientes.
O principal objetivo do presente trabalho centrou-‐se na implementação de um método de pesquisa e enumeração de P. aeruginosa. Tendo em vista, a colocação do protocolo estudado em prática, e em colaboração com a Estação de Tratamento de Água (ETA) da Empresa AGERE, foi elaborado um plano de colheita de amostras de água nos reservatórios da rede de distribuição. Na impossibilidade de realizar colheitas em todos os reservatórios da rede de distribuição, devido à limitação do período de estágio, foram selecionados seis reservatórios terminais. O critério desta seleção baseou-‐se em estudos que têm mostrado que os sistemas de distribuição de água potável são habitat de populações bacterianas complexas, nomeadamente biofilmes de P. aeruginosa. Esses estudos também têm revelado que os biofilme presentes nas superfícies dos sistemas de água são tipicamente resistentes a desinfetantes, como o cloro. Os reservatórios selecionados para o presente estudo foram: S. Mamede Este, Morreira, Priscos, Lamas de Cima, Ruílhe e Pedralva.
Para além da presente nota introdutória, esta dissertação encontra-‐se dividida em 6 capítulos principais. No capítulo 2 é feita uma revisão bibliográfica dos fundamentos teóricos que estão na base do estudo abordado nesta dissertação. Para uma melhor interpretação, este capítulo foi dividido em duas partes. Assim, na 1ª parte são descritas as principais operações unitárias do tratamento de água para consumo em Portugal e a respetiva legislação aplicada. São também abordados aspetos que podem influenciar a qualidade da água para consumo. Na 2ª parte deste capítulo, faz-‐se uma breve referência ao facto da água ser um veículo de transmissão de microrganismos patogénicos, através das redes de distribuição de água potável. Por último, faz-‐se referência a microrganismos patogénicos da família Pseudomonadaceae, abordando com mais pormenor as características de P. aeruginosa.
No capítulo 3, é apresentada a ETA da AGERE, entidade onde foi desenvolvido o presente trabalho.
No capítulo 4, é apresentado o protocolo utilizado no trabalho laboratorial, sendo descrito o método de filtração por membranas baseado no HPA NSM w6: 2005-‐ “Enumeration of Pseudomonas aeruginosa by membrane filtration”, fundamentado na Norma Europeia EN ISO 16266: 2008. Para avaliar o funcionamento do método, foram testadas amostras de água tratada, filtrada e bruta proveniente do rio Cávado. É ainda descrita a aplicação do método nos reservatórios fim de linha da rede de distribuição da AGERE/EM.
A discussão dos resultados obtidos, relativos às amostras de água colhidas nos reservatórios selecionados para o presente estudo são apresentados no capítulo 5.
No capítulo 6 apresentam-‐se as conclusões gerais do presente estudo, bem como as recomendações futuras para um melhor desempenho do protocolo laboratorial utilizado, de forma a poder-‐se concluir quanto à presença ou ausência de P. aeruginosa.
2. Revisão Bibliográfica
Sumário
Neste capítulo é feita a revisão bibliográfica dos fundamentos teóricos subjacentes ao estudo abordado nesta dissertação. Este capítulo é apresentado em duas partes:
1ª Parte:
2.1 Distribuição e disponibilidade da água no mundo 2.2 Consumo da água em Portugal
2.3 Sistemas de abastecimento de água potável 2.4 Sistemas de tratamento de água potável 2.5 Sistemas de distribuição de água potável 2.6 Controlo de água de abastecimento público
2.7 Legislação aplicável às águas de consumo em Portugal 2ª Parte:
2.8 Microbiologia das redes de distribuição de água potável 2.9 Microrganismos patogénicos da família Pseudomonadaceae 2.10 Pseudomonas aeruginosa
2.1. Distribuição e disponibilidade da água no mundo
Nenhuma forma de vida, animal ou vegetal, é possível sem água, razão porque esta é considerada um recurso de primeira necessidade. Sendo verdade que as primeiras comunidades humanas da história se organizavam para viver nas proximidades dos cursos de água, também não existem dúvidas que a água continua a constituir um dos fatores mais importantes para o progresso das sociedades contemporâneas.
A água é um recurso insubstituível num elevado número de atividades humanas, sendo simultaneamente uma componente essencial dos ecossistemas naturais. Caracterizada por ser um bem ao qual é atribuído valor ecológico, social e económico, a água pode estar na origem de conflitos por se encontrar desigualmente distribuída na superfície terrestre (Rodrigues et al., 2009). A Tabela 1 representa a distribuição da água na superfície terrestre.
Tabela 1 -‐ Distribuição global da Água (Rodrigues et al., 2009).
Distribuição global da água (%)
Água doce superficial 0,0101
Água doce subterrânea (a menos 800m de profundidade) 0,3050
Água doce profunda (a mais de 800m) 0,3000
Água solidificada (calotes polares) 2,3000
Água salgada 97,0849
0,7 % distribui-‐se por lagos, rios, lençóis subterrâneos e atmosfera. Ao contrário do petróleo, a água é um recurso infinitamente renovável seguindo um ciclo natural: a água da chuva cai proveniente das nuvens, regressa ao mar salgado através das correntes dos rios de água doce, para voltar depois a evaporar-‐se e a formar nuvens. Este ciclo pode explicar o motivo pelo qual não se pode dizer que a água está a acabar, mas as reservas disponíveis são, de facto, limitadas. O sistema hidrológico do planeta Terra bombeia e transfere anualmente para o solo aproximadamente 44000 Km3 de água, o que equivale
a 6900 m3/habitante do planeta (PNUD, 2006). Segundo Ferreira et al, (2010), as
disponibilidades hídricas e as possibilidades de usos de água não se limitam nem se esgotam no ciclo hidrológico, mas dependem da conjetura ecológica e económica e, assim, os usos múltiplos da água são, simultaneamente, qualitativos e quantitativos e obrigam a uma gestão sustentada e a uma partilha justa e equitativa dos seus benefícios.
A 6ª Expo Conferência da Água, foi palco privilegiado para a troca de experiências entre profissionais de diferentes países, potenciando uma visão global do sector e do mercado da água. O especialista Carlos Fernández-‐ Jáuregui, diretor da Wasa-‐GN-‐ Water Assessment & Advisory Global Network, alertou para as disparidades hídricas de diferentes países do mundo, segundo o especialista a distribuição do sector é essencial, defendeu o perito que está a reunir quórum no sentido de constituir uma Agência Mundial da Água, sob a alçada das Nações Unidas (Jornal água & ambiente, Janeiro 2012).
Rodrigues et al. (2009) (citado por Santos (2011)) afirma que nos últimos 50 anos a população mundial conseguiu reduzir as reservas globais de água em cerca de 62,7%. Na América do Sul essa redução chega a 73% e no continente africano a 75%. Esta situação é provocada pela extração de água dos aquíferos com maior rapidez do que a sua recarga pela chuva.
Os efeitos da extração excessiva de água podem ser observados nas secas, cada vez mais frequentes e prolongadas, na erosão dos solos e na desertificação dos ecossistemas, factos que assolam diversos países. A razão procura/oferta relativa à água tem vindo a aumentar de forma exponencial. A crescente procura, comparativamente à oferta cada vez menor, de água doce tem sido um tema importante para a sociedade em geral (PNUD, 2006).
A figura 1 mostra a disponibilidade da água até 2025 nos países desenvolvidos, países em desenvolvimento húmidos e países em desenvolvimento áridos.
Figura 1 -‐ Disponibilidade da água até 2025 (PNUEA, 2006).
Tomando o ano de 1950 como marco, a distribuição do crescimento global da população tem vindo a modificar, de forma acentuada, as disponibilidades de água per capita. Enquanto as reservas estabilizaram nos países ricos, na década de 70, nos países em desenvolvimento as reservas continuam a diminuir, e em particular nos em desenvolvimento de clima árido (PNUD, 2006). O ritmo a que esse declínio tem vindo a registar-‐se está bem patente nas atuais previsões de evolução futura. Segundo o PNUD, por volta do ano 2025, mais de 3 milhões de pessoas poderão viver em países sujeitos a pressão sobre os recursos hídricos e 14 países irão passar de uma situação de pressão sobre os recursos hídricos para uma de escassez efetiva. As figuras 2 e 3 mostram que a distribuição de água não é igual em todo o mundo. O problema da carência de água tem um maior impacte em África e no continente asiático, no entanto, este problema afeta já o desenvolvimento industrial e socio-‐ económico em todas as partes do mundo, incluindo China, Índia e Indonésia (PNUD, 2006).
Figura 2 -‐ Pressão sobre os recursos hídricos (PNUD,2006).
O PNUD considera que uma disponibilidade inferior a 1000 m3 /pessoa ano
representa uma situação de escassez de água e, abaixo dos 500 m3 equivale a
escassez absoluta. Cerca de 700 milhões de pessoas, oriundas de 43 países, vivem abaixo do limiar mínimo que define a situação de falta de água. Desde há um século, pelo menos, que o consumo de água tem vindo a crescer a um ritmo muito mais rápido do que a população e, esta tendência mantem-‐se. Nos últimos cem anos, a população quadruplicou, enquanto o consumo de água cresceu sete vezes. À medida que o mundo vai enriquecendo, também se vai tornando mais sequioso de água. A figura 3 representa a evolução da população mundial entre 1900 e 2000, e o respetivo consumo de água resultante da referida evolução (PNUEA, 2006). Os padrões de consumo também se alteraram, em 1900, a atividade industrial utilizava em média 6% das reservas de águas mundiais. Hoje utiliza quatro vezes mais. Durante o mesmo período de tempo, a percentagem de água consumida pelos municípios triplicou, atingindo os 9% (PNUEA, 2006).
2.1.1 Setor agrícola como o maior consumidor de água
Durante o século XX, nos países em desenvolvimento a agricultura absorveu mais de 80 % do consumo de água e, os restantes 20 % foram distribuídos pelo setor doméstico e setor industrial (PNUD, 2006). A figura 4 compara a utilização da água no mundo pelos países de elevado rendimento e países em desenvolvimento entre 1998 e 2002.
De acordo com o historial do uso da água, o Homem fez uso desta principalmente para a agricultura. Nos dias de hoje, a agricultura continua a ser a maior consumidora de água na maior parte das regiões do mundo, pelo que caberá ao setor agrícola enfrentar o desafio da pressão dos recursos hídricos.
Em termos de futuro, prevê-‐se que o padrão de consumo de água continuará a mudar. Tendo em conta o ritmo de urbanização e o crescimento da produção que continuará a ganhar terreno, a procura da água por parte da indústria e dos municípios irá continuar a aumentar. Ao mesmo tempo, o crescimento da população e dos rendimentos estimularão a procura de água para a irrigação, a fim de satisfazer as necessidades de produção alimentar. A figura 5 mostra o consumo de água em km3/ ano em cada setor, desde 1900 até
2000, prevendo o consumo até 2025, registando-‐se o maior consumo de água no setor agrícola (PNUD, 2006).
Figura 4 -‐ Utilização da água no mundo pelos setores agrícola, doméstico e industrial.
Segundo o PNUD, em 2025 haverá perto de 8 mil milhões de pessoas no mundo, registando-‐se uma taxa de crescimento nos países desenvolvidos de 79 % para 82 %. Em 2025, os sistemas agrícolas mundiais terão de alimentar mais de 2,4 mil milhões de pessoas. Esta tendência representa um aumento nas captações de água nos países em desenvolvimento (PNUD, 2006).
Perante esta realidade, é inevitável colocar algumas questões com implicações profundas para o desenvolvimento humano. Com base nos dados do PNUD, no mundo atual existem cerca de 800 milhões de pessoas desnutridas, a questão que se impõe, é como conseguirá o mundo alimentar mais 2,4 mil milhões de pessoas no ano de 2025, com base nos recursos hídricos que já hoje estão em crise profunda.
2.2. Consumo de água em Portugal
Segundo a APA, baseada em dados do PNA (2002) Portugal iniciou o século XXI com uma procura anual de água no território continental estimada em cerca de 7.500 milhões m3, no conjunto dos três setores: doméstico, agrícola e
industrial. O setor agrícola é, em termos de volume, o maior consumidor (>80 %). Em termos de custos de abastecimento, o setor doméstico é o mais representativo, uma vez que a água para consumo humano requer tratamento prévio (APA, 2012). A figura 6, apresenta a procura de água por setor no início do século XXI a nível nacional, bem como os custos associados (PNA, 2002).
Figura 5 -‐ Consumo de água em km3/ano da população mundial
Figura 6 -‐ Procura da água em Portugal, no conjuntos dos três setores: doméstico, agrícola e industrial, no início do século XXI (PNA, 2002).
2.2.1 Eficiência Hídrica
O PNUEA visa o uso eficiente da água, cujas linhas orientadoras resultam de um importante esforço interministerial e interdepartamental. Tem como principal objetivo a promoção do uso eficiente da água em Portugal, especialmente nos setores doméstico, agrícola e industrial, contribuindo para minimizar os riscos de escassez hídrica e para melhorar as condições ambientais, sem pôr em causa a qualidade da vida das populações, bem como o desenvolvimento socioeconómico do país.
A realidade não deixa dúvidas quanto à importância que a água tem na sociedade enquanto recurso natural e económico:
ü É um recurso limitado, tornando-‐se necessário conserva-‐lo e geri-‐lo com preocupações ambientais.
ü Corresponde a um interesse económico a nível nacional, ou seja, desperdícios de água representam gastos para o país com um valor muito relevante.
ü Corresponde a um interesse económico a nível das empresas, a água é, em muitos sectores, um importante fator de produção.
ü Constitui uma matéria importante em termos de legislação nacional e comunitária, é uma das áreas com crescente preocupação ambiental onde têm sido incorporadas um número significativo de leis em vigor.
O PNUEA, baseado em informação cedida pela APA e pelo Ministério da Agricultura do Mar, do Ambiente e do Território, elaborou um estudo subordinado ao lema “Água com Futuro”, tendo como principal objetivo implementar um plano que garanta uma melhor gestão da água, adquada aos conhecimentos técnicos do presente e com uma atitude responsável de prevenção face ao futuro. Os autores do referido estudo afirmam que nem toda a água captada é realmente aproveitada, uma vez que existe uma parcela importante de desperdício associada: perdas no sistema de armazenamento, transporte e distribuição; uso ineficiênte da água para os fins previstos. A figura 7, representa o desperdício nacional no uso da água por setor, relativo a perdas no sistema de armazenamento, transporte e distribuição, mostrando também o cálculo que traduz a percentagem da eficiência de utilização da água e o desperdício da mesma (PNUEA, 2012).
Figura 7 -‐ Ineficiência em Portugal no uso da água por setor: urbano, agrícola e industrial (PNA, 2002).
Foi selecionado o mesmo indicador de eficiência de utilização da água para todos os setores considerados, tornando direta e transparente a comparação entre metas e resultados obtidos. A eficiência relativa de utilização da água e o desperdício relativo são calculados da seguinte forma:
Eficiência de utilização da água (%) = consumo útil/Procura efetiva * 100 Desperdício (%) = 100 – Eficiência (%)
Onde,
a eficiência de utilização da água mede até que ponto a água captada da natureza é utilizada de modo otimizado para a produção com eficiência do serviço desejado;
o consumo útil corresponde ao consumo mínimo necessário num determinado setor para garantir a eficácia da utilização correspondente a um referencial específico para essa utilização;
a procura efetiva corresponde ao volume efetivamente utilizado, sendo naturalmente igual ao consumo útil.
Quanto mais próximo estiver a procura efetiva do consumo útil, mais próximo se está dos 100% de eficiência de utilização da água, situação naturalmente desejável mas irrealista.
O consumo útil e a procura efetiva expressam-‐se nas mesmas unidades e são referentes ao mesmo período de tempo (exemplo o ano).
O PNUEA diz que a procura total de água reduziu-‐se significativamente entre 2000 e 2009 em cerca de 43 %. Diversas entidades gestoras de distribuição de água de abastecimento no setor urbano fizeram um esforço considerável para reduzir as perdas nos sistemas de transporte e distribuição. A figura 8 mostra a procura nacional de água por setor entre 2000 e 2009 e, apresenta também a procura relativa de água no mesmo período (PNA,2002 e PNA, 2010).
Figura 8 -‐ Variação da procura de água entre 2000 e 2009 em Portugal(PNA 2002 e PNA 2010).
A redução de consumo mais significativa verificou-‐se no setor agrícola, revelando ser o maior consumidor de água. Esta redução deveu-‐se a uma conjugação de fatores relacionados, por um lado com a conjuntura nacional, que conduziu a uma redução das áreas regadas no primeiro decénio do século, sobretudo no norte e centro do país e, por outro lado, ao aumento da eficiência do uso da água, tanto na componente relativa à aplicação da água de rega nas parcelas. A seca que se registou entre 2004 e 2006 contribuiu também para uma redução temporária das áreas regadas (PNUEA, 2012).
A aplicação de algumas medidas nos vários setores proporcionou a melhoria da eficiência do uso da água. A ineficiência associada às perdas no sistema de adução e distribuição, a mais facilmente contabilizada, foi mais significativa no setor urbano. A figura 9 apresenta a ineficiência/desperdício nacional no uso da água por setor, relativas às perdas no armazenamento, transporte e distribuição (PNUEA, 2012).
Figura 9 -‐ Variação da ineficiência nacional no uso da água entre 2000 e 2009 (PNA,2002 e PNA, 2010).
Apesar do aumento verificado na eficiência de utilização da água, existe ainda uma parcela importante de desperdício, associada a ineficiência de usos e perdas, continuando a exigir oportunidades para uma melhoria significativa do consumo da água em todos os setores, com impactes ambientais, sociais e económicos (PNUEA, 2012).
A ineficiência do uso da água é especialmente gravosa em períodos de escassez hídrica. Portugal atravessou já vários períodos de seca, sendo a mais recente a que se registou em 2004/2005 (PNA, 2010). Além da dimensão social inerente à vivência da seca pelas populações e setores produtivos diretamente afetados, uma seca pode representar um forte impacto económico. O montante global dos custos setoriais da seca de 2005 ascendeu a 286 205 800€ (PNUEA, 2012).
2.2.2 Metas de PNUEA até 2020
Em 2000 as estimativas (PNA, 2002) apontavam para um desperdício no uso de água em cada setor abrangido pelo PNUEA de: 40 % no setor agrícola, 30 % na indústria e 40 % no urbano. Com base nestes dados, a RCM nº113 estipulou metas a alcançar pelo PNUEA para o desperdício de água por setor aplicáveis numa execução de 10 anos: 20 % para o setor urbano; 35 % para o setor agrícola e 15 % para o industrial. Ou seja, pretendia-‐se alcançar a eficiência de uso de 80 %, 65 % e 85 % para os setores urbano, agrícola e industrial, respetivamente. Numa fase inicial, são essas as metas que se admitem atingir até 2020 (PNEUA, 2012). Contudo, a melhoria observada para os diferentes setores levantam a possibilidade de se estipular objetivos mais exigentes para 2020. A Comissão de Implementação e Acompanhamento, que irá efetuar a governação do PNUEA, terá como primeiro objetivo efetuar o diagnóstico da evolução da eficiência do uso da água observado nos setores abrangidos pelo PNUEA ao longo da última década, incluindo a identificação dos fatores que contribuíram para essa melhoria. Face às conclusões obtidas, as metas serão revistas e ajustadas à realidade atual. Para o efeito, far-‐se-‐á ainda o cruzamento com objetivos
metas serão continuamente revistas ao longo da implementação do PNUEA. A figura 10 apresenta o desperdício nacional no uso da água por setor entre 2000 e 2009 e mostra também as metas do PNUEA até 2020 (APA, 2012).
Figura 10 -‐ Desperdício do uso de água por setor entre 2000 e 2009 em Portugal e, metas estabelecidas pelo PNUEA até 2020 (APA,2012).
Torna-‐se evidente que a água é um fator essencial para o desenvolvimento socioeconómico do país e, como tal, deve ser encarada como um recurso estratégico e estruturante, compreendendo que este recurso natural não só deve ser gerido como uma das linhas orientadoras da política de gestão da água, como também ser usado de forma eficiente e racional.
2.3. Sistemas de abastecimento de água potável
Nenhuma comunidade pode viver ou evoluir sem um abastecimento adequado de água que permita aos seus habitantes viver de um modo saudável e confortável, e que contribua para o desenvolvimento da sua economia. Esta noção de evolução não pode ser concebida sem, simultaneamente, se considerar a sua salubridade. Além do abastecimento em quantidade suficiente, é requisito essencial que a água seja saudável e pura, uma vez que também é o veículo mais comum e importante na transmissão de doenças (Chaves, 1998).
