Desafios para o Controle da Água Potável: do Manancial ao Consumidor

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Desafios para o Controle da Água

Potável: do Manancial ao

Comitê de Gerenciamento da Bacia Hidrográfica do Alto Rio Jacuí - COAJU

III Seminário Estadual sobre os Usos Múltiplos da Água

Erechim, 30 de julho de 2010

Consumidor

Antônio Domingues Benetti IPH - UFRGS

1. Introdução Epidemias de cólera e febre tifóide eram comuns nas principais cidades do mundo Londres, Paris, Berlim,

2

Nova York até início dos anos 1900.

Prof. Antônio D. Benetti 3

Médico inglês John Snow, em 1854, foi o primeiro a comprovar a relação entre água contaminada e doenças infecciosas, durante epidemia de cólera em Londres, com 10.000 mortos.

• 1861: Louis Pasteur mostra que microorganismos não nascem por geração espontânea.

• 1880: Karl Eberth isola Salmonella typhosa, bactéria responsável pela febre tifóide.

• 1883: Robert Koch isola Vibrio cholera, bactéria responsável pelo cólera.

As primeiras técnicas de tratamento de água foram: • Filtração lenta: inicialmente tinha o objetivo de clarificar

águas turvas, mas observou-se que é capaz de remover microrganismos patogênicos: Ex: 1892, epidemia de cólera em Hamburgo e Altona, Alemanha

• Desinfecção com cloro: 1908, Chicago e Jersey City

1945 85% d á t d l d EUA

1945: 85% da água estava sendo clorada nos EUA

Controle da transmissão de doenças por microrganismos patogênicos continua a ser objetivo principal do tratamento de água para consumo humano

1950 – 1960: Introdução de Compostos Químicos Sintéticos

Prof. Antônio D. Benetti 6 no Ambiente – 70.000 de uso diário

Patogênicos: resposta rápida 24 – 48 horas

Contaminantes químicos: efeitos de médio (1 – 5 anos) e longo prazo (> 10 anos)

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Entre 15 avanços científicos, leitores da Revista Britânica de Medicina elegeram “Distribuição de Água Potável e Coleta de Esgotos Sanitários” como aquele de maior impacto na melhoria da Saúde Pública.

Seguiram se: descoberta de antibióticos anestesia

Prof. Antônio D. Benetti 7 Seguiram-se: descoberta de antibióticos, anestesia, introdução de vacinas e descoberta da estrutura do DNA.

Prof. Antônio D. Benetti 8 Banheiro em Dhaka, Bangladesh

Principais Aspectos de Saúde Relacionadas a Água para Consumo Humano

1 – Doenças Infecciosas 2 - Câncer

Prof. Antônio D. Benetti 9 3 – Compostos Perturbadores Endócrinos e

de Fertilidade

4 – Toxicidade de Compostos Orgânicos e Inorgânicos

1 - Doenças Infecciosas

Vírus: 0,01 – 0,1 µm

Bactérias: 0,5 – 1,0 µm

Bactérias: 0,5 1,0 µm

Protozoários: 5 – 100 µm

Helmintos: > 100 µm

1 – Doenças Infecciosas Vírus: 0,01 – 0,1 µm Bactérias: 0,5 – 1,0 µm Protozoários: 5 – 100 µm Helmintos: > 100 µm

Organismos patogênicos associados a água

Tipo Organismos

Bactérias

Acinetobacter, Aeromonas, Bacillus, Burkholderia pseudomallei, Campylobacter, Escherichia coli pathogenic stains, Helicobacter pylori, Klebsiella, Legionella, Mycobacterium, Pseudomonas aeruginosa,

Salmonella, Shigella, Staphylococcus aureus, Tsukamurella, Vibrio, Yersinia

Virus Adenoviruses, Astroviruses, Caliciviruses, Enteroviruses, _{Hepatitis A e E, Rotaviruses}_{and orthoreoviruses}

Protozoários

Acanthamoeba, Balantidium coli, Cryptosporidium, ciclospora cayetanensis, Entamoeba histolytica, Giardia

intestinalis, Isospora belli, Microsporidia, Naegleria fowleri, Toxoplasma gondii

Helmintos

Dracunculus medinensis, Fasciola hepatica, Ascaris lumbricoides, Enterobius vermiculari, Taenia saginata, Taenia solium, Trichuris trichiura

Cianobactérias

Anabaena spp, Anabaenopsis millenii, Aphanizomenon spp, Cilindropermum spp., Lyngbya spp., Microcystis spp., Nodularia spp., Nostoc spp., Oscillatoria spp., Planktothrix spp., Raphidiopsis curvata, Umezakia natans

Doenças Infecciosas

Cryptosporidium parvum

foi responsável por eclosão de epidemia na cidade de Milwaukee, Wisconsin, EUA, 1993

400 mil pessoas doentes

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Cianobactérias

Comuns em ambientes eutrofizados – N e P

Esgotos domésticos Drenagem urbana Águas residuárias industriais Drenagem agrícola

Eutrofização

Florações de Algas e Cianobactérias

Metabólitos: 2-MIB e Geosmina

Gosto e Odor na Água Terra e Mofo

Cianobactérias podem produzir: 1 – Toxinas: Neurotoxinas; Hepatoxinas; Dermatoxinas 2- Compostos que causam gosto e odor na água:

Geosmina e 2-Metilisoborneol (2-MIB)

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Microcystis spp. Cylindrospermum spp.

Lago Guaíba durante episódio de floração de cianobactérias Floração de cianobactérias tóxicas no

lago Tai, China, 2008

Interrupção no abastecimento de água de 4 milhões de pessoas

2 - Câncer

Organização Mundial da Saúde

Associação Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC)

Grupo Carcinogenicidade

1 Carcinogênico em humanos

2A Provável carcinogênico em humanos 2B Possível carcinogênico em humanos 3 Não classificado como carcinogênico 4 Provável não carcinogênico para humanos

Câncer

Exemplos:

Grupo 1: Arsênico, Asbestos, Cromo, Benzeno, Dioxina Grupo 2A: Acrilamida, Tetracloroetileno, Bifenilas

Policloradas (PCBs), Hidrocarbonetos

Prof. Antônio D. Benetti 18 Policíclicos Aromáticos (PAHs)

Grupo 2B: Diclorometano, Heptacloro, Toxafeno

Estabelecimento de concentrações máximas permissíveis na água baseado em análise de risco de aquisição de câncer.

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3- Compostos Perturbadores Endócrinos e de

Fertilidade

Compostos de origem natural e sintético que interferem com o sistema endócrino de animais e humanos.

Prof. Antônio D. Benetti 19 Causam mudanças sexuais e má formação em peixes e outros organismos aquáticos.

Com relação a humanos, encontra-se em investigação.

3- Compostos Perturbadores Endócrinos e de

Fertilidade

Comissão Européia

Categoria 1 194 substâncias com clara evidência de serem

Prof. Antônio D. Benetti 20 Categoria 1 – 194 substâncias com clara evidência de serem

Perturbadores Endócrinos

Ex: 4-nonilfenol, estradiol, etinilestradiol Categoria 2 – 125 substâncias potenciais

3- Compostos Perturbadores Endócrinos e de Fertilidade

3- Compostos Perturbadores Endócrinos e de

Fertilidade

Monitoramento de nonilfenol em mananciais da RMBH e RMSP

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4 – Toxicidade de Compostos Orgânicos e Inorgânicos

Inorgânicos: Naturais ou Antropogênicos

Arsênico

Prof. Antônio D. Benetti 26 Metais Pesados: Cromo, Chumbo, Cádmio,

Mercúrio Nitrato, Nitrito

Fluoreto

4 – Toxicidade de Compostos Orgânicos e Inorgânicos

Orgânicos:

Pesticidas e herbicidas: 2,4-D, Paration

Prof. Antônio D. Benetti 27 Derivados do petróleo: gasolina, diesel

Solventes orgânicos clorados: Tetracloroetileno (TCE) Toxinas de cianobactérias: microcistinas, saxitoxina

Agrotóxicos

28 Efluentes Industriais

Animais Confinados

Contaminação por Fluoreto

Prof. Antônio D. Benetti 29 Arsênico na água

Contaminação por Arsênico

Contaminação com Mercúrio

Prof. Antônio D. Benetti 30 Toxicidade do Arsênico

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Contaminação com Derivados de Petróleo - BTEX

Qualidade da Água para Consumo Humano Visão Integrada

1 – Proteção da Bacia Hidrográfica

ç g

2 - Tratamento da Água

3 - Sistema de Distribuição de Água 4 - Instalações prediais

Proteção da Bacia Hidrográfica Qualidade da água ⇒ reflete

• Características naturais: Geologia, Clima, Vegetação

• Uso do solo:

Florestas, Agropecuária, Indústrias, Cidades • Técnicas de controle:

Tratamento das fontes pontuais de poluição Usos de boas práticas nas fontes difusas

Bacia Hidrográfica

34 (von Sperling, 2005)

Prof. Antônio D. Benetti 35 Favela em São Paulo _{Urbanização no deserto, Nevada, EUA}

Ocupação Irregular de Solo Urbano, Reservatório Guarapiranga, SP

Prof. Antônio D. Benetti 36 Poluição Difusa por Fósforo

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Controle da Poluição Pontual - ETE

Prof. Antônio D. Benetti 37 Controle da Poluição Difusa Boas Práticas de Manejo

1975 2007 2025 1 Tokyo (Japão) 26,6 35,7 36,4 2 New York – Newwark (USA) 15,9 19,0 20,6 3 Ciudad de México (México) 10,7 19,0 21,0 4 Mumbai (Índia) 7,1 19,0 26,4 5 São Paulo (Brasil) 9,6 18,8 21,4 6 Delhi (Índia) 4,4 15,9 22,5 7 Shangai (China) 7,3 15,0 19,4 8 Calcutta (Índia) 7,9 14,8 20,6 População (milhões) Aglomerações urbanas Ordem

Prof. Antônio D. Benetti 38 8 Calcutta (Índia) 7,9 14,8 20,6 9 Dhaka (Bangladesh) 2,2 13,5 22,0 10 Buenos Aires (Argentina) 8,7 12,8 13,8 11 Los Angeles-Long Beach (USA) 8,9 12,5 13,7 12 Karachi (Paquistão) 4,0 12,1 19,1 13 Cairo (Egito) 6,4 11,9 15,6 14 Rio de Janeiro (Brasil) 7,6 11,7 13,4 15 Osaka-Kobe (Japão) 9,8 11,3 11,4 16 Beijing (China) 6,0 11,1 14,5 17 Manila (Filipinas) 5,0 11,1 14,8 18 Moscow (Rússia) 7,6 10,5 10,5 19 Istanbul (Turquia) 3,6 10,1 12,1 Cidades com mais de 10 milhões de Habitantes

39 Manancial de água protegido

Cidade de New York

Manancial de água não protegido Cidade de Porto Alegre

Tratamento de Água

Manancial com nível de proteção ideal

Prof. Antônio D. Benetti 42 A realidade

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(Di Bernardo D t

Prof. Antônio D. Benetti 43 e Dantas, 2005)

Tratamento de Água(Escassez)

Embarcação trazendo água emergencial para Barcelona

Prof. Antônio D. Benetti 44 Reservatório de suprimento

de água de Barcelona

Reações entre compostos adicionados a água e compostos presentes na água bruta

Sais de Alumínio são adicionados para remoção de colóides da água. Controle adequado para manter residuais de Al na água potável baixos

Acidente

Á

Prof. Antônio D. Benetti 46 1988 – Estação de Tratamento de Água da Cidade de Cornwell, Inglaterra Bomba dosadora acionou solução concentrada de Sulfato de Alumínio Concentração de Alumínio milhares de vezes superior ao limite seguro chegou as torneiras dos consumidores.

Irritações aparelho digestivo, alergias, úlceras, garganta

Prof. Antônio D. Benetti 47 Morte de peixes por asfixia, Rio dos Sinos, RS, 2006

Floculantes a base de Acrilamida são algumas vezes usado no tratamento de água.

Acrilamida é uma neurotoxina e causa danos a função reprodutiva.

Ratos: tumores de variados tipos

IARC – Grupo 2A Provável carcinogênico em humanos Guia da OMS: < 0,5 µg/L

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Cor, Gosto e Odor

H2S, Fe+2, Mn+2

Formados em ambientes anóxicos, típicos de hipolímnio de reservatórios

Prof. Antônio D. Benetti 49 2 2 2 . anaer . bact 2 4 S HO CO SO orgânica Matéria + −⎯⎯⎯⎯⎯→ −+ + − + −₊ _↔ HS H S2 S H H HS−+ +↔ 2

Gás com odor de ovo podre

Fe+2_{e Mn}+2_{são oxidados}

a Fe+3_{e Mn}+4_{: precipitam}

da água

Reações entre Desinfetantes e Compostos Presentes na Água de Abastecimento Sub-produtos da Desinfecção

1 – Cloro:

Trihalometanos (THM) - Clorofórmio, Bromofórmio, ... Ácidos Haloacéticos (HAA) – Monocloroacetato, ...

2 – Ozônio:

Bromato, formaldeído, acetaldeído, ... 3 – Dióxido de Cloro:

Íons clorito e clorato 4 – Cloroaminação:

Cloreto cianogênico

Sistema de Distribuição de Água Potável

Prof. Antônio D. Benetti 51 Reator no qual ocorrem processos físicos, químicos e biológicos

(Duguet et al., 1995)

 Corrosão

 Formação de biofilmes

 Deterioração de revestimentos internos  Efeitos de reservação

 Permeabilidade das canalizações a difusão de contaminantes externos

Prof. Antônio D. Benetti 52 Matéria Orgânica Dissolvida – formação de biofilmes nas canalizações

Prof. Antônio D. Benetti 53 Corrosão de canalização Biofilme formado em canalização de

ferro galvanizado

Prof. Antônio D. Benetti 54 Manganês precipitado em rede de distribuição de água potável

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Instalações Prediais de Água Potável

Corrosão de metais e ligas

Chumbo, cobre, ferro galvanizado, zinco Microorganismos

Prof. Antônio D. Benetti 55 Legionella pneumophila – Doença do Legionário,

broncopneumonia;

canalizações e reservatórios de água quente Fibras em canalizações de Asbestos

Reservatórios desprotegidos – sujeitos a contaminação

Prof. Antônio D. Benetti 56 Reservatório de Água Contaminado

Conceito de Múltiplas Barreiras 1 – Proteção da Fonte de Abastecimento de Água 2 – Processos de Tratamento de Água

3 – Desinfecção da Água – última barreira contra patogênicos

Segurança na Qualidade da Água Potável

Prof. Antônio D. Benetti 57 4 – Sistema de Distribuição de Água – manutenção adequada para

evitar a degradação da água potável

5 – Monitoramento e Segurança – proteção contra atos intencionais de degradação da qualidade da água

6 – Educação – preservação de mananciais; manutenção das instalações prediais; valor da água potável

O meio mais efetivo de garantir a segurança da água é através da avaliação compreensiva de todos os riscos capazes de causar degradação da qualidade da água potável. Esta avaliação deve englobar todas as etapas do suprimento de água, desde a bacia hidrográfica até o consumidor Uma vez identificados os riscos

Prof. Antônio D. Benetti 58 Plano de Segurança da Água

hidrográfica até o consumidor. Uma vez identificados os riscos, devem ser planejados meios de minimizá-los e caso ocorram, neutralizá-los. Este enfoque é denominado de

Water Safety Plan

Muito Obrigado! benetti@iph.ufrgs.br