Qualidade da Água e Saúde Pública. Análise sanitária de águas

Qualidade da Água e Saúde Pública

Análise sanitária de águas

(Water quality and Public Health – Sanitary analysis of waters)

Microbiologia 2016 Cristina Viegas

Principais doenças de origem microbiana difundidas através de águas contaminadas (major waterborne diseases and water-related dieases)

Fontes de contaminação principais : esgotos / águas residuais deficientemente ou não tratadas; fezes de aves, animais, etc.; desinfeção ineficente ou inexistente das águas de consumo; más práticas sanitárias.

Doença Microrganismo Causa da doença Origem

(disease) (microorganism) (pathogenesis) (source of microorganisms)

Bactérias

Cólera (cholera) Vibrio cholerae Enterotoxina .Ingestão água contaminada

Febre tifóide (typhoid fever) Salmonella typhi Enterotoxinas, septicémia .Consumo de alimentos

Gastroenterites Campylobacter jejuni Invasão da mucosa intestinal crus lavados com água

Escherichia coli O157:H7 contaminada

(estirpe enterotoxigénica) .Gelo contaminado

(Salmonelose) Salmonella spp. Invasão do intestino; enterotoxina .Condições sanitárias e de

Disenteria bacilar Shigella sp. Endotoxina, enterotoxina higienedeficientes

Pneumonia Legionella pneumophila Invasão do pulmão .Contacto com aerossóis

(serotipo 1) contaminados (rega; aparelhos ar condicionado; acumuladores eléctricos para aquecimento de água; piscinas aquecidas)

Protozoários (protozoa)

Disenteria Entamoeba histolytica Infeção intestino .ingestão água contaminada

Infecção intestinal Giardia lamblia

Cryptosporidium parvum Virus

Hepatite infecciosa Virus hepatite A .Ingestão de água

conta-Poliomielite Poliovírus minada; alimentos crus;

Cistos de Giardia

(IMUNOFLUORESCÊNCIA)

(http://www.epa.gov/nerlcwww/gda_seq1.htm)

Giardia lamblia (synonimous: Giardia intestinalis)

- Infects humans

- Most frequent parasite in cats, dogs, birds, bovine and ovine catle

1ifegoeson.wordpress.com en.wikipedia.org (cysts germinate) trophozoite can attach to the intestinal wall , with or without symptoms

Doenças infecciosas transmitidas através da água

⇒

riscos para a Saúde Pública

3. Monitorização da qualidade das águas de abastecimento

(realizada em rotina; regulamentado em directivas europeias transcritas para a lei nacional / Diário da República)

(sanitary analysis of water)

1. Tratamento dos efluentes orgânicos – tratamento físico-químico + biológico

(reduz compostos orgânicos e inorgânicos a níveis que já não permitem o

crescimento microbiano; elimina grande parte dos microrganismos patogénicos; e, reduz concentração de compostos tóxicos)

(domestic / municipal wastewater treatment processes; physico-chemical and biological treatments)

2. Purificação da água para consumo humano

(drinking water purification treatment)

⇒

⇒

⇒

⇒

Efeito da purificação da água na incidência de febre tifóide

PURIFICAÇÃO DA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO

(water purification)

Tratamento com cloro (chlorination):

Cl₂ (gas) Cl₂ + H₂O HOCl + HCl Hipoclorito de sódio ou cálcio

Ca(OCl)₂+ 2H₂O Ca(OH)₂ + 2 HOCl Cloramina (NH₂Cl)

Ácido hipoclórico (HOCl)

Oxidação de macromoléculas

⇒ _{morte celular}

*addition of potassium alum (potassium

aluminium sulfate)→ Flocs (coagulation or floculation) Removes microbial cells, insoluble

organic matter and toxic contaminants.

Monitorização em rotina da

qualidade sanitária / microbiológica

de

- Águas de abastecimento (municipal)

- Águas superficiais ou subterrâneas (usadas para consumo) - Águas usadas para fins recreativos

(sanitary analysis of water – detection of indicator organisms; monitorization in a routine basis of the microbiological quality of waters – drinking waters, recreational waters)

Normalmente, a pesquisa directa de microrganismos patogénicos não é

realizada por rotina, porque:

- é dispendiosa

- alguns microrganismos patogénicos estão presentes na água contaminada em pequeno número (p.ex. 1 cisto de Giardia lamblia em cada 100 litros de água)

- células vegetativas de microrganismos patogénicos permanecem viáveis por períodos curtos fora do organismo hospedeiro;

→

→

→

→

PESQUISA DE MICRORGANISMOS INDICADORES

- habitante usual do intestino de animais e do ser humano

- presente na água sempre que existam microrganismos patogénicos

- existir em número superior aos organismos patogénicos presentes - a sua concentração em águas contaminadas deve ser proporcional

ao nível de poluição de origem fecal (esgotos deficientemente ou não tratados)*

- pesquisa e identificação por técnicas laboratoriais de fácil execução, rápidas e inequívocas, e aplicáveis a todo o tipo de águas

- não deve ser nocivo para os seres humanos

Critérios que definem um microrganismo indicador de

contaminação fecal da água:

(Criteria that define an indicator organism)

Valores paramétricos na qualidade da água para consumo humano*

(Microbiological quality standards in water used for human consumption)

*Em vigor em Portugal (Dec-lei nº 306/2007)

+ Pesquisa de outros parâmetros (não biológicos):

produtos químicos potencialmente perigosos (p.exemplo, pesticidas,

iões de metais pesados, adubos artificiais, etc,); cor, cheiro ou sabor, etc..

Decreto-lei n°236/98

(para águas superficiais; águas destinadas a produzir água para consumo humano;

águas destinadas a rega; águas balneares)

*ISO – International Organization for Standardization

Microrganismos Valor máximo admissível indicadores (UFC / volume de água) Água da torneira

Coliformes fecais (E. coli) 0 / 100 ml água (ISO* 9308) Enterococos e estreptococos fecais 0 / 100 ml (ISO 7899)

Água engarrafada

Coliformes fecais (E. coli) 0 / 250 ml (ISO 9308) Enterococos/estreptococos fecais 0 / 250 ml (ISO 7899)

Figure 6.6

(In Prescott, harley, Kline, Microbiology, 5th edition, Mc GrawHill)

Técnica das membranas filtrantes

na análise bacteriológica de águas

(In Prescott, harley, Kline, Microbiology, 5th edition, Mc GrawHill)

Pesquisa de coliformes

(coliform detection)

Coliformes - bactérias da família

Habitats

-

Intestino de animais de sangue quente - Solo ou ambientes aquáticos

- Plantas

- Algumas habitam o intestino humano e de diversos animais (p.ex. Escherichia coli, diversas Enterobacter spp.)

- Algumas espécies são saprófitas

(decomposição de matéria orgânica vegetal e animal no Ambiente – p.ex. Enterobacter spp.) - Algumas são parasitas de mamíferos e aves e podem causar doenças intestinais

(p.ex. espécies dos géneros Salmonella, Yersinia, Klebsiella, Enterobacter, Serratia, estirpe enterotoxigénica de E. coli)

- Algumas causam doenças em plantas (fitopatogénicos) (P.ex. espécies dos géneros Erwinia)

Família Enterobacteriaceae

Vários géneros

_{(bactérias entéricas}

ou enterobactérias):

Escherichia

Salmonella

Yersinia

Klebsiella

Enterobacter

Serratia

Erwinia

Características gerais

família Enterobacteriaceae

- Bastonetes

Gram-negativos

- Móveis (com flagelos peritríquicos)

ou não móveis

- Produzem bacteriocinas

- Algumas espécies formam pili (conjugação; factor de fertilidade; plasmídeos conjugativos)

- Não são formadores de esporos

-

São aeróbios facultativos

-

Produzem ácidos e gás a partir da fermentação de

açucares (p.ex. Glucose, lactose)

Fermentação de glucose e outros açúcares por

bactérias da família Enterobactereaeae

⇒ Formação de gases (H

2 e CO2) e acidificação do meio extracelular

Não inoculado (controlo)

→

Maior proporção de produtos neutros

⇒ (acidificação do meio de cultura fraca ou não detectável)

P.ex. espécie

Enterobacter aerogenes

É principalmente

Pesquisa de coliformes totais

- Fermentação da

lactose

, em 24-48 horas, a

35-37ºC

(acompanhado de acidificação do meio de cultura)

Meio de cultura seletivo para isolamento de coliformes deve conter:

Fonte de Carbono e energia – Lactose

Fontes nutricionais adicionais – peptona; extracto de levedura Composto que inibe crescimento de bactérias Gram positivas

(p.ex. lauril-sulfato de sódio)

Indicador de pH

(p.ex. vermelho de fenol)

Colónias de coliformes em meio “m-lauryl sulfate”

Frente Verso (Protocolo ISO 9308-1) ISO – International Organization for Standardization

Coliformes totais =

coliformes fecais

+ coliformes atípicos

(37ºC)

(

37ºC e

44.5ºC)

(37ºC)

Coliformes atípicos-

bactérias que não estão limitadas a origens

fecais, pois podem ser saprófitas que proliferam no solo ou associadas a plantas.

Ex:

Enterobacter spp, Erwinia sp., algumas espécies de Klebsiella

Fermentam a lactose a 35-37ºC (raramente a 44,5ºC)

Coliformes fecais -

coliformes provenientes do intestino de animais de sangue quente; presença na água indica a ocorrência de contaminação fecal recente.

Maior parte dos coliformes fecais são

termotolerantes

.

Espécie mais representativa:

Escherichia coli (E. coli)

A Escherichia coli fermenta a lactose a 35-37ºC e a

44,5ºC

Métodos específicos para pesquisa e confirmação do

coliforme fecal Escherichia coli

- Sondas de ácidos nucleicos (hibridação: FISH – Fluorescent in situ

hybridization – ver aula 11_Classificação e identificação de microrganismos) - PCR („Polymerase chain reaction“) – amplificação e detecção de genes específicos

- Anticorpos monoclonais (imunofluorescência – ver aula 4_Microscopia)

MÉTODOS MOLECULARES

lauryl-sulfate FLUOROCULT broth

Meio selectivo para crescimento de coliformes que contém substratoscromogénicos análogo da lactose (p.ex. X-Gal), e um substrato fluorogénico da enzima β-glucuronidase (MUG)

Incubação a 35-37°C, 24 h

X-Gal produto azul (presumptivo da presença de coliformes)

MUG produto fluorescente sob radiação ultravioleta

(confirmativo de E. coli)

Teste do indole (hidrólise de triptofano indole; deteção de indole com reagente Kovacs)

(confirmativo de E. coli)

β

-glucuronidase

Outros microrganismos indicadores de qualidade bacteriológica da água

(other indicator microorganisms)

- Estreptococos e enterococos fecais

(fecal enterococci and streptococci)

. Fermentam açucares (→→→→ acidificação do meio) . São Gram-positivos

Detectados com base na utilização de meios selectivos para bactérias Gram positivas

(meio nutritivo com azida de sódio - inibe crescimento em bactérias Gram-negativas)

Enterococcus faecalis - predomina em fezes humanas

Streptococcus bovis, S. equinus - animais

Razão coliformes fecais/estreptococos ou enterococos fecais

> 4 indica poluição predominantemente de origem humana

< 0,7

→

poluição de origem animal

(origem possível: quintas de produção de animais)

Colónias em meio KF-Streptococcus agar suplementado com cloreto de trifeniltetrazólio (TTC; indicador redox) (Protocolo ISO 7899-1)

ISO – International Organization for Standardization

-

Endosporos de clostridios sulfito-redutores

(e.g. Clostridium perfringens)

- Habitam o intestino do homem e animais (embora em pequeno n°) - Gram-positivos e anaeróbios obrigatórios (sulfito-redutores)

- Formam endosporos (persistem durante períodos longos na água e resistem ao tratamento com cloro)

- Presença na água indica poluição antiga ou intermitente

(na ausência de outros indicadores)

-

Pseudomonas aeruginosa

-

Patogénio oportunista

- Ocorre frequentemente em águas de recreio (p.ex. piscinas)

- Diagnóstico – Meio de cultura selectivo, colónias típicas cor azul-verde e pigmento fluorescente (pioverdina)

Limitações ao uso dos coliformes fecais e

streptococcus /enterococos fecais como

bactérias indicadoras de contaminação fecal da água

(some limitations to the use indicator bacteria in bacterial analysis of water)

- Alguns microrganismos patogénicos são mais resistentes que

as células dos indicadores aos tratamentos de desinfeção da água (exemplos: cistos de Giardia e Cryptosporidium e vírus)

- Os indicadores podem crescer em biofilmes nas paredes das tubagens usadas na distribuição de água

(E. coli em biofilme é 2400x mais resistente ao cloro do que livre em suspensão)

- A concentração dos indicadores pode aumentar na água, em resultado de alterações nas condições ambientais (temperatura, presença de matéria orgânica, etc.)