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Engenharia Sanitaria e Ambiental

versão impressa ISSN 1413-4152versão On-line ISSN 1809-4457

Eng. Sanit. Ambient. vol.22 no.1 Rio de Janeiro jan./fev. 2017  Epub 21-Nov-2016

http://dx.doi.org/10.1590/s1413-41522016119617 

Artigo Técnico

Considerações sobre os valores máximos permitidos (VMP) de E. coli em águas cinza, visando ao reúso por meio de avaliação quantitativa de riscos microbiológicos (AQRM)

Considerations on the maximum permitted values (VMP) of E. coli for grey water reuse by means of quantitative risk assessment of microbiology (QRMA)

Débora Brunheroto Pasin Leite1 

Rodrigo Braga Moruzzi2 

1Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" (UNESP) - Bauru (SP), Brasil.

2Doutor em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo (USP). Professor Adjunto III na UNESP - Rio Claro (SP), Brasil.

RESUMO

O presente trabalho teve como objetivo aplicar a ferramenta de avaliação quantitativa de riscos microbiológicos (AQRM) para avaliação do reúso de águas cinza, a fim de definir uma faixa de valores máximos permitidos (VMP) para Escherichia coli por meio do conceito de riscos aceitáveis 10-3 e 10-6 por pessoa por ano (pppa), para as diversas finalidades de reúso. Para tal, foram avaliadas a exposição, a dose-resposta e a probabilidade de infecção para diferentes finalidades de reúso. O modelo de Beta-Poisson foi empregado para a avaliação da probabilidade de infecção. Os dados de entrada para AQRM foram avaliados mediante a compilação sistemática de dados da literatura. Os maiores riscos de infecção decorrem das culturas alimentares e da balneabilidade com águas cinza misturadas, resultando em VMP de 5,25 a 105 Número Mais Provável (NMP)/100 mL e de 3,95 a 39,5 NMP/100 mL respectivamente, para risco aceitável de 10-3 e 0,00 a 0,10 NMP/100 mL e 0,00 a 0,04 NMP/100 mL, simultaneamente, para risco de 10-6 pppa. Já o menor risco de infecção decorre do reúso de águas cinza de lavatório para lavagem de pisos, proporcionando VMP de 21,4 × 101 a 2,14 × 103 NMP/100 mL para risco aceitável de 10-3 e 0,71 a 14,3 NMP/100 mL, sucessivamente, para risco de 10-6 pppa. A AQRM com riscos aceitáveis de 10-3 pppa mostra-se uma potencial ferramenta para avaliação dos VMP em água cinza bruta, visando sua reutilização, e pode subsidiar decisões normativas nacionais.

Palavras-chave: risco microbiológico; águas cinza; Escherichia coli

ABSTRACT

The current study had the objective to apply the tool of quantitative microbiological risk assessment (QMRA) to evaluate the reuse of greywater in order to define a range of maximum value allowed (MVA) to Escherichia coli by means of the concept of acceptable risk 10-3 and 10-6 per person per year (pppy), for the various purposes of reuse. For that, the following criteria were evaluated: the exposure, the dose-response and the probability of infection for different purposes of reuse. The Beta-Poisson model was used to assess the probability of infection. The input data for QMRA were evaluated from a systematic compilation of literature data. The greatest risks of infection resulted from food crops and balneability in mixed greywaters, resulting in MVA from 5.25 to 105 MPN/100 mL and from 3.95 to 39.5 MPN/100 mL respectively, to an acceptable risk of 10-3 and 0.00 to 0.10 NMP/100 mL and from 0.00 to 0.04 MPN/100 mL, simultaneously, to a risk of 10-6 pppy. Yet, the lowest risk of infection was due to the reuse of greywater from lavatories for washing floors, providing MVA from 21.4 × 101 to 2.14 × 103 MPN/100 mL to an acceptable risk of 10-3 and 0.71 to 14.3 MPN/100 mL, for a risk of 10-6 pppy. The QMRA with acceptable risk of 10-3 pppy has been a potential tool for the assessment of MVA in crude greywater aiming the reuse and the possibility of support in national policy decisions.

Keywords: microbiological risk; greywater; Escherichia coli

INTRODUÇÃO

O reúso de águas cinza apresenta-se como uma alternativa de ampliação da oferta de água que pode contribuir para a conservação dos recursos hídricos perante a escassez da água, não apenas pela qualidade, mas também pela quantidade. Os riscos associados à exposição rotineira ou acidental dessa fonte alternativa devem, entretanto, ser levados em conta, para que se possam estabelecer práticas seguras de reúso, uma vez que as águas de reúso contêm patógenos, tais como: vírus, bactérias, protozoários e helmintos (MAY, 2009).

A Escherichia coli , por exemplo, é uma bactéria bastante encontrada em águas cinza e faz parte do grupo dos coliformes termotolerantes ou fecais. Ela é comumente considerada como indicadora de contaminação fecal.

Esse microrganismo vive na microbiota intestinal humana de forma harmoniosa com o hospedeiro, quando saudável (LESER; MOLBAK, 2009 apudSOUZA, 2010). No entanto, em indivíduos debilitados, imunossuprimidos, ou quando a barreira gastrintestinal é violada, até mesmo as bactérias comensais de E. coli podem causar peritonites (PINTO et al., 2011). Ademais, podem provocar diarreia, desidratação, infecções urinárias, mastites, septicemias, meningites e até morte de crianças em países em desenvolvimento (VON SYDOW et al., 2006).

Em águas cinza brutas, as concentrações de E. coli variam de acordo com o tipo de efluente (a Tabela 1 apresenta dados especificamente de estudos nacionais sobre o tema), entretanto a água misturada, oriunda da junção de dois ou mais potenciais efluentes de águas cinza, é a fonte de reúso capaz de exibir, na maioria das vezes, as concentrações mais elevadas de E. coli . Já a dose infectante (N50), capaz de provocar sintomas clínicos em 50% dos indivíduos em contato com água contaminada, é de 106-1010 de E. coli (FEACHEM et al ., 1983 apudMONTE; ALBURQUERQUE, 2010).

Tabela 1: Valores de E. coli presentes em águas cinza brutas em recentes trabalhos brasileiros, por ordem cronológica. 

Referências Fonte da água de reúso E. coli (NMP/100 mL)
Rapoport (2004), p. 45 Misturada (chuveiro e lavatório) 5 × 104-1,6 × 106
Philippi et al. (2005), p. 6 Misturada (lavatório, chuveiro e tanque de lavar roupas) 1,3 × 105
Bazzarella (2005), p. 116 apudGonçalves (2006) Misturada (lavatório, chuveiro, tanque, máquina de lavar e cozinha) 3,25 × 104 Lavatório 1,01 × 101 Chuveiro 2,63 × 104 Tanque 2,87 × 101 Máquina de lavar roupas 2,73 × 101 Cozinha 6,47 × 102
Peters (2006), p. 86 apudGonçalves (2006) Misturada (tanque, lavatório e chuveiro) 2,70 × 104*
Magri et al. (2008), p. 7 Misturada (chuveiro, lavatórios, tanque e máquina de lavar roupas) 4,00 × 104
Valentina (2009), p. 97 Misturada (chuveiro, lavatórios, tanque e máquina de lavar roupas) 5,21 × 100*

*Média geométrica; NMP: número mais provável.

A E. coli é introduzida nas águas cinza por meio do banho e da lavagem das mãos, de alimentos fecalmente contaminados e de roupas, de maneira especial fraldas de crianças contaminadas (OTTOSON; STRENSTRÖM, 2003; MAY, 2009). Ao reutilizar essas águas, existem riscos diferenciados de contaminação, que podem ocorrer por meio de aerossóis, da pele e mucosas, ou da ingestão acidental decorrente na maioria dos casos de conexão cruzada entre água potável e água de reúso (BLUM, 2003).

A eliminação completa de todos os riscos de contaminação é o pressuposto fundamental do conceito de risco zero, o qual, caracterizado pela ausência de organismos indicadores ou patógenos na água de reúso, é criticado em função da sua fragilidade em termos de fundamentação epidemiológica (BLUMENTHAL et al ., 2000 apudMORUZZI, 2008). Além disso, tal abordagem requer tratamentos complexos e custosos, diminuindo a viabilidade econômica do reúso de águas menos nobres. Por outro lado, é necessário estabelecerem-se valores máximos permitidos (VMP) para água de reúso que ofereçam riscos aceitáveis aos usuários, a fim de conciliar custo com eficácia e risco com benefício.

A Organização Mundial da Saúde (WHO), conforme o documento Guidelines for drinking-waterquality: incorporating first and second addenda to third edition (WHO, 2008), determina, para doenças diarreicas de veiculação hídrica, como é o caso de E. coli , risco aceitável (ou tolerável, na termologia da WHO) de 10-3 por pessoa por ano (pppa). Tal número indica como aceitável, por ano, a proporção de um indivíduo infectado a cada mil pessoas. Já para a água potável, a WHO define risco tolerável de 10-6 pppa, ou um indivíduo contaminado a cada milhão de pessoas por ano.

Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar quantitativamente os riscos microbiológicos das diversas fontes de exposição dos usuários a E. coli na água cinza, a fim de apresentar faixa de VMP por meio do conceito de riscos aceitáveis 10-3 e 10-6 pppa, para as diversas finalidades de reúso, visando subsidiar discussões sobre referências normativas nacionais que tratam do reúso de águas cinza.

METODOLOGIA

Para estabelecer os riscos de infecção e os VMP de E. coli presentes em águas cinza, foi empregado o método de avaliação quantitativa de risco microbiológico (AQRM), cujas etapas serão descritas nos itens subsequentes, conforme Hass et al. (1999).

Identificação e caracterização do perigo

Essa etapa foi realizada por meio de levantamento bibliográfico em trabalhos científicos brasileiros com dados nacionais de concentrações de E. coli em águas cinza brutas por fonte de reúso, considerando a diversidade de combinação de um sistema de reúso.

As fontes de águas cinza brutas para reúso investigadas foram: lavatório, chuveiro, cozinha, tanque, máquina de lavar roupas e água cinza misturada. Avaliou-se a finalidade de reúso em lavagem de veículos e pisos, máquina de lavar roupas, balneabilidade, vaso sanitário, irrigação de áreas públicas, jardim e culturas alimentares.

Vale ressaltar que microrganismos indicadores de qualidade microbiológica da água, como E. coli , não são os mais apropriados para a determinação de risco, por serem abundantes em águas cinza e poderem superestimar os riscos associados, minimizando as faixas aceitáveis de VMP. Optou-se, todavia, por utilizar esses indicadores por conta da disponibilidade de dados epidemiológicos na literatura. Assumiu-se, portanto, que toda concentração de E. coli em águas cinza é patogênica e de cepas enteroinvasivas, ou E. coli enteroinvasiva (EIEC), conforme apresentado por DuPont et al. (1971), e pode estar associada diretamente à existência de outros potenciais organismos, o que, de certo modo, é conveniente, dada a origem dessas águas. Como consequência dessa simplificação necessária à análise, a aplicação da ferramenta AQRM para E. coli resulta em maior segurança aos usuários, na medida em que superestima os riscos. Isso pode ser conveniente do ponto de vista sanitário, pois, em indivíduos debilitados ou imunossuprimidos, a E. coli pode causar infecções e até morte de crianças em países em desenvolvimento.

Avaliação da exposição

Na avaliação da exposição, estimou-se a quantidade de patógenos ingeridos para cada evento. Para tal, consideraram-se o volume, a rota de exposição e a frequência de exposição. Segundo Cohim et al. (2007), o volume é definido por meio da distribuição triangular com base nos valores mínimo, médio e máximo para cada finalidade. A média e o desvio padrão da frequência de eventos obedecem à distribuição normal de probabilidade.

A Dose foi avaliada por meio da Equação 1, a qual faz uso da concentração de microrganismos em águas cinza brutas por fonte de reúso, conforme Tabela 1, e do volume ingerido de água cinza, levando em conta as rotas de exposição para cada finalidade de reúso (Tabela 2).

Tabela 2: Distribuição da exposição relacionada à água de reúso. 

Finalidade de reúso Rota de exposição Volume (mL) Frequência (ano)
Irrigação de jardim Aerossol (0,01; 0,10; 0,50) (150,00; 20,00) IER (0,10; 1,00; 2,00) (150,00; 20,00) IA (10,00; 100,00; 200,00) (1,00)
Irrigação de áreas públicas IER (0,10; 1,00; 10,00) (60,00; 10,00)
Irrigação de culturas alimentares IAC (1,00; 5,00; 20,00) (150,00; 20,00)
Vaso sanitário Aerossol (0,01; 0,10; 0,50) (1,460,00; 100,00)
Máquina de lavar roupas Aerossol (0,01; 0,10; 0,50) (150,00; 20,00)
Balneabilidade Ingestão (10,00; 25,00; 100,00) (40,00; 10,00)
Lavagem de veículo Aerossol (0,010; 0,10; 0,50)* (48,00)* IER (0,10; 1,00; 2,00)* (48,00)*
Lavagem de pisos Aerossol (0,01; 0,10; 0,50) (11,06)** IER (0,10; 1,00; 2,00) (11,06)**

IER: ingestão por exposição rotineira; IA: ingestão acidental; IAC: ingestão de alimentos cultivados. Fonte: ASHBOLT et al. (2005) apudCOHIM et al. (2007); *adaptado de TOMAZ (2003); **ZANETTI et al. (2011).

Análise dose-resposta

A análise dose-resposta busca relacionar a Dose de E. coli administrada ao usuário e a probabilidade de infecção em uma única exposição. Ela é descrita por meio do modelo Beta-Poisson, conforme Equações 2 e 4, apresentadas nas formas explícita ou implícita em β conforme Equação 3, nessa ordem. Tal modelo é amplamente empregado na caracterização de risco de E. coli , além de ser o mais recomendado (HAAS et al., 1999; HAAS; EISENBERG, 2001). Segundo Haas et al. (1999) e Haas e Eisenberg (2001), um bom modelo dose-resposta para avaliação de risco deve ter as seguintes características:

  • ajuste estatisticamente aceitável (não rejeitar hipótese nula, p>0,05, para significância de 95%);

  • avaliação em seres humanos ou em animais que imitem bem a fisiopatologia humana;

  • preferência pela infecção como resposta, em detrimento dos sintomas ou de morte;

  • análise da via de exposição similar/idêntica à via de exposição de infecção natural;

  • tensão do patógeno semelhante às tensões que causam a infecção natural;

  • modelo com dados reunidos por meio de duas ou mais experiências com conjuntos de dados estatisticamente semelhantes;

  • valor do quociente dose infecciosa média por dose letal média (DI50/ LD50) baixo, de modo a obter estimativa do risco conservadora.

Vale salientar que dificilmente se encontra um único modelo com todas as características listadas anteriormente. Portanto, é importante ressaltar que cada usuário de AQRM deve utilizar o modelo que mais lhe convier, conforme especificidades do estudo e da aplicação.

Para este artigo, as características de interação agente-hospedeiro foram obtidas com base nos dados coletados do estudo epidemiológico de DuPont et al. (1971), os quais definiram os valores dos parâmetros α e β (Equação 2).

A Equação 3 apresenta a relação entre os parâmetros α e β:

Pode-se reescrever a Equação 2 por meio da combinação com a Equação 3, resultando na Equação 4.

Em que:

Pi

probabilidade de infecção para uma única exposição;

d

dose ou número de patógenos ingeridos (Equação 1);

α e β

parâmetros característicos da interação agente-hospedeiro, obtidos por meio de observações e experimentações, e que assumem valores de 1,55 × 10-1 e de 2,44 × 104, respectivamente.

Caracterização do risco

Após a aplicação do modelo dose-resposta e considerando o risco de infecção em uma única exposição, foi possível determinar o risco para períodos de tempo maiores, ou seja, para múltiplas exposições durante o período de um ano (Pn ), conforme a Equação 5.

Em que:

Pn

risco anual;

Pi

probabilidade de infecção do usuário para uma única exposição (Equação 2 ou 4);

n

número ou frequência de exposições no ano.

Dessa forma, ao obter os riscos de infecção anual de E. coli por finalidade e fonte de reúso, de acordo com a rota de exposição, volume ingerido e sua concentração, foi possível identificar o cenário de exposição com maior e menor risco de infecção anual ao usuário. Para esses cenários, foram fixados os riscos aceitáveis estabelecidos pela WHO (2008), cujos valores são de 10-3 pppa para doenças diarreicas, como é o caso da E. coli , e de 10-6 pppa, para carga de doença tolerável pelo consumo de água potável. Com isso, pôde-se alcançar uma faixa de valores de VMP para E. coli , faixa essa que poderá subsidiar valores de VMP aceitáveis para usuário de águas cinza. Os valores de VMP obtidos podem estar a favor da segurança, pois a hipótese é que toda concentração de E. coli seja patógena, ou indicadora, e provenha de EIEC.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Nas Tabelas 2 e 3, são apresentados o volume ingerido de água cinza e a frequência anual para as rotas de exposição para cada finalidade de reúso (Tabela 2), bem como a distribuição da exposição relacionada à fonte de reúso de águas cinza brutas (Tabela 3). Tais valores subsidiaram a determinação da dose (Equação 1).

Tabela 3: Concentração de E. coli em águas cinza brutas. 

Fonte de reúso E. coli
Misturada* 3,25 × 104
Lavatório 1,01 × 101
Chuveiro 2,63 × 104
Tanque 2,87 × 101
Máquina de lavar roupas 2,73 × 101
Cozinha 6,47 × 102

*Lavatório, chuveiro, tanque, máquina de lavar e cozinha Fonte: extraído de Bazzarella (2005).

Vale salientar que os valores de frequência de exposição anual do usuário à água de reúso (Tabela 2) empregada na lavagem de pisos e veículos se basearam no consumo anual de água para essas finalidades, conforme Tomaz (2003). Já o volume ingerido durante a lavagem de pisos foi semelhante ao da lavagem de veículos, mencionada por Zanetti et al. (2011), uma vez que os mecanismos de lavagem são os mesmos: mangueiras e lavadoras de alta pressão.

Os dados das Tabelas 2 e 3, associados aos parâmetros de interação agente-hospedeiro, foram fundamentais para a obtenção da dose, assim como para a caracterização do risco de infecção, visando estabelecer a faixa de VMP. Com base em cada dose a que está sujeito o receptor, foi possível obter os riscos oferecidos, mediante o modelo Beta-Poisson. Por meio desses riscos, determinou-se a faixa de VMP para cada risco tolerável.

As probabilidades de infecção única (P(-)) e múltipla (Pn(-)) podem ser visualizadas no gráfico da Figura 1, construída por meio da Equação 2 para doses parametrizadas, considerando o valor de N50 de 10+6 para E. coli , conforme preconizado por Asano et al. (2007) e os valores dos parâmetros α e β de 1,55 × 10-1 e de 2,44 × 10+4, conforme estudo de DuPont et al. (1971).

Figura 1: Probabilidade de infecção normalizada para N50 de 10+6 para E. coli em função da dose-resposta para distribuição de Beta-Poisson para exposição única (P) e para diferentes valores de frequência de exposição anual (n). Cálculos efetuados para N50 de 10+6, α de 1,55 × 10-1e β de 2,44 × 10+4

Pela distribuição Beta-Poisson e levando em conta os dados simulados referentes à E. coli com N50 de 10+6, verificou-se a probabilidade de infecção para a ingestão única (P) de dose (volume × concentração de E. coli ) de 0,01 a 100 vezes o valor de N50 , que resultou em variação de cerca de 6 a 70%, respectivamente. A frequência de exposições no tempo altera a probabilidade de infecção, conforme ilustram os resultados de Pn para n de 0,1 a 52. Nessas condições, pode-se observar a relação de incremento da probabilidade de infecção com exposições variando de um por década (1/10) a um por semana (52/ano). O aumento da exposição aumenta substancialmente a probabilidade de infecção, mesmo para baixas relações de d/N50. Por exemplo, para probabilidades de infecção de 20%, tem-se variação da ordem de 109 (1 bilhão) vezes, considerando exposições entre 0,1 e 52/ano. Tal fato demonstra a importância da definição adequada da frequência de exposição na determinação do risco associado e, por consequência, dos VMP.

Na Tabela 4, são exibidos os cenários de exposição que resultaram em menor e maior risco de infecção ao usuário por atividade de reúso, obtidos por meio dos cálculos de AQRM e dos dados levantados e expostos nas Tabelas 2 e 3, juntamente com os parâmetros de interação agente-hospedeiro. Foi possível observar que a água cinza proveniente de lavatório se apresenta como a fonte de reúso com menores riscos de infecção por E. coli ao usuário, independentemente da finalidade da reutilização. Tal resultado decorre da baixa concentração de E. coli no efluente de lavatório, apresentando risco abaixo do recomendado pela WHO, de 10-3 pppa. Já a água misturada é potencialmente infectante, com risco de contaminação de 1,43 a 9,96 pessoas para cada 10 pessoas expostas por ano. Para as outras fontes de reúso, ou seja, chuveiro, máquina de lavar roupas, tanque e cozinha, os riscos indicaram valores intermediários.

Tabela 4: Riscos baixo e elevado de infecção anual ao usuário por E. coli decorrentes da fonte de reúso, rota de exposição e volume ingerido para cada finalidade de reuso. 

Finalidade do reúso Risco baixo (menor) de infecção Risco elevado de infecção
Fonte de reúso Rota de exposição/volume (mL) Risco de infecção (pppa) Fonte de reúso Rota de exposição/volume (mL) Risco de infecção (pppa)
Irrigação de jardim L Aerossol (0,01 mL) 9,62 × 10-7 AM IER (2 mL) 4,57 × 10-1
Irrigação de áreas públicas L IER (0,1 mL) 3,85 × 10-6 AM IER (10 mL) 6,87 × 10-1
Culturas alimentares L IAC (1 mL) 9,62 × 10-5 AM IAC (20 mL) 9,96 × 10-1
Banheiro (vaso sanitário) L Aerossol (0,01 mL) 9,37 × 10-6 AM Aerossol (0,5 mL) 7,77 × 10-1
Máquina de lavar roupas L Aerossol (0,01 mL) 9,62 × 10-7 AM Aerossol (0,5 mL) 1,43 × 10-1
Balneabilidade L IA (10 mL) 2,57 × 10-4 AM IA (100 mL) 9,95 × 10-1
Lavagem de pisos L Aerossol (0,01 mL) 7,10 × 10-8 AM IER (2 mL) 4,41 × 10-1
Lavagem de veículos L Aerossol (0,01 mL) 3,08 × 10-7 AM IER(2 mL) 1,78 × 10-1

L: lavatório; IER: ingestão por exposição rotineira; IAC: ingestão de alimentos cultivados; IA: ingestão acidental; AM: água misturada.

Para irrigação de jardim, por exemplo, o efluente com menor risco de contaminação é o de lavatório, pois a fonte apresenta baixa concentração de E. coli (1,01 × 101 NMP/100 mL) . Nesse caso, o risco de contaminação é de menos de 10 pessoas por 10 milhões por ano, ou seja, está no risco aceitável de 10-3 pppa, tendo em vista a rota de exposição por aerossol, ingestão de 0,01 mL de água cinza com concentração de E. coli de 0,101 NMP/ mL. Já a água cinza misturada, para essa mesma finalidade, oferece riscos elevados, com 4,57 pessoas contaminadas a cada 10 pessoas por ano. Isto é, quase 50% dos usuários expostos são infectados, considerando a rota de exposição por meio da ingestão rotineira de 2 mL de água cinza, com concentração de E. coli de 325 NMP/mL de água de reúso.

Entre todas as atividades a serem desenvolvidas com a água de reúso bruta, as culturas alimentares e a balneabilidade são as que oferecem maiores riscos de infecção por E. coli aos usuários desse sistema, incorrendo em risco de 9,9 pessoas a cada dez indivíduos expostos, sem levar em conta os efeitos de diluição. Ou seja, quase 100% da população exposta à água cinza misturada para essas finalidades pode ser infectada, considerando riscos altos oriundos dos piores cenários de exposições.

A associação entre a faixa de VMP e os riscos aceitáveis (10-3 e 10-6 pppa) decorrentes dos piores e melhores cenários de exposições por finalidade de reúso está descrita na Tabela 5, por meio de riscos altos e baixos, e foi obtida mediante a ferramenta de AQRM, conforme as Equações 1, 4 e 5. Essa tabela foi construída atentando para os cenários de exposição e as concentrações de E. coli por fonte de reúso (lavatório e misturada), sendo selecionado o cenário de exposição que ocasionou maior e menor risco ao usuário por atividade de reúso, entre todas as combinações (volume, fonte e rota de exposição para cada finalidade de reúso considerada), de acordo com as Tabelas 2 e 3.

Tabela 5: Valores máximos permitidos de E. coli em águas cinza associados à finalidade do reúso e da comparação com a NBR 13.969/1997 e o manual Conservação e reúso de água em edificações

Finalidade de reúso E. coli (NMP/100 mL) para risco de 10-3 E. coli (NMP/100 mL) para risco de 10-6 Norma e manual brasileiro
Risco alto Risco baixo Risco alto Risco baixo NBR 13.969/1997 Manual (SAUTCHUK et al., 2005)
Irrigação de jardim 52,5 10,5 × 103 0,05 10,5 <500 <200
Irrigação de áreas públicas 26,3 26,2 × 102 0,03 2,62 <500 -
Irrigação de culturas alimentares 5,25 10,5 × 101 0,00 0,10 <5.000* -
Vaso sanitário 21,6 10,8 × 102 0,02 1,08 <500 N. D.
Máquina de lavar roupas 21,0 × 101 10,5 × 103 0,21 10,5 - N. D.
Balneabilidade 3,95 39,5 0,00 0,04 - -
Lavagem de veículo 16,4 × 101 32,9 × 103 0,16 0,33 <200 N. D.
Lavagem de pisos 71,5 × 101 14,3 × 104 0,71 14,3 × 101 <500 N. D.

*Exclui irrigação de hortaliças e frutas com ramas rastejantes; - : não possui dados; N. D.: não detectável.

Posteriormente, por intermédio desses cenários extremos, denominados com os adjetivos pior e melhor , foram obtidas as faixas de VMP, fixando os riscos aceitáveis de 10-3 e 10-6 pppa (Tabela 5) para os diferentes volumes de ingestão considerados, os quais se encontram entre parênteses na Tabela 4.

Os riscos altos decorreram dos piores cenários de exposição (concentração de E. coli , volume ingerido, frequência e rota de exposição) e são potencialmente infectantes aos usuários de água cinza, resultando em baixa concentração de E. coli para reúso, expressa em VMP. O contrário ocorre com riscos baixos, os quais possuem diferentes cenários de exposição, com baixa dose infectante e, portanto, valores mais elevados de VMP.

Em termos gerais, pode-se dizer que a concentração de E. coli para irrigação de jardim deve ser ≤ 52,5 NMP/100 mL de água cinza para risco aceitável de 10-3 e ≤ 0,05 NMP/100 mL para risco de 10-6 pppa (Tabela 5), valores esses obtidos por meio de cálculos de AQRM, para probabilidade de risco de infecção anual (Pn), na frequência de exposição de 150 vezes por ano.

Considerando o melhor cenário de exposição para irrigação de jardim, a qual ocorre por meio de aerossol e ingerindo 0,01 mL de água cinza de lavatório, verificou-se VMP de 10.500 NMP/100 mL de água de reúso (Tabela 5). No entanto, caso o usuário esteja exposto de forma rotineira, e para essa mesma atividade, pode ingerir até 2 mL de águas cinza misturadas. Nessas condições, o VMP de E. coli passa a ser de 52,5 NMP/100 mL de água de reúso. Ou seja, há redução significativa do valor de VMP de 99,5%, quando comparada à primeira situação, mesmo mantendo fixos a finalidade de reúso e o risco aceitável de 10-3 pppa.

O reúso para irrigação de jardim e para máquina de lavar roupas apresenta os mesmos VMP (Tabela 4) e riscos de infecções anuais (Tabela 3), por ambos constarem dos mesmos cenários de exposição.

Dessa forma, uma análise mais específica pode ser feita, desde que sejam conhecidos o cenário de exposição e os valores para os riscos considerados aceitáveis.

Ressalta-se, entretanto, que a finalidade deste trabalho foi apresentar uma abordagem geral de risco associada aos VMP, com base em dados brasileiros e para situações genéricas, abordada por faixas de valores correspondentes a máximos e mínimos. Assim, podem-se tratar os resultados por cenários de exposição de alto e baixo riscos. Deve-se atentar para o fato de que o princípio da precaução tem de nortear as decisões na ausência de dados confiáveis, prezando pela adoção de VMP mais baixos, os quais resultam dos piores cenários de exposição e de riscos altos de infecções.

Vale salientar que a conexão cruzada incorre em risco potencial de contaminação ao usuário, mesmo apresentando frequência de exposição baixa, com 4 × 10-5 vezes ao ano. Isso porque o valor do N50 é da mesma ordem de grandeza da concentração presente em água cinza bruta. Assim, baixos volumes de ingestão conduzem a elevadas doses, resultando em riscos potencialmente elevados. Por essa razão, a conexão cruzada deve ser evitada.

Por fim, foi realizada uma comparação entre os VMP obtidos neste trabalho com a Norma Brasileira (NBR) 13.969/97 (ABNT, 1997) e o manual Conservação e reúso de água em edificações (SAUTCHUK et al., 2005), os quais se apresentam como duas referências nacionais que abordam os padrões de qualidade da água de reúso.

Observa-se que todos os valores de VMP atendem ao critério de riscos aceitáveis para 10-6 pppa, independentemente de decorrerem de riscos baixos ou altos, pois contêm valores abaixo do requerido pela NBR 13.969/97. Da mesma maneira, quase a totalidade das finalidades de reúso para riscos aceitáveis de 10-3 pppa é atendida, exceto apenas para lavagem de pisos, em que o limite superou o valor de 500 NMP/100 mL, recomendado pela NBR 13.969/97.

Tais resultados mostram que, à luz das considerações e hipóteses adotadas para esta avaliação preliminar, normativas mais permissivas podem ser consideradas, de modo a atender ao critério de risco tolerável, sem prejuízo à saúde dos usuários. Tal fato poderia fomentar a oferta segura de água de reúso, auxiliando a difusão dessa estratégia.

Tal afirmação encontra respaldo na própria definição de riscos aceitáveis apresentada por WHO (2006). Segundo esse documento e conforme abordado por Moruzzi (2008), a adoção de valores de VMP muito restritivos relacionados ao conceito de risco zero pode inviabilizar a aplicação de técnicas de reúso, ou, por outro lado, induzir a práticas inseguras, por serem inviáveis e, portanto, negligenciadas pelos usuários. Assim, o estabelecimento de um valor de risco considerado aceitável e seus valores correspondentes de VMP podem contribuir para a difusão de práticas seguras e para a implantação de sistemas de reúso de águas cinza.

Vale enfatizar que as finalidades de reúso investigadas consideraram o uso de água cinza bruta (sem tratamento prévio) e sem levar em conta o efeito de diluição em águas de melhor qualidade. Do mesmo modo, devem ser motivo de análise outras barreiras sanitárias, as quais podem minimizar os riscos associados à manipulação e exposição dos usuários.

CONCLUSÃO

Este trabalho buscou apresentar VMP para diferentes finalidades de reúso de águas cinza brutas sem tratamento, à luz do conceito de riscos toleráveis, empregando ferramenta de AQRM. A maior dificuldade encontrada foi a obtenção de valores na literatura que pudessem subsidiar a definição da dose e do risco de infecção. No entanto verificou-se o potencial do emprego da ferramenta quantitativa, a qual possibilita discussão fundamentada e segura acerca dos VMP, alicerçada nas técnicas propostas.

De forma geral, a NBR 13. 969/97, bem como o manual de reúso de Sautchuk et al. (2005), traz valores mais restritivos de VMP, quando comparados aos valores obtidos pelas técnicas quantitativas utilizadas neste artigo. Deve-se atentar que o estabelecimento de valores inatingíveis pode induzir a práticas inseguras, ou mesmo desestimular o reúso de águas cinza. Por outro lado, a adoção de VMP demasiadamente flexíveis pode aumentar o risco aos usuários finais.

Dessa maneira, o estabelecimento dos VMP para as diferentes finalidades de reúso deve ser realizado conforme os conceitos de riscos toleráveis. É fundamental também que sejam conhecidos os potenciais contaminantes presentes nas águas cinza brutas a serem utilizadas, assim como seus usos e reúsos mais restritivos. Assim, faz-se essencial o conhecimento da rota de exposição, do potencial volume ingerido e da sua frequência de exposição associada.

Espera-se que o conteúdo ora apresentado possa auxiliar nas discussões acerca das referências normativas nacionais sobre reúso de águas cinza.

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Recebido: 25 de Junho de 2013; Aceito: 28 de Março de 2016

Endereço para correspondência: Rodrigo Braga Moruzzi - Avenida 24 A, 1515 - 13506-900 - Rio Claro (SP), Brasil - E-mail: rmoruzzi@rc.unesp.br

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