indicador

Indicadores Microbiológicos
Juliana Calabria de Araujo
AVALIAÇÃO MICROBIOLÓGICA DA
ÁGUA
OBJETIVO : Ausência microrganismos patogênicos
MONITORAMENTO MICRORGANISMOS PATOGÊNICOS
numerosos
ampla variedade
vários desconhecidos
baixa concentração
análise cara, longa
Agente patogênico
Propriedades que o difere de outros
contaminantes ambientais
• Distinto e não está em solução
• Freqüentemente agrupado ou aderido aos sólidos
particulado
• Exposição / Infecção / Aderência e Invasão /
Virulência e imunidade do hospedeiro
• Multiplicação no interior do hospedeiro
• A dose-resposta não é acumulativa
AVALIAÇÃO MICROBIOLÓGICA DA
ÁGUA
MONITORAMENTO MICRORGANISMOS INDICADORES
Microrganismos presentes nas fezes humanos,
animais sangue quente
Eliminados em grandes quantidades nas fezes
Ocorrência em águas
Contaminação fecal
Tratamento inadequado
Contaminação após o tratamento
Indicador Microbiano
• Microrganismo indicador: tradicionalmente
indica a presença de patógeno - Berg, 1978
• Grabow, 1996
Não há correlação direta entre o número de
indicadores e patógenos entéricos
INDICADORES DE CONTAMINAÇÃO
MICROBIOLÓGICA
 COLIFORMES TOTAIS
 COLIFORMES FECAIS
 ESCHERICHIA COLI
 ESTREPTOCOCOS FECAIS - ENTEROCOCOS
 CLOSTRÍDIOS SULFITO REDUTORES (C. PERFRINGENS)
 PSEUDOMONAS AERUGINOSA
 STAPHILOCOCCUS AUREUS
 CANDIDA ALBICANS
 BACTERIÓFAGOS
 BACTÉRIAS HETEROTRÓFICAS
REQUISITOS BÁSICOS DE UM INDICADOR DE
CONTAMINAÇÃO FECAL
 Deve ser constituído por uma bactéria ou um grupo de
bactérias prevalente em esgoto e excretado pelo homem e
outros animais homeotérmicos
 Sua densidade deve ter uma relação direta com o grau de
contaminação fecal
 Deve ser incapaz de se multiplicar no ambiente aquático
 Deve apresentar maior resistência aos desinfetantes que as
bactérias patogênicas
 Deve ser quantificável por métodos laboratoriais rápidos e
simples
 Deve ser útil para todos os tipos de água
INDICADORES MICROBIANOS (NÚMERO MÉDIO POR GRAMA) EXCRETADO
NAS FEZES DE ANIMAIS DE SANGUE QUENTE.
Clostridium
perfrigens
Colifagos
F-RNA
Excreção
(g/dia)*
3.400.000
250
1.867
182 (71,6)
230.000
1.300.000
200
84
23.600 (83,3)
33.000.000
54.000.000
-
13,1
336 (61,0)
12.600
6.300.000
<1
950
20.000
3.300.000
84.000.000
3.980
4.136
2.700 (66,7)
16.000.000
38.000.000
199.000
1,5
1.130 (74,4)
Peru
290.000
2.800.000
-
-
448 (62,0)
Gato
7.900.000
27.000.000
25.100.000
Cachorro
23.000.000
980.000.000
251.000.000
2,1
413
Homem
13.000.000
3.000.000
1.580
<1,0-6,25
150 (77,0)
Grupo
Coliformes
termotolerantes
Estreptococos
fecais
1.300.000
Animais
Galinha
Boi
Pato
Cavalo
Porco
Carneiro
* umidade
Fonte: WHO (2001), Water Quality: Guidelines, Standards and Health – Indicators of Microbial Water Quality
FLORA FECAL HUMANA
Principais componentes
Predominância de bactérias anaeróbicas estritas
Dificuldades técnicas analíticas
Curta sobrevivência água
Grande quantidade de bactérias aeróbicas facultativas
Coliformes / Escherichia coli
Enterococos
Número de bactérias presentes nas fezes humanas
Definição para microrganismos indicadores e modelos de
importância para saúde pública
Grupo
Definição
Indicador de processo
Um grupo de organismos que demonstra a
eficácia de um processo
Ex. Bactérias heterotróficas e coliformes totais
para desinfecção por cloro
Indicador fecal
Um grupo de organismos que indica a presença
de contaminação fecal
Ex. Coliformes termotolerantes ou E.coli – Infere
a presença do patógeno
Organismo índice ou
modelo
Um grupo ou espécies indicativas da presença
ou comportamento de patógenos.
Ex. E.coli como índice para Salmonella e
colifagos F-RNA como modelo de vírus entéricos
humanos.
Fonte: WHO (2001), Water Quality: Guidelines, Standards and Health – Indicators of Microbial Water Quality
Organismos Indicadores
Bactérias
 Principais indicadores de contaminação fecal:
 Coliformes Totais (CT)
Colilert – Detecção de
Coliformes Totais
Fonte: http://www.sovnet.com.br
 Grande grupo de bactérias isoladas de amostras de águas e solos
poluídos e não poluídos.
 Podem ser considerados coliformes ambientais  Presentes
também em ambientes não poluídos.
 Por isso, não devem ser utilizados como indicadores de
contaminação fecal em águas superficiais.
COLIFORMES TOTAIS
 BACILOS GRAM-, OXIDASE-, CAPAZES DE CRESCEREM NA
PRESENÇA DE SAIS BILIARES E FERMENTAREM A
LACTOSE A 35ºC - 37ºC, COM PRODUÇÃO DE ÁCIDO, GÁS E
ALDEÍDO EM 24 HORAS
 POSSUEM A ENZIMA -GALACTOSIDASE
 POSSUEM 19 GENÊROS E 80 ESPÉCIES
 A EXISTÊNCIA DE BACTÉRIAS NÃO FECAIS E LACTOSE
NEGATIVA LIMITA SUA APLICAÇÃO COMO INDICADORES
 SUA
PRESENÇA
EM
ÁGUAS
TRATADAS
INDICA
TRATAMENTO
INADEQUADO,
CONTAMINAÇÃO
APÓS
TRATAMENTO OU EXCESSO DE NUTRIENTES, FAVORECENDO
SEU CRESCIMENTO
Organismos Indicadores
Bactérias
 Principais indicadores de contaminação fecal:
 Coliformes Fecais (CF), agora Coliformes Termotolerantes.
Membrana filtrante com
colônias de coliformes
Fonte: http://www.e-escola.pt/
 Grupo de bactérias indicadoras de organismos originários do trato
intestinal humano e outros animais (Klebsiella, Escherichia,
Serratia, Erwenia e Enterobactéria).
 Coliformes Termotolerantes  Resistem a temperaturas elevadas.
 No teste de (C.Termo) é possível a presença de bactérias de vida
livre, por isso esse teste não dá garantia de que a contaminação seja
mesmo fecal.
COLIFORMES TERMOTOLERANTES
 GRUPO COLIFORMES, FERMENTAM A LACTOSE A 44ºC
- 45ºC
 SOMENTE A E. coli É DE ORIGEM EXCLUSIVAMENTE
FECAL
 OS DEMAIS PODEM OCORRER EM ÁGUAS COM ALTO
TEOR DE MATÉRIA ORGÂNICA SEM QUALQUER
EVIDÊNCIA DE POLUIÇÃO FECAL
 MÉTODOS SIMPLES, RÁPIDOS E PADRONIZADOS PARA
SUA DETERMINAÇÃO
 NA LEGISLAÇÃO BRASILEIRA SÃO UTILIZADOS COMO
PADRÃO PARA QUALIDADE MICROBIOLÓGICA DE ÁGUAS
SUPERFICIAIS
(ABASTECIMENTO,
IRRIGAÇÃO
E
PSICULTURA)
Organismos Indicadores
Bactérias
 Principais indicadores de contaminação fecal:
 Escherichia coli (EC)
Fonte: http://inventorspot.com
Fonte: www.microbelibrary.org
 Principal bactéria do grupo dos coliformes fecais  Abundante em
fezes humanas e de animais.
 E coli  Única que dá garantia de contaminação exclusivamente
fecal.
 Mas não dá garantia de que a contaminação seja humana  E coli
é encontrada nas fezes de outros animais.
E. coli
 BACILOS GRAM-NEGATIVOS
 AERÓBIOS OU ANAERÓBIOS FACULTATIVOS
 NÃO FORMADORES DE ESPOROS
 OXIDASE NEGATIVOS
 CAPAZES DE CRESCER NA PRESENÇA DE SAIS BILIARES
 FERMENTAM A LACTOSE COM PRODUÇÃO DE ÁCIDO E GÁS À
TEMPERATURA DE 44,5oC + 0,2oC
 CAPAZES DE PRODUZIR A ENZIMA B-D-GLUCORONIDASE,
REQUERIDA PARA A HIDRÓLISE DO MUG COM LIBERAÇÃO DA 4METILUMBELIFERONA QUE QUANDO EXPOSTA À LUZ
ULTRAVIOLETA (366NM), APRESENTA FLUORESCÊNCIA DIFUSÍVEL
DE COR AZUL BRILHANTE
 CAPAZES DE PRODUZIR A ENZIMA B-GALACTOSIDASE
Organismos Indicadores
Bactérias
 Distribuição relativa dos grupos de bactérias indicadoras de
contaminação Fecal
Fonte: http://webmail.desa.ufmg.br/~marcos/index.htm
ESTREPTOCOCOS FECAIS- ENTEROCOCOS
INDICADORES DE CONTAMINAÇÃO FECAL RECENTE
PONTOS FUNDAMENTAIS
ESTREPTOCOCOS FECAIS

Enterococcus faecalis

Enterococcus faecium

Enterococcus avium

Enterococcus gallinarium
Streptococcus bovis
Streptococcus eqüinus
Sub-Grupo
ENTEROCOCOS
Diferentes graus de resistência às
condições ambientais
Sobrevivência a 60 oC (30’)
Crescimento pH 9,6
Presença de Cloreto de Sódio (6,5%)
Sobrevivem longos períodos em águas
com alto teor eletrolítico
Origem da poluição fecal
Humana
Animal
APLICAÇÃO
Novas fontes de abastecimento
Resultados duvidosos / coliformes
Águas Minerais / Águas Recreacionais
Águas Subterrâneas
BACTÉRIAS HETEROTRÓFICAS
CONTAGEM EM PLACAS
APLICAÇÃO
• AUXILIA
NO
CONTROLE  Avaliação
das
condições
BACTERIOLÓGICO DA ÁGUA
higiênicas e
eficiência da
operação de piscinas
• AVALIA POSSÍVEIS CAUSAS
 Avaliação
das
condições
DA
DETERIORAÇÃO
DA
higiênicas de poços, fontes,
QUALIDADE DA ÁGUA
reservatórios, caixas d’água
e sistemas de distribuição
 Determinação da biomassa
de bactérias em corpos
d’água
BACTÉRIA HETEROTRÓFICAS
biology.clc.uc.edu
CETESB
DENSIDADE DE BACTÉRIAS HETEROTRÓFICAS EM RIOS COM
DIFERENTES NÍVEIS DE QUALIDADE DE ÁGUA
QUALIDADE DA ÁGUA
BACTÉRIAS HETEROTRÓFICAS / mL*
ÁGUA PRISTINA
< 500
ÁGUA RELATIVAMENTE LIMPA
5.000 - 10.000
ÁGUA MODERADAMENTE POLUÍDA
25.000 - 50.000
ÁGUA POLUÍDA
ÁGUA INTENSAMENTE POLUÍDA
< 100.000
< 1.000.000
Placas incubadas a 22OC
Adaptado de: Geldreich, E.E. Microbial Quality of Water Supply in Distribution
Systems, 1996.
BACTERIÓFAGOS
Vírus que infectam bactérias (hospedeiro)
PONTOS FUNDAMENTAIS
Estrutura simples de RNA - capside proteica
Estrutura
Tamanho
Morfologia
Composição
Similares
aos Enterovírus
Bacteriófagos
colifagos (somático - E. coli)
F-específico (Salmonella / E. coli)
Bacteroides fragilis (HSP40)
Específicos para fezes humanas
 Poluição de origem fecal e
origem humana
 Avaliação de sistemas de
tratamento de água e
 Indicador alternativo quanto à
presença de vírus humanos
 Avaliação de processos de
desinfecção (efeito virucida)
MÉTODOS DE DETECÇÃO
Métodos Tradicionais
• Membrana Filtrante
• Tubos Múltiplos
• Cromogênico / Fluorogênico
Metodologias padronizadas:
APHA (Standard Methods) e Normas ISO
Métodos modernos
• Métodos moleculares: PCR / FISH
• Métodos imunológicos
• Separação Imunomagnética
SUBSTRATO CROMOGÊNICO
DETECÇÃO DE
COLIFORMES TOTAIS
ORTO -
BETA - D - GALACTOPIRANOSÍDIO
NITROFENIL
ONPG - SISTEMA NUTRIENTE - INDICADOR
COLIFORMES TOTAIS
BETA - D - GALACTOPIRANOSÍDIO
ORTO -
NITROFENIL
ENZIMA
BETA - GALACTOSIDASE
REAÇÃO ENZIMA SUBSTRATO - LIBERAÇÃO DA PORÇÃO INDICADORA
SUBSTRATO CROMOGÊNICO
DETECÇÃO DE E.coli
BETA - D - GLUCURONÍDIO
4-METIL UMBELIFERONE
MUG - SISTEMA NUTRIENTE - INDICADOR
E.coli
BETA - D - GLUCURONÍDIO
4-METIL UMBELIFERONE
ENZIMA
BETA - GLUCURONIDASE
REAÇÃO ENZIMA SUBSTRATO - LIBERAÇÃO DA PORÇÃO INDICADORA
TESTE COM SUBSTRATO CROMOGÊNICO
NEGATIVO
COLIFORMES
TOTAIS
E.coli
TESTE COM SUBSTRATO CROMOGÊNICO
Organismos Indicadores
Bactérias
 Limitação dos Coliformes:
 Indicam contaminação  Não o seu grau ou a quanto tempo
ocorreu.
 Vírus podem interferir na presença de coliformes  Falso
Negativo.
 Algumas bactérias podem produzir gases mesmo com o grupo
coliforme ausente  Falso Positivo.
 A detecção da contaminação fecal exclusivamente humana
exige a realização de testes bioquímicos sofisticados.
Microrganismos Indicadores
Significado e Uso Potencial
Indicador
Significadoa
Uso Potencialb
Coliformes
FEIRA
E
C. termotolerantes
FEIRA
FE
Enterococcus
FE
FEAD
C. perfringens
FE
FE
C. albicans
FE
PFE
Bifidobacteria
FE
D
FEAD
Colifago
E
E
P. aeruginosa
EIRA
P
E
N
A. hydrophila
EIRA
P
E
N
a – F: fezes de animais de sangue quente; E: esgoto; I: despejo industrial; R: runoff solos não
contaminados; A: água doce e marinha.
b – P: patógeno; F: indicador fecal; E: indicador de esgoto; A: diferenciação fonte humana e animal;
D: proximidade de fonte fecal; N: indicador de poluição por nutriente
Fonte: Maier et al. 2000 – Environmental Microbiology
Confiabilidade nos organismos
indicadores
Recomendações da OMS
Patógenos e Reúso
• Importante para monitorar eficiência do Tratamento
de esgotos;
• Verificar se o efluente tratado poderá ser Re-utilizado
e para qual modalidade;
• Evitar riscos à população;
• SABESP vem utilizando água de reúso para lavar ruas
(após feiras), irrigação de cultura de cana (Lins/SP), regar
parques e jardins municipais, vendendo AR para indústrias;
• Legislação: Resolução CNRH 54/2005 critérios gerais
para prática de Reúso Não-potavel
Tempo de sobrevivência dos
patógenos no solo e nas plantas
Solo
Máximo Máximo
absoluto usual
Plantas
Máximo
Máximo
absoluto
usual
1 ano
6 meses
2 meses
3 meses
6 meses
2 meses
1 mês
1 mês
2 dias
2 anos
5 dias
5 meses
2 dias
1 mês
Patógenos
Bacterias
Vírus
Protozoários 10 dias
Helmintos 7 anos
Fonte: (Gerba & Smith, 2005)
Tratamento de Esgotos e Eficiência de
Remoção de patógenos