Monitoramento do esgoto como ferramenta de vigilância epidemiológica para controle da COVID-19: estudo de caso na cidade de Belo Horizonte / Sewage monitoring as a surveillance epidemiological tool for COVID-19 control: a case study in the city of Belo Horizonte

RESUMO A recente detecção de material genético (RNA) do novo coronavírus em amostras de fezes e no esgoto aponta para a possibilidade de se identificar a circulação do vírus e até mesmo estimar o número de pessoas infectadas em determinada região pelo monitoramento sistemático do esgoto, configurando-se em importante ferramenta epidemiológica de testagem massiva indireta, incluindo portadores sintomáticos e assintomáticos. Nesse sentido, concebeu-se um projeto para a detecção e a quantificação do novo coronavírus em amostras de esgoto coletadas em 15 sub-bacias de esgotamento sanitário dos ribeirões Arrudas e Onça, visando entender a dinâmica de circulação e a prevalência do vírus nas regiões investigadas. Tais sub-bacias esgotam os efluentes gerados por uma população da ordem de 1,5 milhão de pessoas no município de Belo Horizonte e parte de Contagem. O plano de amostragem contemplou 17 pontos (15 sub-bacias + afluente às 2 estações de tratamento de esgoto) de monitoramento semanal, com coletas compostas durante todo o período da manhã. A detecção e a quantificação do RNA viral efetuaram-se em laboratório por meio de ensaios de RT-qPCR. Os resultados obtidos em quatro semanas de monitoramento (semanas epidemiológicas 21 a 24) mostraram um incremento da ocorrência do vírus, atingindo 100% das regiões investigadas na semana epidemiológica 24. A estimativa da população infectada pelo novo coronavírus pelo monitoramento do esgoto em Belo Horizonte apresentou tendência de crescimento exponencial, sendo até 20 vezes maior do que o número de casos confirmados acumulados. Quanto à circulação do vírus, as concentrações do RNA viral têm se mostrado bastante variáveis nas regiões monitoradas, com maiores porcentagens de população infectada estimada ao norte e nordeste da capital mineira.

ABSTRACT The recent detection of SARS-CoV-2 RNA in stool and sewage samples highlights the possibility of mapping the circulation of the virus and even estimating the number of infected people through the systematic monitoring of sewage in a specific region. Therefore, this is an important epidemiological tool for large-scale indirect testing, including symptomatic and asymptomatic carriers. This project was conceived for the detection and quantification of the SARS-CoV-2 in sewage samples collected in 15 watersheds of the Arrudas and Onça streams, aiming to understand the dynamics of spread and the prevalence of the virus in these regions/watersheds. These sub-basins exhaust the effluents generated by a population of approximately 1.5 million people in the municipality of Belo Horizonte and part of Contagem. Weekly composite samples were collected during the morning periods in seventeen monitoring points (15 water sheds + influent to 2 sewage treatment plants). RNA detection and quantification were performed in the laboratory using RT-qPCR. The results obtained in four weeks of monitoring (epidemiological weeks 21 to 24) showed an increase in the occurrence of the virus, reaching 100% of the monitored regions investigated in epidemiological week 24. The infected population, estimated by sewage monitoring in Belo Horizonte, showed exponential growth, being up to 20 times higher than those of accumulated confirmed cases. As for the dynamics of virus spread, RNA concentrations have shown to be quite variable in the monitored regions with higher percentages of the estimated infected population in the northern and north-eastern portions of Belo Horizonte.

Dinâmica de protozoários patogênicos e cianobactérias em um reservatório de abastecimento público de água no sudeste do Brasil / Dinamic of pathogenic protozoa and cyanobacteria in a reservoir used for water supply in southeastern Brazil

RESUMO O presente estudo foi baseado no monitoramento de um reservatório tropical (Vargem das Flores) utilizado para o abastecimento público de água de sete cidades da região metropolitana de Belo Horizonte, Minas Gerais. O reservatório foi monitorado durante quatro anos: período inicial (de 2004 a 2007) para células de cianobactérias e parâmetros físico-químicos e, subsequentemente (2007 e 2008), para oocistos de Cryptosporidium spp. e cistos de Giardia spp. em quatro estações de amostragem. Também foram avaliadas as concentrações de Escherichia coli de 2007 a 2008, o que permitiu a caracterização de cada ponto de amostragem de acordo com a legislação do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) nº 274/2000. Os resultados indicaram concentrações de (oo)cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia spp. variando de 0 a 0,8 (oo)cistos.L-1, e as mais elevadas concentrações de células de cianobactérias, de 0,0 a 4,5 x 105 cels.mL-1, apontando assim para potencial risco à saúde humana caso a água do reservatório seja consumida sem tramento. As cianobactérias não foram encontradas durante a estação seca. O grupo retornou rapidamente após a desestratificação. A estação chuvosa foi caracterizada pela elevada ocorrência de cianobactérias com a predominância da espécie picoplanctônica (Aphanocapsa sp.), sobre Microcystis spp. previamente detectada, e apresentou as maiores variações de oxigênio dissolvido, turbidez, fósforo total, ortofosfato, amônia, nitrito e nitrato. A mudança observada no grupo das cianobactérias (Aphanocapsa spp. sobre Microcystis spp.) pode ser um indicativo das alterações das características da água. De acordo com as concentrações de E. coli , as estações foram classificadas como próprias para recreação de contato primário, de acordo com a Resolução CONAMA nº 274/2000.

ABSTRACT The current study monitored the water quality of a tropical reservoir (Vargem das Flores) used to supply potable water to seven cities in the metropolitan area of Belo Horizonte, Minas Gerais, southeast Brazil. The reservoir was monitored for four years: initially (from 2004 to 2007) for cyanobacterial cells and physicochemical parameters and, subsequently (in 2007 and 2008), for Cryptosporidium spp. oocysts and Giardia spp. cysts in four sampling stations. The concentrations of Escherichia coli were also measured in 2007 and 2008, wich allowed the characterization of each sampling point according to the National Environment Council (CONAMA) no. 274/2000. Results indicated concentrations of Cryptosporidium spp. and Giardia spp. (oo)cysts ranging from 0 to 0.8 (oo)cysts.L-1, and higher concentrations of cyanobacteria cells, from 0.0 to 4.5 x 105 cells.mL-1, thus indicating potential risks to human health, if the water from the reservoir is not properly treated before consumption. The group of cyanobacteria was not found during the dry season, returning soon after destratification. The rainy season was characterized by a higher ocurrence of cyanobacteria and predominance of picoplanktonic species (Aphanocapsa spp.), over the Microcystis spp. previously found and presented the highest variations in dissolved oxygen, turbidity, total phosphorous, orthophosphate, ammonia, nitrite and nitrate. The change observed within the group of cyanobacteria (Aphanocapsa spp. over Microcystis spp.) may be indicative of changing characteristics in the water source. All the sampling points were classified as adequate for primary contact recreation, given the E. coli concentrations, according to the CONAMA Resolution no. 274/2000.