ABSTRACT
ABSTRACT The presence of waterborne pathogens, when associated with the water supply system, poses risks to public health. This study investigated the occurrence of (oo)cysts of Cryptosporidium spp. and Giardia spp. in two Water Treatment Plants, with full-cycle technology, and assessed the microbiological risk to consumers' health. The membrane filtration technique was employed to identify the protozoan load in 24 samples of raw and filtered water. Physicochemical and bacteriological parameters were also analyzed. The Quantitative Microbial Risk Assessment model was used to determine the risk of daily and annual infection associated with the ingestion of filtered water. A total of 66.67% of raw water samples were positive for Cryptosporidium; and 33.33%, for Giardia. The maximum concentrations of 200 (oo)cysts/L and 50 cysts/L were detected in the Cerrado stream (located in Sanclerlândia, state of Goiás, Brazil), due to the predominance of grazing areas and intense agricultural activity. Water Treatment Plants did not completely remove the protozoa and the retention efficiency was lower than that recommended by the United States Environmental Protection Agency, with average values of 1.27 log for cysts and 1.04 log for oocysts. The probability of annual infection by cysts (100%) was higher than that of oocysts (86.61 - 98.32%) as for consumption of filtered water, and in the dry season, there was a higher risk of infection, due to the low performance of the Water Treatment Plants and higher concentration of pathogens. According to the results, the continuous intake of filtered water above the warning level can cause infectious diseases in the supplied population.
RESUMO A presença de patógenos de veiculação hídrica quando associados ao sistema de abastecimento de água causam risco à saúde pública. Esse estudo investigou a ocorrência de (oo)cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia spp. em duas Estações de Tratamento de Água com tecnologia do tipo ciclo completo e avaliou o risco microbiológico à saúde dos consumidores. Utilizou-se a técnica de filtração em membranas para identificar a carga dos protozoários nas 24 amostras de água bruta e filtrada. Os parâmetros físico-químicos e bacteriológicos também foram analisados. O modelo de Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico foi empregado para determinar o risco de infecção diária e anual associada à ingestão de água filtrada. Um total de 66.67% das amostras de água bruta foram positivas para Cryptosporidium; e 33.33% para Giardia. As concentrações máximas de 200 oocistos/L e 50 cistos/L foram detectadas no ribeirão Cerrado (localizado em Sanclerlândia, Estado de Goiás, Brasil), devido ao predomínio de área de pastagens e à intensa atividade agropecuária. As Estações de Tratamento de Água não removeram completamente os protozoários e a eficiência de retenção foi inferior ao recomendado pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, com valores médios de 1,27 log para cistos e 1,04 log para oocistos. A probabilidade de infecção anual por cistos (100%) foi superior aos oocistos (86,61% a 98,32%) para o consumo da água filtrada, sendo que a estação seca, o risco de infecção foi maior, devido ao baixo desempenho das Estações de Tratamento de Água e à maior concentração de patógenos. Esses resultados indicam que a ingestão contínua de água filtrada acima do nível de alerta pode provocar doenças infecciosas na população abastecida.
ABSTRACT
We aimed to assess the risks of
Subject(s)
Humans , China , Cryptosporidiosis/microbiology , Cryptosporidium/isolation & purification , Giardia/isolation & purification , Giardiasis/microbiology , Risk Assessment , Water Microbiology , Water Supply/statistics & numerical dataABSTRACT
O lançamento de esgotos domésticos in natura, efluentes das estações de tratamento de esgoto e escoamento superficial, são relatados como importantes causas de poluição das águas superficiais. Sabe-se que a alteração da qualidade das águas dos rios restringe seus múltiplos usos e contribui para o aumento de doenças de veiculação hídrica, em decorrência da exposição oral a bioagentes patogênicos. Neste contexto, o objetivo do presente estudo foi identificar e quantificar bioagentes presentes na água do rio Pardo, Brasil, e estimar o risco de infecção e de doença por Cryptosporidium spp. e Giardia spp. para a população, devido ao uso do rio como fonte de abastecimento público e recreação de contato primário, por meio da abordagem da Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico (AQRM). Durante os anos de 2015 e 2016, foram realizadas seis coletas de amostras da água do rio Pardo (período chuvoso e período seco) em seis pontos, totalizando 36 amostras. Foram realizadas análises de identificação e quantificação de E. coli, Salmonella Não Tifóide, Cryptosporidium spp. e Giardia spp. Para estimativa de risco de infecção e de doença por Cryptosporidium spp. e Giardia spp. (AQRM), foram considerados diferentes populações (crianças e adultos), volumes de água ingerido, concentração de (oo)cistos e duração e frequência da exposição, de acordo com o cenário estabelecido. Os valores médios para E. coli variaram de 6,57 x 101 UFC/100 mL a 6,07 x 103 UFC/100 mL, apresentando diferenças estatisticamente significantes (p < 0,05) entre os períodos chuvoso e seco. As densidades de Salmonella Não Tifóide foram baixas (<0,6473 a 1,55 NMP/100 mL), com frequência de 13,9% das amostras positivas, evidenciando a circulação desse patógeno no ambiente. A concentração de (oo)cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia spp. variou de <0,1 a 0,4 oocistos/L e <0,1 a 4,4 cistos/L, respectivamente. Para abordagem da AQRM devido a ingestão da água do rio Pardo usada para abastecimento público, a probabilidade anual de infecção por Cryptosporidium spp. e Giardia spp. foi maior para adultos do que para crianças, sendo que na maioria dos pontos apresentou resultados superiores ao risco anual tolerável pela USEPA (1 x 10-4). No que diz respeito ao uso da água do rio Pardo para recreação de contato primário, a probabilidade diária e anual de infecção, bem como a probabilidade de doenças, foi maior para crianças, seguida de adultos/homens e adultos/mulheres. A probabilidade de criptosporidiose e giardíase esteve abaixo do limite tolerável pela USEPA (3,6 x 10-2), exceto no Ponto 4, em que a estimativa de risco de doença por Giardia spp. para crianças esteve acima deste valor. A presença de bioagentes em amostras de água do rio Pardo pode estar relacionada à poluição das águas por fontes pontuais e difusas. Esses achados refletem a importância de priorizar os recursos para implantação e complementação das Estações de Tratamento de Esgoto na UGRHI 4, a fim de prevenir as doenças de veiculação hídrica em populações que utilizam a água do rio Pardo para abastecimento público e recreação de contato primário
The discharge of domestic sewage, effluents of wastewater treatment plants and surface runoff, are reported as important causes of surface water pollution. It is known that the alteration of river water quality restricts its multiple uses and contributes to the increase of waterborne diseases, due to oral exposure to pathogenic bioagents. In this context, the aim of the present study was to identify and quantify bioagents present in Pardo river water, Brazil, and to estimate the risk of infection and disease by Cryptosporidium spp. and Giardia spp. for the population, due to the use of the river as source of public supply and primary contact recreation, through the approach of Quantitative Microbial Risk Assessment (QMRA). During the years of 2015 and 2016, six samples of water from the Pardo river (rainy and dry season) were collected at six points, totaling 36 samples. Identification and quantification analyzes of E. coli, Non-typhoid Salmonella, Cryptosporidium spp. and Giardia spp. To estimate the risk of infection and disease by Cryptosporidium spp. and Giardia spp. (QMRA), different populations (children and adults), volumes of ingested water, concentration of (oo) cysts, duration and frequency of exposure were considered according to the established scenario. Mean values for E. coli varied from 6.57 x 101 CFU / 100 mL to 6.07 x 103 CFU / 100 mL, showing statistically significant differences (p <0.05) between the rainy and dry season. Non-typhoid Salmonella densities were low (<0.6473 at 1.55 MPN / 100 mL), with a frequency of 13.9% of the positive samples, evidencing the circulation of this pathogen in the environment. Cryptosporidium spp. and Giardia spp. concentration ranged from <0.1 to 0.4 oocysts / L and <0.1 to 4.4 cysts / L, respectively. In order to approach the QMRA due to the ingestion of Pardo river water used for public supply, the probability of annual infection by Cryptosporidium spp. and Giardia spp. was higher for adults than for children, and in most points presented results higher than the risk tolerable by USEPA (1 x 10-4). Regarding the use of Pardo river water for primary contact recreation, the daily and annual probability of infection, as well as the probability of illness, was higher for children, followed by adults / men and adults / women. The probability of cryptosporidiosis and giardiasis was below the limit tolerable by USEPA (3.6 x 10-2), except in Point 4, where the estimated risk of disease by Giardia spp. for children was above this value. The presence of bioagents in Pardo river water may be related to water pollution by point and diffuse sources. These findings reflect the importance of prioritizing the resources for implementation and complementation of wastewater treatment plants at UGRHI 4, in order to prevent waterborne diseases in populations that use Pardo river water for public supply and primary contact recreation
Subject(s)
Water Microbiology , Water , Giardiasis , Cryptosporidium , Escherichia coliABSTRACT
Dados mundiais apontam haver uma associação entre o aumento do comércio de vegetais minimamente processados prontos para o consumo (VPC) e o aumento da ocorrência de surtos de enfermidades transmitidas por alimentos. Durante o processamento industrial de VPC, a desinfecção é a principal etapa de inativação de micro-organismos patogênicos presentes, mas nessa etapa também pode ocorrer contaminação cruzada, com transferência de contaminantes de produtos contaminados para não-contaminados. Neste trabalho, foram coletadas informações sobre as práticas empregadas na etapa de desinfecção em dez importantes indústrias produtoras de VPC no Estado de São Paulo, avaliando-se, em seguida, a influência dessas práticas na qualidade microbiológica dos produtos e na inativação de Salmonella Typhimurium, bem como na ocorrência de contaminação cruzada por este patógeno. Um modelo de avaliação quantitativa de risco microbiológico foi elaborado para estimar o impacto da contaminação cruzada durante a etapa de desinfecção no risco de infecção por Salmonella devido ao consumo de VPC. Observou-se que, em todas as indústrias visitadas, a desinfecção dos vegetais era feita com produtos à base de cloro em concentrações de 50 a 240 mg/L, que resultava em redução de até 1,2 log na carga microbiana dos vegetais que entravam na linha de processamento. Ao avaliar a influência das características da água de processamento (pH, temperatura, concentração de matéria orgânica e concentração de dicloroisocianurato de sódio) e do tempo de contato entre a água clorada e os vegetais na redução de Salmonella, observou-se que a concentração do produto à base de cloro foi o parâmetro que apresentou maior influência (p<0.05). Concentrações de dicloroisocianurato de sódio acima de 10 mg/L foram necessárias para controle da contaminação cruzada durante a etapa de lavagem. O modelo de avaliação de risco construído indicou quantitativamente haver uma relação entre a concentração de dicloroisocianurato de sódio na água de desinfecção e o risco de ocorrência de surtos causados por Salmonella em VPC. Cenários simulando uso de dicloroisocianurato de sódio em concentrações abaixo de 5 mg/L indicaram que mais de 96% dos casos preditos de infecção por Salmonella poderiam ser atribuídos à ocorrência de contaminação cruzada, enquanto que em cenários com concentrações acima de 50 mg/L, casos de infecção devidos à contaminação cruzada não foram preditos. Estes resultados mostram que o controle da qualidade da água e o monitoramento da concentração de sanitizante na etapa de desinfecção são essenciais para evitar a ocorrência de contaminação cruzada e garantir a produção de VPC seguros para o consumo
Surveillance data in several countries show an association between consumption of minimally processed ready-to-eat (RTE) vegetables and increased occurrence of foodborne diseases outbreaks. During RTE vegetables processing, washing-disinfection is the main step aiming to ensure inactivation of pathogenic microorganisms, but also is the step in which cross-contamination may occur, with transfer of contaminants from contaminated to non-contaminated products. In this study, we collected information on the practices employed during the washing-disinfection step in ten RTE vegetables processing plants located in the State of Sao Paulo, Brazil, and evaluated the influence of these washing practices on the microbial quality of the products and inactivation of Salmonella Typhimurium, as well as on the occurrence of cross-contamination by this pathogen. A quantitative microbial risk assessment model was built in order to estimate the impact of cross-contamination during the washing step on the risk of infection by Salmonella due to the consumption of RTE vegetables. In all visited processing plants, the disinfection step was done using chlorine-based products, in concentrations ranging from 50 to 240 mg/L, achieving a reduction of up to 1.2 log in the microbial load of vegetables entering the processing line. When the influence of washing water parameters (pH, temperature, organic load and sodium dichloroisocyanurate concentration) and time of contact between chlorinated water and vegetables on reduction of Salmonella were evaluated, sodium dichloroisocyanurate concentration influenced the most (p<0.05). Concentrations above 10 mg/L were necessary for avoiding cross-contamination during washing step. The risk assessment model indicated quantitatively a relationship between sodium dichloroisocyanurate concentration and the risk of illness caused by Salmonella in RTE vegetables. When simulation was done with less than 5 mg/L of sodium dichloroisocyanurate, most (>96%) of the illnesses arose from cross-contamination. However, when the concentration was 50 mg/L or higher, no illnesses arising from cross-contamination were predicted. These results show that controlling the quality of the water and monitoring the concentration of the sanitizer in the disinfection step are essential to avoid occurrence of cross contamination and ensure production of RTE vegetables that are safe for consumption
Subject(s)
Environmental Pollution/methods , Eating , Microbiological Phenomena , Plants , Salmonella typhimurium , NoxaeABSTRACT
A avaliação quantitativa de risco microbiológico é o processo utilizado para estimar a probabilidade de infecção, doença ou morte após exposição a microrganismos patogênicos presente em águas, biossólidos, alimentos e ar. Essa pesquisa tem como objetivo descrever o estado da arte da avaliação qualitativa de risco microbiológico associadas a águas e biossólidos, bem como descrever as abordagens e etapas utilizadas na condução do processo, relatar a aplicabilidade e discutir as dificuldades e necessidades na condução da AQRM. Sendo uma pesquisa de caráter descritivo-explicativo, realizou-se revisão de literatura sobre a temática nas seguintes bases de dados: Scielo, LILACS, DEDALUS, MEDLINE e PUBMED e nos documentos produzidos pela Organização Mundial de Saúde e U.S. Environmental Protect Agency. Na literatura consultada verificou-se que a AQRM vem sendo utilizada desde o início da década de 1980 para estimar os riscos à saúde humana. Existem diferentes abordagens utilizadas na condução da ferramenta, diferem na forma de organizar e sistematizar as informações, porém são similares. A abordagem mais utilizada é a proposta pela NRC e consta de quatro etapas: identificação do perigo, avaliação de exposição, avaliação de dose-resposta e caracterização do risco. Constatou-se que a avaliação de exposição apresentase como a etapa mais complexa da AQRM, devido a: i) limitações metodológicas na determinação da concentração e viabilidade dos patógenos em águas e biossólidos e ii) escassez de dados de exposição e de consumo. Verificou-se que a utilização da ferramenta é proeminente na avaliação dos riscos decorrentes da exposição à patógenos presentes em águas de consumo, recreacionais e residuárias, bem como os decorrentes da exposição a solos e cultivos agrícolas fertilizados com biossólidos...
The quantitative microbial risk assessment is the process used to estimate the probability of infection, disease or death after exposure to pathogenic microorganisms present in water, biosolids, food and air. This research aims to describe the state of the art of quantitative microbial risk assessment associated with water and biosolids, and to describe the approaches and steps used in conducting the proceedings, report the applicability and discuss the difficulties and needs in the conduct of QMRA. As a search with a descriptive-explanatory character, there was a literature review on the subject on the following databases: SciELO, LILACS, DEDALUS, MEDLINE, PUBMED and in documents produced by the World Health Organization and the U.S. Environmental Protection Agency. In literature it was found that the QMRA has been used since the early 1980s to estimate the risk to human health. There are different approaches used in the conduct of the tool, they differ in the way of organizing and systematizing the information, but they are similar. The most used approach is the one proposed by the NRC and consists of four steps: hazard identification, exposure assessment, dose response assessment and risk characterization. It was found that the exposure assessment is presented as the most complex steps of QMRA due to: i) methodological limitations in determining the concentration and viability of pathogens in water and biosolids, and ii) lack of exposure data and consumption. It was verified that the use of the tool is prominent in assessing the risks from exposure to pathogens in drinking water, recreational water and waste water, as well as from exposure to soils and crops fertilized with biosolids...