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Tipo: Tese
Título: Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico aplicada ao uso de águas residuárias para irrigação – Contribuições ao estado da arte do conhecimento
Quantitative Microbial Risk Assessment applied to wastewater irrigation – Contributions to the state of art knowledge
Autor(es): Matangue, Mário Tauzene Afonso
Abstract: A atual escassez geral de água e a degradação dos mananciais provocadas pela seca e a descarga inadequada de efluentes, remetem o reuso de águas residuárias tratadas na agricultura como uma alternativa ambientalmente viável e aceite na economia de água potável. Uma das formas mais rentável de reuso água residuárias tratadas na agricultura é a irrigação de hortaliças consumidas cruas, pois, além da elevada demanda hídrica, elas também possui uma elevada demanda alimentar uma vez que são importante fonte de fibras, nutrientes e vitaminas. Proceder à avaliação crítica do conhecimento acumulado sobre Avaliação Quantitativa do Risco microbiológico (AQRM) aplicada uso ao agrícola de águas residuárias, identificando aspectos consolidados, lacunas de informação, avanços, e necessidades de pesquisa. Procedeu- se à avaliação comparativa de riscos estimados a partir de diferentes modelos de AQRM relatados na literatura, com especial ênfase na avaliação crítica dos modelos de exposição que fundamentam as Diretrizes da OMS para uso agrícola de águas residuárias. No que tangue aos modelos de exposição, foram utilizados dois modelos de exposição, a saber, o Shuval e de Bastos et. al. (2008). O Primeiro foi adoptado pela WHO (2006) e tem como pressuposto o volume de água remanescente na superfície da planta e o segundo a na predição da qualidade de hortícolas em função da qualidade de efluente. Como organismos-referência, foram utilizados, dois vírus (rotavírus e norovírus), uma bactéria (Campylobacter jejuni), um protozoário (Cryptosporidium parvum) e nematoides (Ascaris). Os modelos dose-resposta utilizados para rotavírus e Campylobacter jejuni foram modelo β-Poisson, função hipergeométrica confluente de Kummer e modelo β-binomal; para norovírus a função hipergeométrica gaussiana, modelo exponencial para determinação de infecção diária por Cryptosporidium parvum e novamente o modelo β-Poisson para Ascaris. Estimativas dos parâmetros de modelos dose resposta dados em valores fixos e função densidade de probabilidades, foram obtidas a partir dos diferentes métodos, nomeadamente, o de máxima verossimilhança, bootstrapping observation, Inferência Bayesiana e Bootstrap Bayesiano. Dois estimadores anuais de risco foram usados a saber o Panive e Pgold em cada modelo de exposição. Os modelos de exposição de Shuval et al. (1997) e Bastos et al. (2008) produziram estimativas de risco estatisticamente diferentes, sendo as do primeiro inferiores em todos padrões de consumo. E o mais importante, o modelo de Shuval et al. (1997), assume que os agentes patogénicos contidos no volume remanescente na superfície das culturas irrigadas permanecem aderidos às culturas, mesmo depois volume de água remanescente ter se evaporado, com essa suposição, este modelo se torna muito conservador, em relação ao modelos de Bastos et al. (2008). Não se verificaram diferenças significativas, em estimativas de risco obtidas por diferentes métodos de estimativas de parâmetros dose resposta em todos patógenos com exceção do ‘bootstrapping observation’ no estimador Pnaive. Contrariamente, foram observadas diferenças significativas em estimativas obtidas pelo Pnaive e Pgold, e no que tange aos modelos dose resposta, o modelo beta-binomial resultou em estimativas de risco diferentes do beta-Poisson e função hipergeométrica de confluente de Kummer.O uso da distribuição uniforme na concentração da E.coli conforme a metodologia da OMS (2006) em ambos modelos de exposição, em todos métodos de estimação de parâmetros dose-resposta e pelo Pnaive e Pgold, resultou estimativas de risco estatisticamente maiores que as obtidas pela distribuição lognormal a qual foi utilizada na concentração de E.coli em efluentes das lagoas de polimento.
The current general scarcity of water and degradation of water sources caused by drought and inadequate effluent discharge, provides opportunities of using the reclaimed water in agriculture as an environmentally viable alternative and accepted for potable water savings One of the most economically feasible agricultural uses of reclaimed water is the irrigation of high-value consumption rate of salad crops, which typically have high returns per volume of water invested in. The consumption of salad crops is becoming popular worldwide because it is agreed as healthy food, since they are important source of fibre, nutrients and vitamins.The aim of this work was, making a critical assessment on the state-of-the-art knowledge in Quantitative Microbiological Risk Assessment (QMRA) applied to the agricultural use of wastewater, identifying consolidated aspects, information gaps, advances, and research need. Also, it was carried out the comparative risk assessment estimates from different models AQRM reported in the literature, with special emphasis on the critical evaluation of the exposure models that underlie the WHO guidelines for agricultural use of wastewater. With respect to exposure models, two exposure models were used, namely Shuval et al. (1997) and Bastos et. al. (2008). The first was adopted by WHO (2006) and is based upon the volume of water remaining on the surface of the plant and the latter is based upon to the prediction of the quality of vegetables according to the effluent quality. The following reference organisms were used: two viruses (rotavirus and norovirus), bacteria (Campylobacter jejuni), a protozoa (Cryptosporidium parvum) and nematodes (Ascaris). For daliy infection probilility, Beta-Poisson, confluent hypergeometric function of Kummer and beta-binomal models was used for rotavirus and Campylobacter jejuni; Gaussian hypergeometric function for norovirus, Exponential for Cryptosporidium parvum and again the β-Poisson model for Ascaris. Dose response model paramters estimates given by points estimates and probability density function were obtained from the different methods, namely, the maximum likelihood, bootstrapping observation, Bayesian inference and Bayesian Bootstrap. Two annual risk estimators were used, xxix Panive and Pgold in each exposure model. The Shuval et al. (1997) and Bastos et al. (2008) exposure models produced statistically different risk estimates (medians and 95th percentile) from two annual estimator Pnaïve and Pgold and in both annual risks estimates from first model were less than from Bastos et al. (2008). The Shuval et al. (1997) model than assumes that any pathogens contained in the residual wastewater remaining on the irrigated crops would cling to the crops even after wastewater itself evaporated and this assumption means that this model is very conservative because does not consider the die-off due to this process and in this context Bastos et al. ́s model sounded to be an attractive and alternative. Overall, the different methods of parameters estimation were statistically not different in both exposure models either by Pnaïve or Pgold estimators with the exception of 'bootstrapping observation' in Pnaive estimator. In contrast, significant differences were observed in estimates obtained by Pnaive and Pgold, and with respect to dose-response models, the beta-binomial model resulted in different risk estimates of beta-Poisson and Kummer confluent hypergeometric function. The use of uniform distribution in concentration of E. coli according to the methodology (WHO 2006) in both exposure models, in all methods of estimation of dose-response parameters and in the Pnaive and Pgold, overall, resulted in risk estimates statistically higher than those obtained by the lognormal distribution which was used in the concentration of E.coli in the effluent from polishing pond.
Palavras-chave: Irrigação com águas residuais
Águas residuais - Microbiologia
CNPq: Saneamento Ambiental
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Citação: MATANGUE, Mário Tauzene Afonso. Avaliação Quantitativa de Risco Microbiológico aplicada ao uso de águas residuárias para irrigação – Contribuições ao estado da arte do conhecimento. 2015. 664f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2015.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7850
Data do documento: 11-Ago-2015
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