Sob sua aparência turva e fedorenta, as águas residuais têm um valor que vai muito além de sua reciclagem e possível reaproveitamento.
É um indicador ambiental e de saúde cuja composição por diferentes elementos poluentes, originados nos resíduos industriais e principalmente nos resíduos urbanos, fazem das águas residuais uma fonte de informação sobre a exposição humana a diversos compostos químicos ou patógenos
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A ferramenta que traduz sua linguagem é a epidemiologia baseada em águas residuais, originalmente ligada ao estudo da presença do vírus da poliomielite, cujo monitoramento é hoje um instrumento útil para alertar sobre a circulação de cepas selvagens ou de vacinas neurovirulentas entre a população.
Para o restante dos vírus, sua aplicação foi relegada a projetos de pesquisa, no entanto, a atual pandemia de COVID-19 levou ao estudo do SARS-CoV-2 através de águas residuais em todo o mundo, tornando-se a principal ferramenta de alerta precoce, cujo futuro se aproxima promissor.
“Ele percorre as grandes estradas do relacionamento humano, nunca mais rápido do que as pessoas viajam e, em geral, muito mais devagar.” Foi assim que John Snow (1813-1858), um médico inglês – descreveu o comportamento da bactéria do cólera quando devastou a cidade de Londres com o surto mais violento da Inglaterra. Ao contrário da teoria dos “miasmas” – vapores tóxicos emitidos pela decomposição de matéria no solo e águas impuras – que motivou as autoridades a esvaziar todas as trincheiras e poços da cidade no rio Tamisa, Snow propôs que a propagação do cólera se devia a água contaminada por uma “matéria mórbida” invisível ao olho humano.
Essa “matéria mórbida” responsável pela diarreia aguda que caracteriza a doença – fezes aquosas e abundantes que se parecem com a água da lavagem do arroz – foi transmitida entre a população de Londres através das águas servidas que transformaram o Tamisa em um “esgoto mortal”, como definido por Charles Dickens em seu romance Little Dorrit (1857) anos depois.
E, é isso, a Londres daquela época não se caracterizava exatamente por ter os sistemas de saneamento e noções de higiene ambiental de que hoje desfrutamos, e as mesmas águas do Tamisa que haviam sido contaminadas com o conteúdo das fossas e poços da cidade foram usadas novamente para abastecer a cidade por meio de duas empresas de água.
Enquanto o estudo das doenças como fenômenos populacionais remonta às febres pestilentas que assolavam a população às margens do rio Nilo por volta do ano 2.000 aC., John Snow é considerado hoje o pai da epidemiologia moderna por lançar as bases teórico-metodológicas da epidemiologia relacionando, em Londres, em 1854, as taxas de mortalidade com o comportamento da população em relação ao abastecimento de água.
Embora o problema de Londres de dois séculos atrás pareça muito distante, a cólera é apenas mais um exemplo das doenças que podem ser transmitidas pela água. Segundo o relatório Água Segura, Saúde Melhor, publicado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) em 2019, após doenças diarreicas, que são as mais comuns ao menos no mundo uma dúzia de outras doenças diretamente ligadas à água devido ao seu uso para consumo inadequado , saneamento e higiene (WASH). Hepatite A, febre tifóide, poliomielite, malária, esquistossomose ou disenteria são algumas dessas doenças que matam milhões de pessoas em todo o mundo. ONU adverte que mais de 80% das águas residuais resultantes da atividade humana são despejadas em rios ou mar sem qualquer tipo de tratamento de água, causando sua contaminação.
Esta relação entre a água e a saúde das pessoas mostra como é fundamental não só ter sistemas de tratamento de água que apliquem os processos físicos, químicos e biológicos necessários ao recurso para a sua reutilização ou para o seu retorno aos corpos hídricos, é natural também, protocolos de monitorização que fornece dados suficientes para estimar a dimensão e as possíveis causas das variações espaço-temporais na qualidade da água, que afetam a saúde pública.
Como escreveu o ex-diretor geral da OMS, Dr. Lee Jong-wook (1945-2006): “Água e saneamento são um dos principais motores da saúde pública. Costumo me referir a eles como “Saúde 101”, o que significa que assim que o acesso a água potável e instalações de saneamento adequadas puder ser garantido para todos, independentemente da diferença em suas condições de vida, uma batalha importante contra todos os tipos de doenças terá sido vencida.”
Em suma, as águas residuais não tratadas são um problema global que põe em risco a saúde e o bem-estar de milhões de pessoas , visto que constituem uma via de transmissão de doenças, incluindo as virais .
Não é o caso do SARS-CoV-2, vírus causador do COVID-19 e cujas informações atualmente disponíveis, segundo a Organização Mundial de Saúde Animal (OIE) , sugerem que seja de origem animal e que ainda não há evidências suficientes para explicar a rota original de transmissão aos humanos.
Sobre este ponto, um estudo do Instituto Nacional Holandês de Saúde Pública e Meio Ambiente (RIVM) publicado na revista The Lancet Gastroenterology and Hepatology observa que ainda não está claro se o SARS-CoV-2 é viável em condições ambientais que poderiam facilitar a transmissão fecal-oral.
Além disso, pesquisadores da Universidade de Granada realizaram uma análise epidemiológica de 134 trabalhadores de 59 ETA’s da província de Andaluzia – infraestrutura crítica do ciclo urbano da água e, portanto, essencial para a eliminação do SARS-CoV-2–, cujos resultados publicado no International Journal of Water Resources Development, revelou uma seroprevalência deste grupo, semelhante à taxa de incidência encontrada para a população geral da província, sugerindo também que não existe transmissão relevante do coronavírus através de águas residuais uma vez que, como outros coronavírus, o SARS-CoV-2 não é tão resistente a condições ambientais em águas residuais como, por exemplo, norovírus.
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Na trilha do SARS-CoV-2
A água residual não tratada é um ecossistema ideal para avaliar a diversidade viral, além de fornecer um ambiente rico para o crescimento de várias espécies hospedeiras e, portanto, de seus vírus. De acordo com um estudo pioneiro sobre a aplicação da metagenômica – o estudo do genoma de comunidades microbianas – a vírus de esgoto publicado pela revista mBio em 2011 , e realizado pelo Laboratório de Vírus Contaminantes de Água e Alimentos da UB e da Universidade de Washington, o esgoto bruto fornece uma rica matriz, não apenas para identificar novos vírus, mas também para estudar a diversidade daqueles já conhecidos.
Durante a pandemia, descobriu-se que o SARS-CoV-2 também era excretado nas fezes, terminando no esgoto e que, o RNA viral era detectável nos esgotos municipais. Essa constatação levantou dúvidas sobre os possíveis agravos à saúde das pessoas que estavam direta ou indiretamente expostas às águas residuais – e como mencionado acima não há transmissão relevante -, mas também ofereceu oportunidades de uso das águas residuais no monitoramento das tendências de circulação do vírus entre os cidadãos, permitindo avaliar centros populacionais inteiros de uma só vez.
Nesse sentido, a virologia ambiental associada às águas residuais remonta à década de 1940, com esforços para detectar o vírus da poliomielite . Desde então, os métodos de cultura de células úteis para a detecção de enterovírus foram substituídos por técnicas de biologia molecular e química analítica para a detecção de patógenos.
Assim, hoje em dia, graças à aplicação das ciências analíticas, é possível conhecer a exposição humana a diversos compostos químicos ou patógenos –como os vírus– através das águas residuais. Isso é conhecido como Epidemiologia Baseada em Águas Residuais (Wastewater Based Epidemiology – WBE, em inglês) que, embora sua aplicação inicial, e a que hoje é mais conhecida e consagrada, foi estimar o consumo de drogas em populações, bem como de substâncias lícitas de abuso (álcool, drogas ou tabaco).
Com a pandemia COVID-19, tornou-se a principal ferramenta de alerta para a identificação precoce da presença de SARS-CoV-2 na população. O Dr. Christian Daughton, um pesquisador agora aposentado da Agência de Proteção Ambiental dos EUA e um precursor do termo como tal do WBE há mais de duas décadas, diz que:
“sua utilidade para monitorar a incidência e propagação de doenças infecciosas em populações – como COVID-19 – atualmente é muito mais limitada do que a aplicação do WBE para determinar o uso de substâncias químicas – como drogas – ou a exposição a xenobióticos de origem natural ”.
Assim, partindo da ideia de Daughton de imaginar estações de tratamento de águas residuais como uma ferramenta, não apenas para rastrear uma classe emergente de poluentes , mas também para monitorar o estado geral de saúde ou doença em toda a comunidade, existem vários grupos de pesquisa que, em todo o mundo, estuda a presença, características e epidemiologia de diferentes vírus desde a sua detecção em águas residuais.
E, é isso, o desenvolvimento de tecnologias moleculares aplicada a estudos ambientais constatou que mesmo em países altamente industrializados existe uma alta prevalência de vírus no meio ambiente, o que causa um impacto significativo na saúde pública e perdas econômicas significativas, principalmente por meio da transmissão de vírus pela água e alimentos.
Gertjan Medema, microbiologista principal do KWR Water Research Institute na Holanda, tem analisado a transmissão de doenças infecciosas e resistência antimicrobiana através dos sistemas hídricos por dez anos e como isso pode ser evitado por meio de medidas técnicas e de gerenciamento. Com o início da pandemia, sua equipe de pesquisa foi a primeira a pensar que poderia encontrar SARS-CoV-2 em águas residuais de fezes de pessoas infectadas:
“O teste de águas residuais pode complementar as informações dos testes convencionais – PCR, teste de antígeno e sorologia – permitindo que as autoridades rastreiem a presença do vírus em grandes populações ao longo do tempo”.
Fonte: Randazzo et al., 2020
Em um mar de incertezas pandêmicas, em março de 2020 ninguém tinha capacidade suficiente para saber o verdadeiro número de infectados.
A baixa probabilidade de detectar infecções assintomáticas e oligossintomáticas durante a vigilância clínica, levou os pesquisadores a se concentrar no WBE para determinar a carga de infecções não diagnosticadas no nível da população, o que se provou crítico para refinar as estimativas das taxas de letalidade.
Da Universidade de Cranfield (Reino Unido) e da Academia Chinesa de Ciências, eles desenvolveram um dispositivo baseado em papel para a detecção de coronavírus em águas residuais. É uma pequena ferramenta analítica com diferentes áreas funcionais impressas com uma impressora de cera, que integra todos os processos necessários para o teste de ácido nucléico em um material de papel de baixo custo:
“Atualmente, o teste é projetado como uma ferramenta de diagnóstico fácil e rápida. Lucrativo para a população em massa em vez de indivíduos ”, explica o Dr. Zhugen Yang, professor de tecnologia de sensores do Cranfield Water Science Institute, cujo objetivo é implementá-lo permanentemente na vigilância epidemiológica: “Vamos desenvolver sensores baratos e implantáveis para mapear rapidamente os pontos de acesso, o que nos permitirá atender aos requisitos analíticos.”
Na Espanha, o Instituto de Agroquímica e Tecnologia de Alimentos (IATA-CSIC) e o Centro Segura de Ciência do Solo e Biologia Aplicada (CEBAS-CSIC) que colaboram desde 2016 com Esamur (Entidad de Saneamiento e Depuración de Aguas Residuales de la Región de Murcia) na análise de riscos quantitativos voltados para a eficácia dos tratamentos da ETA’s para identificar bactérias patogênicas, vírus entéricos, esporos de Clostridum ou produtos de desinfecção, foram os primeiros a validar uma metodologia que detectaria o RNA SARS -CoV-2 em bruto esgoto.
“A preocupação surgiu no final de fevereiro a partir de publicações internacionais que revelaram a presença de restos de RNA do SARS-CoV-2 nas fezes, o que sugeria que partículas virais poderiam se acumular nas águas residuais das cidades”, revela Ana Allende, pesquisadora do CEBAS-CSIC que possui características físico-químicas semelhantes ao SARS-CoV-2 – principalmente o envelope lipídico – e, com um mengovírus, dopamos amostras de água que havíamos armazenado em amostragens anteriores. Os resultados mostraram que o procedimento que normalmente usamos para a detecção de norovírus e hepatite A em águas residuais era um procedimento que poderia ser usado rotineiramente para a detecção de RNA de SARS-CoV-2 em água ”.
“Posteriormente, o grupo IATA-CSIC liderou os estudos que mostraram que o procedimento que normalmente usamos para a detecção de norovírus e hepatite A em águas residuais era um procedimento que poderia ser usado rotineiramente para a detecção de RNA de SARS-CoV-2 em água ”.
Mais tarde, o grupo IATA-CSIC liderou um segundo estudo em Valência , em colaboração com o Instituto de Biologia de Sistemas Integrativos (I2SysBio), onde traços de SARS-CoV-2 também foram detectados em amostras retrospectivas de água no final de fevereiro de 2020.
Também na Espanha, entre as numerosas capacidades da Rede Espanhola de Análise de Águas Residuais para Fins Epidemiológicos (ESAR-Net) , criada em 2017 e composta por diferentes grupos de investigação espanhóis, já estavam trabalhando em novas aplicações, como o estudo da exposição da população a poluentes químicos ou a identificação de indicadores de saúde de uma determinada população.
“O raciocínio é o mesmo do caso de exposição a poluentes ou uso de drogas, entre outros exemplos”, explica Félix Hernández, professor e diretor do Instituto Universitário de Agrotóxicos e Águas (IUPA). “Tudo a que estamos expostos, incluindo uma infecção viral, pode ser refletido nas águas residuais se uma série de critérios for cumprida, como a existência de biomarcadores específicos que são suficientemente estáveis nas águas residuais e que existem técnicas analíticas. Adequadas para serem detectadas e quantificado ”.
Seus resultados podem contribuir para o estabelecimento de um sistema de vigilância epidemiológica eficiente para o vírus SARS-CoV-2 no futuro, a fim de conhecer a evolução da taxa de infecção global em uma população e detectar precocemente possíveis surtos da doença. à doença.
“Utilizamos tecnologia para detectar o material genético SARS-CoV-2 que temos e podemos correlacionar os dados das águas residuais com as informações clínicas epidemiológicas, teremos uma ferramenta muito útil que ao mesmo tempo fornece informações em tempo real sobre uma grande população anônima para monitorar as populações pandêmicas em estudo ”, explica ele.
Vale ressaltar que, com base na eficácia demonstrada na detecção do material genético SARS-CoV-2 em águas residuais e sua possível utilização como sistema complementar à vigilância sanitária da pandemia, o Ministério da Transição Ecológica e do Desafio Demográfico (MITECO) publica semanalmente no seu sítio web, desde novembro de 2020, os resultados das amostragens efetuadas nas mais de trinta ETA’s que integram um projeto COVID-19 de Alerta Precoce e Vigilância de Águas Residuárias ( VATar-COVID-19), definida como um caso particular de aplicação da epidemiologia, baseada em águas residuais devido ao seu controle de substâncias associadas aos hábitos e modos de vida da população e sua aplicação na saúde pública e ambiental.
Também se destacam na Espanha os protocolos de monitoramento ambiental estabelecidos em diferentes comunidades autônomas como a Catalunha através de Sarsaigua – liderada pelo ICRA – ou o Sistema Vigía em Madrid promovido pelo Canal de Isabel II.
Além disso, à luz da progressão da pandemia e do surgimento de uma segunda onda em vários países, em março de 2021 a Comissão Europeia adotou uma abordagem comum para estabelecer uma vigilância sistemática do SARS-CoV-2 e suas variantes em águas.
A União Europeia recomenda fortemente “rastrear a presença do vírus nas águas residuais como uma forma relativamente barata e confiável de coletar informações essenciais”, uma vez que, dadas as informações coletadas até o momento, mostrou uma correlação direta entre as quantidades dos vírus encontrados em águas residuais e o número de pessoas infectadas na área correspondente.
Neste sentido, o projeto COVIDBENS, financiado pela Edar Bens e realizado na Galiza desde abril de 2020, aplica um modelo de regressão estatística capaz de estimar o número de portadores do vírus na população com base na análise da carga viral das águas residuais.
Além disso, desde o início de 2021, eles monitoram o aparecimento de novas mutações e variantes do SARS-CoV-2 em águas residuais usando tecnologias de sequenciamento massivo:
“Com esta metodologia, podemos dizer quais variantes do vírus estão no área metropolitana de A Coruña ”, explica Margarita Poza, microbióloga do Instituto de Pesquisas Biomédicas (INIBIC) , Professora Associada da Universidade de A Coruña e líder deste projeto pioneiro.
“Somos capazes de sequenciar, ou seja, conhecer o código genético de todas as variantes do vírus que aparecem”. Também servindo como um alerta precoce contra possíveis surtos, COVIDBENS mostrou que é capaz de antecipar a detecção em até dezoito dias no que diz respeito aos dados informados pelo sistema de saúde espanhol: “Além da detecção específica do vírus, usamos padrões para também extrair os dados da quantidade de vírus existente. Não nos vem saber se existe ou não, mas também quantificamos ”.
Detecção de SARS-CoV-2 em águas residuais
A análise de águas residuais para fins epidemiológicos é baseada na excreção de produtos do metabolismo humano que chegam intactos à ETA. No caso da detecção do SARS-CoV-2, embora existam diversos protocolos elaborados para a detecção do vírus em águas residuais, eles contemplam várias etapas em comum:
- Concentração e precipitação da amostra;
- Extração de material genético (RNA); e
- Detecção de material genético específico para SARS-CoV-2.
Por sua vez, para cada uma dessas etapas existem diferentes métodos experimentais, kits comerciais ou técnicas de detecção, todos eles com seus prós e contras. No caso particular da detecção do material genético do vírus em águas residuais, a técnica mais utilizada é a reação em cadeia da polimerase, quantitativa em tempo real, normalmente conhecida pela sigla em inglês RT-qPCR .
É uma técnica que se destaca pela versatilidade, sensibilidade e eficiência, sendo adequada para a análise de efluentes.
Muito mais que um resíduo
A pandemia COVID-19 não só destacou a importância vital do saneamento, higiene e acesso adequado a água potável para prevenir e conter doenças, como também um setor de água essencial para que todos os itens acima ocorram.
Em vez disso, as águas residuais têm sido muito mais do que um resíduo a ser tratado. Elas têm sido um espelho quase perfeito da prevalência do SARS-CoV-2 na população e sua evolução, o que evidencia o enorme potencial do WBE como uma ferramenta fundamental para conter e mitigar surtos de COVID-19, minimizando os efeitos em cascata globais que envolvem saúde pública e segurança, saúde acessível, segurança alimentar, estabilidade de economias e instituições financeiras.
“Investir em uma rede epidemiológica nacional permanente com base em águas residuais pode ser vital para nos prepararmos para um controle mais rápido e eficaz da próxima pandemia inevitável”, disse o Dr. Daughton.
“É por isso que esta pandemia, apesar de todo o negativo que representou para as sociedades em todo o mundo do ponto de vista sanitário, econômico e ambiental, oferece uma oportunidade significativa para comprovar que, como disciplina emergente, o WBE tem grandes possibilidades pela frente de ser utilizado – aliado a estudos epidemiológicos comumente aplicados – na detecção e manejo da transmissão de doenças infecciosas na população, desde a presença de quantidade substancial de RNA viral nas fezes e na urina fornece a capacidade de rastrear o início da doença e as tendências de transmissão ao longo do tempo usando esta metodologia.
O WBE, aplicado regularmente e rigorosamente, pode se tornar um sistema de alerta precoce muito adequado para possíveis surtos de doenças, mas não se deve esquecer que é uma ferramenta complementar. Não pode substituir os estudos epidemiológicos clássicos, baseados em estudos de casos clínicos, mas sim complementá-los.
Atualmente, o monitoramento ambiental para a presença do SARS-CoV-2 em águas residuais já é utilizado em aproximadamente cinquenta países e mais de mil cidades. Informações coletadas pelo COVID-19 WBE Collaborative em seu portal na web , com o objetivo de aprimorar a colaboração em escala global para a epidemiologia com base em águas residuais de SARS-CoV-2.
“O principal desafio do monitoramento ambiental é que o setor de água não está acostumado a fornecer dados para o setor de saneamento e o setor de saneamento não está acostumado a considerar o monitoramento ambiental para a saúde pública”, diz Dr. Medema.
Uma relação – a dos setores de água e saneamento – que foi enormemente fortalecida com a pandemia e que no futuro poderia efetivamente servir como uma ferramenta de alerta precoce para futuros surtos ou pandemias, gestão da saúde e como uma rede de segurança contra possíveis fontes não detectadas de infecção.
“O setor de água e o setor de saneamento, e todas as organizações do entorno, têm que comunicar informações de forma eficiente e em tempo real para que as medidas tomadas sejam eficazes. A epidemiologia baseada em águas residuais aplicada ao COVID-19 é uma ferramenta que veio para ficar. Temos que aproveitar toda a infraestrutura e redes que foram criadas ”, destaca Gloria Sánchez. No entanto, como aponta Margarita Poza, “sem financiamento não se pode fazer pesquisa. Para que seja implementado de forma permanente, é necessário financiamento de infraestrutura e de pessoal de pesquisa ”.
Assim, o enorme potencial da metodologia aplicada pela epidemiologia com base nas águas residuais tem sido evidenciado nos diversos estudos científicos realizados tanto em Espanha como no estrangeiro e, embora cada vez mais – e é preciso mais financiamento para realizá-los -, o esgoto continuará a nos falar até o que não podemos ver. Vamos ouvi-los.
Fonte: iagua
Adaptado para Portal Tratamento de Água
Traduzido por Jaqueline Morinelli
