Análise da Qualidade da Água por Organismos Indicadores

Fonte: Laboratórios do Dr. Ian Pepper e Dr. Charles Gerba -A Universidade do Arizona
Autora de Demonstração: Luisa Ikner

A análise da qualidade da água monitora influências antropogênicas, como poluentes, nutrientes, patógenos e qualquer outro constituinte que possa impactar a integridade da água como recurso. A contaminação fecal contribui com patógenos microbianos que ameaçam a saúde vegetal, animal e humana com doenças ou doenças. O aumento das demandas de água e os rigorosos padrões de qualidade exigem que a água fornecida para recursos humanos ou ambientais seja monitorada para baixos níveis de patógenos. No entanto, o monitoramento de cada patógeno associado à poluição fecal não é viável, pois as técnicas laboratoriais envolvem trabalho, tempo e custos extensos. Portanto, a detecção de organismos indicadores fornece uma técnica simples, rápida e econômica para monitorar patógenos associados a condições insalubres.

Os indicadores são organismos facilmente detectáveis cuja presença se correlaciona diretamente com um ou mais patógenos contaminando um ambiente. Para ser considerado um indicador apropriado, um organismo deve atender aos cinco seguintes critérios:

1. O organismo indicador deve estar presente quando o patógeno está presente, e o organismo indicador deve estar ausente quando o patógeno está ausente.
2. A concentração do organismo indicador deve se correlacionar com a concentração do patógeno. No entanto, o organismo indicador deve ser sempre encontrado em números mais elevados.
3. O organismo indicador deve ser capaz de sobreviver mais fácil e mais tempo no ambiente do que o patógeno.
4. A detecção para o organismo indicador deve ser fácil, segura e barata.
5. O organismo indicador deve ser eficaz para todos os tipos de água.

A maioria dos indicadores são organismos ou vírus entéricos, que são comumente encontrados em sistemas gastrointestinais de mamíferos de sangue quente e aviários, dando uma conexão direta com a contaminação fecal. No entanto, muitos indicadores podem não ter eficácia devido a uma correlação ruim com certos patógenos. Dois dos organismos indicadores bacterianos mais amplamente aceitos são Escherichia coli e coliformes devido às suas ligações fecais, e facilidade na análise laboratorial.

Colilert é uma abordagem definida de tecnologia de substrato (DST) para detecção simultânea, identificação específica e confirmação de E. coli e coliformes totais em amostras de água. Esta técnica de laboratório utiliza nutrientes substratos específicos da via metabólica de cada organismo indicador, enumerando apenas microrganismos desejados, que liberam um sinal quando as bactérias alteram o composto. Na presença de um coliforme, o nutriente orto-nitrofenil-β-D-galactopyranoside (ONPG) é hidrolisado pela enzima β-galactosidase do coliform. O composto do produto, orto-nitrofenil, é um cromogen que libera um sinal de cor, tornando a água amarela(Figura 1).

Figura 1. Esquemático mostrando orto-nitrofenil liberando um sinal de cor, tornando a água amarela.

Na presença de E. coli, o nutriente metilumbelliferyl-β-D-glucuronida (MUG) é cortado pela enzima glucuronidase da bactéria, produzindo um produto metilumbelliferone que fluoresce azul-verde sob luz ultravioleta(Figura 2).

Figura 2. Esquema mostrando o nutriente metilumbelliferyl-β-D-glucuronide (MUG) cortado pela enzima glucuronidase da bactéria, produzindo um produto metilumberlliferone que fluoresce azul-verde sob luz ultravioleta.

Colilert pode ser realizado como um teste de presença-ausência (P-A) para indicar se os organismos existem ou não na amostra. Este teste é concluído dissolvendo o substrato em amostras de água de 100 mL, incubando a 35 ± 0,5 °C por 24 h e observando os sinais de cor. A presença dos indicadores também pode ser quantificada utilizando um sistema que determina o número mais provável (MPN) para cada organismo. Este procedimento envolve a dissolução do substrato em amostras de água de 100 mL que são seladas em uma bandeja contendo 49 poços grandes e 48 pequenos poços. A bandeja é incubada a 35 ± 0,5 °C por 24 h, e então os poços contendo mudanças positivas de cor são contados. A razão de poços grandes para pequenos contendo sinais positivos está alinhada ao gráfico do MPN que fornece a quantificação para a presença de cada organismo indicador presente. As regulamentações para a água potável nos Estados Unidos exigem que coliformes zero estejam presentes em 100 mL de água potável.

1. Presença de Colilert – Teste de ausência (P – A)

1. Abra a garrafa colilert de plástico de 100 mL. A garrafa inclui uma pequena quantidade de reagente em pó que é necessário para as reações adequadas, não descarte este pó.
2. Adicione 100 mL de amostra de água na garrafa colilert.
3. Abra o tubo de travesseiro contendo o substrato de nutrientes e despeje o conteúdo na amostra de água dentro da garrafa colilert.
4. Cap e sele a garrafa colilert. Agite a garrafa vigorosamente, invertendo repetidamente a garrafa até que o substrato esteja completamente dissolvido.
5. Incubar a mistura reagente/amostra de água dentro da garrafa a 35 ± 0,5 °C por 24 h.
6. Observe a mudança de cor amarela na mistura reagente/amostra de água. A cor amarela indica que o coliforme está presente. Água clara ou nenhuma mudança de cor indica que coliformes estão ausentes.
7. Exponha a amostra de reagente/água à luz ultravioleta e observe a fluorescência azul. Fluorescência azul indica que E. coli está presente. Nenhuma fluorescência indica que E. coli está ausente(Figura 3).

Figura 3. Teste P-A negativo (esquerda), coliform positivo (médio) e E. coli positivo (direita).

2. Colilert MPN: Quanti-tray 2000

1. Abra a garrafa colilert, e a amostra de água de 100 mL na garrafa colilert.
2. Abra o tubo do travesseiro contendo substrato de nutrientes e despeje o conteúdo na amostra de água dentro da garrafa colilert.
3. Cap e sele a garrafa colilert. Agite a garrafa vigorosamente, invertendo repetidamente a garrafa até que o substrato esteja completamente dissolvido.
4. Abra cuidadosamente a bandeja Quanti 2000 apertando as bordas na parte superior da bandeja e puxando para trás a guia de papel. Continue apertando para que a bandeja esteja aberta.
5. Despeje a mistura de amostra de reagente/água na bandeja e, em seguida, incubar a amostra dentro da bandeja a 35 ± 0,5 °C por 24h.
6. Observe a mudança de cor amarela na mistura reagente/amostra de água. Conte o número de poços grandes e pequenos que sinalizam presença positiva para coliformes. A cor amarela indica que o coliforme está presente. Água clara ou nenhuma mudança de cor indica que coliformes estão ausentes.
7. Exponha a amostra de reagente/água à luz ultravioleta e observe a fluorescência azul. Conte o número de poços grandes e pequenos que sinalizam presença positiva para E. coli. A fluorescência azul indica que E. coli está presente. Nenhuma fluorescência indica que E. coli está ausente.
8. Use a folha quanti-tray de 2000 MPN (Figura 4) para quantificar a concentração para cada organismo indicador presente em 100 mL de água. Use a planilha para comparar grande: pequena relação de poço positivo para presença enumerada para ambos os organismos indicadores.

Figura 4. Quanti-tray negativo (esquerda), coliform positivo (médio) e E. coli positivo (direita).

Organismos indicadores são empregados para determinar de forma rápida e barata a contaminação ambiental. Os ensaios colilert são utilizados para analisar a qualidade da água para fontes de consumo, recreação e efluentes. A qualidade da água deve atender aos padrões legais estabelecidos pela Agência de Proteção Ambiental (EPA) e departamentos reguladores estaduais para ser aceito como recurso para consumo humano e/ou ambiental.

Os ensaios colilert também são estrategicamente utilizados como marcadores de equilíbrio de massa dentro da pesquisa ambiental, e esses dados podem ser analisados juntamente com outros ensaios ambientais para medir a correlação entre os resultados. A realização de um simples teste P-A Colilert indica se uma amostra está contaminada, o que pode ser analisado juntamente com os resultados da pesquisa. Se a amostra P-A mostrar que há contaminação na água, então as amostras de água que estão sendo utilizadas em pesquisas também podem ter contaminação que leva a resultados mal interpretados, enquanto a bandeja MPN Quanti fornece uma quantificação de linha de base para contaminação presente. Por exemplo, os organismos indicadores podem ser usados para correlacionar quantificações de indicadores com o número de patógenos encontrados em uma amostra de água. Se a bandeja de quanti enumerar números de indicadores baixos, isso sugere que a amostra de água também deve experimentar tendências semelhantes com baixos níveis de patógenos.