Titre de l'écran-titre (visionné le 12 janvier 2024) / Cryptosporidium sp. et Giardia sp., deux protozoaires parasites de l'homme et/ou de l'animal, sont des ennemis tenaces des usines de production d'eau potable partout à travers le monde. En effet, leur forme de dissémination les rend plus aisément dispersibles dans les étendues d'eau et plus robustes faces aux stress environnementaux en attendant leur ingestion par leur prochain hôte. Par ailleurs, cette forme les rend tous deux résistants au chlore, le composé le plus couramment utilisé dans la désinfection chimique de l'eau. D'autres moyens sont disponibles pour les éliminer, mais la performance de ceux-ci dépend de la concentration de parasites dans l'eau brute. Il est donc important de connaître la concentration de ces deux organismes dans les sources d'eau alimentant les usines de production d'eau potable et de cibler les conditions et/ou les moments de l'année durant laquelle chaque source est vulnérable à la contamination par ces agents pathogènes. Les objectifs du présent projet consistaient à 1) développer un outil biomoléculaire de détection spécifique à ces deux micro-organismes, 2) à optimiser le protocole de récupération de ceux-ci à partir d'eau brute, 3) à évaluer leur présence dans trois eaux de source du Québec d'un point de vue temporel ainsi que géographique et finalement, 4) à rechercher des corrélations entre le nombre de parasites et d'autres paramètres environnementaux. En cours de projet, il a été constaté que les méthodes de détection biomoléculaire actuellement disponibles manquent soit de sensibilité, soit de spécificité ou soit de reproductibilité pour être appliquées à la surveillance de Cryptosporidium sp. et de Giardia sp. dans l'eau environnementale. Les techniques de PCR et de LAMP ont été tentées avec plusieurs cibles génétiques différentes ainsi qu'avec différentes amorces sans permettre de trouver un protocole permettant de répondre à ces trois critères. Il a donc été décidé de se tourner vers le seul protocole standardisé actuellement disponible, soit la méthode 1623.1 de l'USEPA. Toutefois, compte tenu de ses pourcentages de récupération globalement faibles, des essais ont été entrepris pour tenter de modifier cette technique dans l'optique d'améliorer sa performance et/ou de diminuer les coûts requis pour son utilisation. Parmi les quatre approches mises à l'épreuve, le protocole original de la méthode 1623.1 a permis d'obtenir la meilleure récupération en ce qui concerne Giardia. Cependant, pour Cryptosporidium, les quatre protocoles testés ne produisaient pas de récupération statistiquement différente les uns des autres. Ultimement, il a été décidé d'utiliser le protocole original de la 1623.1 pour la suite du projet. Ensuite, une campagne d'échantillonnage d'un an a été menée entre mars 2022 et février 2023 au niveau de l'eau brute de trois usines de production d'eau potable du Québec (Québec, Charny et Lévis). Des prélèvements ont été faits de manière mensuelle avec des dates supplémentaires lors des périodes de transition saisonnière. Chaque échantillon était analysé avec la 1623.1 pour déterminer la concentration de parasites dans chacun des échantillons. Au final, un patron annuel a pu être dessiné pour Giardia avec de fortes concentrations durant les périodes froides et de transition saisonnière ainsi que des concentrations statistiquement plus faibles en période chaude. Pour sa part, la concentration de Cryptosporidium était davantage variable selon la saison et la source d'eau. Avec les données de la campagne d'échantillonnage de 2022-2023, des corrélations statistiques ont pu être établies entre la variation de la concentration d'(oo)cystes et celle de plusieurs paramètres environnementaux. Il a été rapidement constaté qu'aucun des paramètres environnementaux testés ne peut servir de proxy universel aux trois sites ni aux trois saisons pour la même source, pas même les micro-organismes indicateurs de pollution fécale conventionnels. Cependant, des corrélations fortes ont pu être trouvées pour chaque parasite à chaque site pour au moins une saison de l'année. Des modèles de régressions linéaires multiples ont également pu être établis pour chaque site et pour chaque parasite. Grâce aux travaux effectués durant ce projet, on peut conclure que chaque source d'eau possède ses caractéristiques et influences propres qui la rendent unique. Ainsi, les tendances observées à une source ne peuvent pas nécessairement être extrapolées aux autres sources, malgré leur proximité géographique. Par ailleurs, chaque année est unique en soi. Il est donc important d'effectuer une surveillance régulière au niveau de chaque source pour rester à l'affût de variations impromptues dans leur concentration. / Cryptosporidium sp. and Giardia sp., two protozoan parasites of humans and/or animals, are tenacious enemies of water treatment plants around the world. They adopt a dissemination conformation making them easily spread through watercourses and tougher against environmental stresses they undergo while waiting to be ingested by their next host. This conformation also makes them more resistant face to chlore-based treatments used as chemical disinfection in water treatment plants. Other means are available to get rid of them in raw water, but the use of these alternative treatments is concentration-dependent. It is therefore necessary to monitor the concentration of these parasites in water sources supplying treatment plants and to determine the conditions and/or the moments of the year where each water source is vulnerable to contamination by these pathogenic agents. The objectives of this project were to 1) develop a biomolecular tool for the detection of Cryptosporidium and Giardia, 2) optimize the protocol for recovery of these parasites from raw water, 3) evaluate the presence of these microorganisms in three water sources of Québec from a geographical and from a temporal angle, 4) seek statistical correlations between the parasite's concentration and other environmental parameters. Throughout the project, it was found that biomolecular methods available lack either sensitivity, specificity, or reproducibility to be applied for the monitoring of Cryptosporidium sp. and Giardia sp. in environmental water samples. PCR and LAMP experiments were performed targeting different genes and using different primers without being able to fulfill these three criteria. It was then decided to use the only standardized protocol available up to today, the USEPA Method 1623.1. However, knowing the low recovery percentages of this technique, tests were performed to try to improve this protocol and/or decrease the costs associated with it for a similar performance. Among the four approaches tests, the original protocol of the 1623.1 gave the highest recoveries of Giardia. On the other hand, the four protocols did not give statistically different recoveries when compared with each other for Cryptosporidium. Therefore, the original protocol of the 1623.1 was selected for the subsequent steps of this project.Afterwards, a sampling campaign of one year was performed between March 2022 and February 2023. Sample sites were three major water treatment plants of Québec (Québec, Charny and Lévis). Samples of raw water from each site were taken on a monthly basis with supplementary dates during transition periods (spring and fall). Each sample was analyzed with the 1623.1 protocol to determine the parasite concentration in each. Throughout this campaign, an annual pattern was found for Giardia with high concentrations during cold and transition months while concentrations were statistically lower during the warm season. Cryptosporidium's concentration had a much more variable behavior depending on the season and on the water source. With the data collected during the sampling campaign of 2022-2023, statistical correlations could be established between the variation in concentration of parasites and the variation of several environmental parameters. No proxy common to all sites and to all seasons could be found for either protozoan, not even the common fecal pollution indicator microorganisms. However, strong statistical correlations were found for each parasite in at least one season of the year. Multiple linear regression models could be made for each site and each parasite. With the work performed during this project, we can reach the conclusion that each water source has its own characteristics and influences which makes it unique. Therefore, patterns observed for a given source cannot necessarily be extrapolated to other sources, despite their geographical proximity. Moreover, each year has its own particularities, So, it is important to monitor regularly each water source and to stay alert face to unexpected variations in the concentration of these two protozoa.

Esta pesquisa avaliou o uso de ozônio para inativar cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium parvum presentes na água filtrada obtida após a utilização da tecnologia de ciclo completo com flotação (coagulação, floculação, flotação e filtração) em escala de bancada, empregando o cloreto de polialumínio – PAC – como coagulante. O método de floculação em carbonato de cálcio – FCCa, sem e com a etapa de separação imunomagnética – IMS – foi utilizado na quantificação dos protozoários. A recuperação nos ensaios de qualidade utilizando o kit Easyseed® de Giardia spp. foi de 8,4% ± 97,4% sem IMS e com IMS, com duas dissociações, o valor foi de 7,4% ± 39,7% e, com três dissociações, a recuperação alcançou 9,6% ± 34,7%, portanto, somente o ensaio com IMS e duas dissociações, não atendeu os padrões do Método 1623.1. A recuperação de Cryptosporidium parvum, obteve valor de 3,4% ± 100% em ensaio sem IMS e com IMS, o valor obtido foi de 1,0% ± 70,0% com duas dissociações e 1,8% ± 44,4% com três dissociações e nos três métodos apresentados, não houve conformidade com os critérios do Método 1623.1. Na etapa de desinfecção com ozônio, os ensaios realizados na Etapa 1, que se utilizou 5 mgO3L-1 e tempo de contato de 1 min sem IMS, as maiores inativações atingidas foram de 2,52 e 2,22 log para cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium parvum, respectivamente. Com o tempo de contato de 5 min, as maiores inativações foram de 2,52 e 2,92 log de cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium parvum, respectivamente. Na Etapa 2, com IMS, utilizando a mesma dosagem e tempo de contato de 1 min, obteve-se 2,27 e 0,21 log de inativação para cistos e oocistos, respectivamente. Comparando-se com o tempo de contato de 5 min, foram obtidos 2,9 e 2,3 log de inativação para cistos e oocistos, respectivamente. Na avaliação de custo, o método de FCCa sem IMS demonstrou ser o mais econômico em relação ao procedimento com IMS. A influência da inclusão da terceira dissociação ácida no método com IMS também foi analisada e este procedimento não resultou em diferenças estatísticas significativas nos resultados. / This research evaluated the use of ozone to inactivate Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts present in the filtered water obtained after the use of the complete cycle of flotation technology (coagulation, flocculation, flotation and filtration) on a bench scale employing polyaluminium chloride - PAC as coagulant. The calcium carbonate flocculation method - FCCa, without and with immunomagnetic separation step - IMS has been used in the quantification of protozoa. The recovery in quality test using the kit Easyseed® for Giardia spp. was 8.4% ± 97.4% non-IMS and IMS with two dissociations, the value was 7.4% ±39.7% and with three dissociations, the recovery reached 9.6% ± 34,7%, so only the test with IMS and two dissociations, did not meet the standards of method 1623.1. Recovery of Cryptosporidium parvum obtained value of 3.4% ± 100% in non-IMS and IMS testing, the value obtained was 1.0% ± 70.0% with two dissociations and 1.8% ± 44.4% with three dissociations and the three methods presented, there was non-compliance with the criteria of Method 1623.1. In step disinfection with ozone, tests performed in Step 1 was used 5 mgO3L-1 and contact time of 1 min without IMS, the major inactivation achieved were 2.52 and 2.22 log for Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts, respectively. With 5 minutes of contact time, the greater inactivation were 2.52 and 2.92 log for Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts, respectively. In Step 2, with IMS, using the same dose and 1 min contact time, there was obtained 2.27 and 0.21 log inactivation for cysts and oocysts, respectively. Compared with the 5 min of contact time, were obtained 2.9 and 2.3 log inactivation for cysts and oocysts, respectively. In evaluating cost, the FCCa method without IMS proved to be the most economical in relation to the procedure with IMS. The influence of inclusion of the third acid dissociation method in IMS was also analyzed and this procedure did not result in statistically significant differences in the results.

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

Este trabalho teve o intuito de avaliar a eficiência de remoção de protozoários patogênicos - Giardia spp. e Cryptosporidium spp. - em processos de tratamento de esgoto sanitário por reator UASB, lodos ativados, filtro lento em areia e diferentes desinfetantes. A recuperação de cistos de Giardia e de oocistos de Cryptosporidium, realizada por diferentes metodologias e utilizando ColorSeed®, foi de, respectivamente, 85 e 20% em esgoto bruto, e 62,5 e 17,5% em efluente tratado, quando foi utilizado o método de tripla centrifugação. Cistos de Giardia foram encontrados em 100% as amostras de esgoto pesquisadas, com média de 1,5 x 104 cistos por litro e oocistos de Cryptosporidium em 31,4% com média 3,1 x 10² oocistos por litro, em esgoto bruto. No tratamento biológico por reator UASB seguido de Lodos Ativados, a remoção de cisto de Giardia e esporos de Clostridium perfringens foram estatisticamente menores que as remoções de E. coli e coliformes totais. Não foram encontrados (oo)cistos após o tratamento terciário realizado através da filtração lenta em areia. Houve remoção estatisticamente maior na ETE em escala plena para coliformes totais e Clostridium perfringens. E. coli e cistos de Giardia, em ambas ETEs, apresentaram remoções similares. Elevadas concentrações de (oo)cistos foram encontradas no lodo de esgoto, com grande porcentagem ainda viável. Com relação à desinfecção, entre as bactérias indicadoras, Clostridium perfringens foram mais resistentes ao cloro, ozônio e radiação ultravioleta. O efeito sinérgico, promovido pelas desinfecções sequenciais (clororadiação ultravioleta e ozônio-radiação ultravioleta), foi evidenciado em alguns experimentos para todas as bactérias estudadas. O cloro alterou a fluorescência dos cistos de Giardia e o ozônio, além de alterar a fluorescência, foi capaz de diminuir a concentração de cistos desse microrganismo. Pode-se concluir que as concentrações tanto de microrganismos indicadores como de protozoários patogênicos é bastante elevada, qualquer que seja o tipo de esgoto: bruto, efluente do reator UASB ou efluente do lodos ativados. Isso evidencia o extremo cuidado com que estes efluentes devem ser tratados, para posteriores usos ou lançamento em corpo receptor, em especial devido à presença de (oo)cistos ainda viáveis de Giardia spp. e Cryptosporidium spp. mesmo após o tratamento biológico por lodos ativados, e a necessidade de desinfecção do efluente. / This work aimed to evaluate the efficiency of removal of pathogenic protozoa - Giardia spp. and Cryptosporidium spp. - during wastewater treatment by UASB reactor, activated sludge, slow sand filter and different disinfectants. The recovery of Giardia cysts and of Cryptosporidium oocysts, performed by different methodologies and using ColorSeed®, was respectively of 85 and 20%, in raw wastewater and 62.5 and 17.5% in treated effluent, applying triple centrifugation method. Giardia cysts were found in 100% of the the sewage samples surveyed, with average of 1.5 x 104 cysts per liter and Cryptosporidium oocysts were found in 31.4% with average of 3.1 x 10² oocysts per liter, in raw wastewater. Giardia cyst and Clostridium perfringens spores removals were statistically lower than E. coli and total coliforms removal when applying the biological treatment by UASB reactor followed by Activated Sludge. There were no (oo) cysts after treatment tertiary accomplished by slow sand filtration. There was a statistically higher removal in the full scale WWTP for total coliforms and Clostridium perfringens; however, E. coli and Giardia cysts, in both WWTPs, presented the same removal efficiency. High concentrations of (oo)cysts were found in the sludge sludge, with a high percentage still viable. Regarding disinfection, among the indicating bacteria, Clostridium perfringens was more resistant to chlorine, ozone and ultraviolet radiation. The synergic effect promoted by sequential disinfections (chlorine-ultraviolet radiation and ozone-ultraviolet radiation) was evidenced in some experiments for all the bacteria studied. Chlorine altered the fluorescence of Giardia cysts and ozone, as well as change in fluorescence was able to decrease the concentration of this microorganism. It can be concluded that the concentrations of indicator microorganisms as well as of pathogenic protozoa is very high, regardless the kind of wastewater: raw, UASB reactor effluent or activated sludge effluent. This shows the extreme care that must be taken towards these effluents, for future reuse or simply release in the environment, mainly due to the presence of viable Giardia spp. and Cryptosporidium spp. (oo)cysts even after the activated sludge treatment, and the need of disinfection of the effluent.

Este trabalho teve o intuito de avaliar a eficiência de remoção de protozoários patogênicos - Giardia spp. e Cryptosporidium spp. - em processos de tratamento de esgoto sanitário por reator UASB, lodos ativados, filtro lento em areia e diferentes desinfetantes. A recuperação de cistos de Giardia e de oocistos de Cryptosporidium, realizada por diferentes metodologias e utilizando ColorSeed®, foi de, respectivamente, 85 e 20% em esgoto bruto, e 62,5 e 17,5% em efluente tratado, quando foi utilizado o método de tripla centrifugação. Cistos de Giardia foram encontrados em 100% as amostras de esgoto pesquisadas, com média de 1,5 x 104 cistos por litro e oocistos de Cryptosporidium em 31,4% com média 3,1 x 10² oocistos por litro, em esgoto bruto. No tratamento biológico por reator UASB seguido de Lodos Ativados, a remoção de cisto de Giardia e esporos de Clostridium perfringens foram estatisticamente menores que as remoções de E. coli e coliformes totais. Não foram encontrados (oo)cistos após o tratamento terciário realizado através da filtração lenta em areia. Houve remoção estatisticamente maior na ETE em escala plena para coliformes totais e Clostridium perfringens. E. coli e cistos de Giardia, em ambas ETEs, apresentaram remoções similares. Elevadas concentrações de (oo)cistos foram encontradas no lodo de esgoto, com grande porcentagem ainda viável. Com relação à desinfecção, entre as bactérias indicadoras, Clostridium perfringens foram mais resistentes ao cloro, ozônio e radiação ultravioleta. O efeito sinérgico, promovido pelas desinfecções sequenciais (clororadiação ultravioleta e ozônio-radiação ultravioleta), foi evidenciado em alguns experimentos para todas as bactérias estudadas. O cloro alterou a fluorescência dos cistos de Giardia e o ozônio, além de alterar a fluorescência, foi capaz de diminuir a concentração de cistos desse microrganismo. Pode-se concluir que as concentrações tanto de microrganismos indicadores como de protozoários patogênicos é bastante elevada, qualquer que seja o tipo de esgoto: bruto, efluente do reator UASB ou efluente do lodos ativados. Isso evidencia o extremo cuidado com que estes efluentes devem ser tratados, para posteriores usos ou lançamento em corpo receptor, em especial devido à presença de (oo)cistos ainda viáveis de Giardia spp. e Cryptosporidium spp. mesmo após o tratamento biológico por lodos ativados, e a necessidade de desinfecção do efluente. / This work aimed to evaluate the efficiency of removal of pathogenic protozoa - Giardia spp. and Cryptosporidium spp. - during wastewater treatment by UASB reactor, activated sludge, slow sand filter and different disinfectants. The recovery of Giardia cysts and of Cryptosporidium oocysts, performed by different methodologies and using ColorSeed®, was respectively of 85 and 20%, in raw wastewater and 62.5 and 17.5% in treated effluent, applying triple centrifugation method. Giardia cysts were found in 100% of the the sewage samples surveyed, with average of 1.5 x 104 cysts per liter and Cryptosporidium oocysts were found in 31.4% with average of 3.1 x 10² oocysts per liter, in raw wastewater. Giardia cyst and Clostridium perfringens spores removals were statistically lower than E. coli and total coliforms removal when applying the biological treatment by UASB reactor followed by Activated Sludge. There were no (oo) cysts after treatment tertiary accomplished by slow sand filtration. There was a statistically higher removal in the full scale WWTP for total coliforms and Clostridium perfringens; however, E. coli and Giardia cysts, in both WWTPs, presented the same removal efficiency. High concentrations of (oo)cysts were found in the sludge sludge, with a high percentage still viable. Regarding disinfection, among the indicating bacteria, Clostridium perfringens was more resistant to chlorine, ozone and ultraviolet radiation. The synergic effect promoted by sequential disinfections (chlorine-ultraviolet radiation and ozone-ultraviolet radiation) was evidenced in some experiments for all the bacteria studied. Chlorine altered the fluorescence of Giardia cysts and ozone, as well as change in fluorescence was able to decrease the concentration of this microorganism. It can be concluded that the concentrations of indicator microorganisms as well as of pathogenic protozoa is very high, regardless the kind of wastewater: raw, UASB reactor effluent or activated sludge effluent. This shows the extreme care that must be taken towards these effluents, for future reuse or simply release in the environment, mainly due to the presence of viable Giardia spp. and Cryptosporidium spp. (oo)cysts even after the activated sludge treatment, and the need of disinfection of the effluent.

Este trabalho teve como objetivo avaliar diversos métodos de detecção e recuperação de cistos de Giardia spp. e de oocistos de Cryptosporidium parvum em resíduos gerados no tratamento de águas de abastecimento com turbidez elevada tendo como padrão o Método 1623.1 da USEPA &#40;2012 &#41;. Para tanto, ensaios utilizando aparelho Jarteste &#40;coagulação, floculação, decantação e filtração &#41; foram realizados utilizando o coagulante cloreto de polialumínio &#45; PAC. Em todos os métodos avaliados foi utilizada a técnica de purificação por separação imunomagnética &#45; IMS. A adaptação do método floculação em carbonato de cálcio FCCa elaborado por Vesey et al. &#40;1993&#41; e adaptado por Feng et al. &#40;2011&#41;, repercutiu nos melhores resultados para a amostra de resíduo sedimentado, com recuperações de 68 &#177; 17 &#37; para oocisto de C. parvum e de 42 &#177; 7 &#37; para cisto de Giardia spp. Entretanto, as recuperações para a amostra de água de lavagem dos filtros &#45; ALF foram inferiores à 1 &#37;, não sendo possível determinar um método adequado. A presença dos patógenos indica que o reuso da ALF em ETA convencionais ou o descarte em mananciais sem um tratamento prévio, pode representar problemas de contaminação. A adaptação dos métodos de Boni de Oliveira &#40;2012&#41; e Keegan et al. &#40;2008&#41;, também repercutiram em porcentagens de recuperação expressivas para a amostra de resíduo sedimentado, sendo de: 41 &#177; 35 &#37; para oocisto de C. parvum e 11 &#177; 70 &#37; para cisto de Giardia spp., e 38 &#177; 26 &#37; para oocisto de C. parvum e 26 &#177; 13 &#37; para cisto de Giardia spp., respectivamente. A análise estatística não resultou em diferença significativa entre estes dois métodos, entretanto, as elevadas recuperações indicam que estes métodos podem ser melhor avaliados em pesquisas futuras. / This dissertation addresses the evaluation of several methods for the detection of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts in wastes produced after a high-turbidity water treatment, according to Method 1623.1 from USEPA &#40;2012&#41;. Coagulant polyaluminium chloride &#45; PACl was used in jar test experiments &#40;coagulation/flocculation, sedimentation and filtration &#41;. The Immunomagnetic Separation &#45; IMS technique was applied to all methods. The calcium carbonate flocculation &#40;CCF&#41; method, developed by Vesey et al. &#40;1993&#41; and adapted by Feng et al. &#40;2011 &#41;, was applied to sludge samples in this research and was the best method tested, with 68% &#177; 17 &#37; and 42 &#37; &#177; 7,00 &#37; recoveries for C. parvum oocysts and Giardia spp. cysts, respectively. On the other hand, the percentage recovery of (oo)cysts for filter backwash water samples was lower than 1 &#37; and no suitable method could be detected. The presence of pathogens represents contamination risks for water sources and the reuse of filter backwash water may be a problem to conventional water treatment plants. The application of Boni de Oliveira &#40;2012&#41; and Keegan et al. &#40;2008&#41; methods, adjusted to this study, also resulted in significant percentage recoveries for the sludge samples, with 41 &#177; 35 &#37; for C. parvum oocyst and 11 &#177; 70&#37; for cyst Giardia spp., and 38 &#177; 26&#37; for oocyst C. parvum and 26 &#177; 13&#37; for cyst Giardia spp., respectively. The statistical analysis showed no significant differences between the two methods, however, such high recoveries indicate they should be better evaluated in future research.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho da remoção de cistos deGiardia spp. e oocistos de Cryptosporidium parvum, em águas de abastecimento com turbidez elevada, em experimentos em escala de bancada (coagulação, floculação, decantação e filtração). Para tanto, empregou-se o coagulante cloreto de polialumínio &#8211; PAC. O método de filtração em membranas foi adotado para a concentração de protozoários, seguido ou não da etapa de purificação por separação imunomagnética &#8211; IMS. Os métodos foram avaliados em experimentos de controle de qualidade analítica e o método sem IMS apresentou as seguintes porcentagens de recuperação, 80% ±16,32% para cistos de Giardia spp. e 5% ±10,00% para oocistos de C. parvum. O método com IMS apresentou 31,5%±7,55% de recuperação para cistos de Giardia spp. e 5,75%±3,20% de recuperação para oocistos de C. parvum. Os experimentos demonstraram que não houve melhora na remoção de ambos os protozoários na condição de maior dosagem de coagulante (65 mg.L-1 de PAC e pH 7,29). A condição de menor dosagem de coagulante (25 mg.L-1 de PAC e pH 6,76) apresentou um desempenho melhor, ao contrário de uma expectativa de que a maior dosagem de coagulante pudesse favorecer a remoção destes microrganismos. A condição de menor dosagem apresentou, na água filtrada, 50 e 75% de ausência de identificação de cistos de Giardia e oocistos de C. parvum, respectivamente. A condição de maior dosagem apresentou (oo)cistos na água filtrada de todas amostras analisadas. Estes resultados indicam a importância do controle da coagulação na remoção de protozoários. / The aim of this study was to evaluate the performance of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts removal in a bench scale experiment. The coagulant polyaluminium chloride &#8211; PACl was used in this research. The protozoa concentration tests were performed by applying the Membrane Filtration method, with and without Immunomagnetic Separation assay-IMS. The methods were evaluated using control experiments and the method without IMS had the following percentage recovery, 80% ± 16.32% and 5% ±10.00% for Giardia cysts and C. parvum oocysts, respectively. The method with IMS presented 31.5% ± 7.55% and 5.75% ± 3.20% of percentage recovery for Giardia cysts and C. parvum oocysts, respectively. Bench scale experimental results have clearly shown that there was no improvement in protozoa removal using the superior dosage of coagulant. The inferior dosage condition (25 mg.L-1 of PACl and pH 6,76) performed better, which was contrary to what was expected in which a superior dosage of coagulant could favour when removing microorganisms. The inferior dosage condition presented 50% and 75% of absence of Giardia cysts and C. parvum oocysts in the final water, respectively. The second coagulation condition (65 mg.L-1 of PACl and pH 7,29) presented protozoa (oo)cysts in the final water of all the samples examined. These results indicate the importance of coagulation control in protozoa removal.

Este trabalho teve como objetivo avaliar diversos métodos de detecção e recuperação de cistos de Giardia spp. e de oocistos de Cryptosporidium parvum em resíduos gerados no tratamento de águas de abastecimento com turbidez elevada tendo como padrão o Método 1623.1 da USEPA &#40;2012 &#41;. Para tanto, ensaios utilizando aparelho Jarteste &#40;coagulação, floculação, decantação e filtração &#41; foram realizados utilizando o coagulante cloreto de polialumínio &#45; PAC. Em todos os métodos avaliados foi utilizada a técnica de purificação por separação imunomagnética &#45; IMS. A adaptação do método floculação em carbonato de cálcio FCCa elaborado por Vesey et al. &#40;1993&#41; e adaptado por Feng et al. &#40;2011&#41;, repercutiu nos melhores resultados para a amostra de resíduo sedimentado, com recuperações de 68 &#177; 17 &#37; para oocisto de C. parvum e de 42 &#177; 7 &#37; para cisto de Giardia spp. Entretanto, as recuperações para a amostra de água de lavagem dos filtros &#45; ALF foram inferiores à 1 &#37;, não sendo possível determinar um método adequado. A presença dos patógenos indica que o reuso da ALF em ETA convencionais ou o descarte em mananciais sem um tratamento prévio, pode representar problemas de contaminação. A adaptação dos métodos de Boni de Oliveira &#40;2012&#41; e Keegan et al. &#40;2008&#41;, também repercutiram em porcentagens de recuperação expressivas para a amostra de resíduo sedimentado, sendo de: 41 &#177; 35 &#37; para oocisto de C. parvum e 11 &#177; 70 &#37; para cisto de Giardia spp., e 38 &#177; 26 &#37; para oocisto de C. parvum e 26 &#177; 13 &#37; para cisto de Giardia spp., respectivamente. A análise estatística não resultou em diferença significativa entre estes dois métodos, entretanto, as elevadas recuperações indicam que estes métodos podem ser melhor avaliados em pesquisas futuras. / This dissertation addresses the evaluation of several methods for the detection of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts in wastes produced after a high-turbidity water treatment, according to Method 1623.1 from USEPA &#40;2012&#41;. Coagulant polyaluminium chloride &#45; PACl was used in jar test experiments &#40;coagulation/flocculation, sedimentation and filtration &#41;. The Immunomagnetic Separation &#45; IMS technique was applied to all methods. The calcium carbonate flocculation &#40;CCF&#41; method, developed by Vesey et al. &#40;1993&#41; and adapted by Feng et al. &#40;2011 &#41;, was applied to sludge samples in this research and was the best method tested, with 68% &#177; 17 &#37; and 42 &#37; &#177; 7,00 &#37; recoveries for C. parvum oocysts and Giardia spp. cysts, respectively. On the other hand, the percentage recovery of (oo)cysts for filter backwash water samples was lower than 1 &#37; and no suitable method could be detected. The presence of pathogens represents contamination risks for water sources and the reuse of filter backwash water may be a problem to conventional water treatment plants. The application of Boni de Oliveira &#40;2012&#41; and Keegan et al. &#40;2008&#41; methods, adjusted to this study, also resulted in significant percentage recoveries for the sludge samples, with 41 &#177; 35 &#37; for C. parvum oocyst and 11 &#177; 70&#37; for cyst Giardia spp., and 38 &#177; 26&#37; for oocyst C. parvum and 26 &#177; 13&#37; for cyst Giardia spp., respectively. The statistical analysis showed no significant differences between the two methods, however, such high recoveries indicate they should be better evaluated in future research.

Esta pesquisa avaliou o uso de ozônio para inativar cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium parvum presentes na água filtrada obtida após a utilização da tecnologia de ciclo completo com flotação &#40;coagulação, floculação, flotação e filtração&#41; em escala de bancada, empregando o cloreto de polialumínio &#8211; PAC &#8211; como coagulante. O método de floculação em carbonato de cálcio &#8211; FCCa, sem e com a etapa de separação imunomagnética &#8211; IMS &#8211; foi utilizado na quantificação dos protozoários. A recuperação nos ensaios de qualidade utilizando o kit Easyseed&#174; de Giardia spp. foi de 8,4&#37; &#177; 97,4&#37; sem IMS e com IMS, com duas dissociações, o valor foi de 7,4&#37; &#177; 39,7&#37; e, com três dissociações, a recuperação alcançou 9,6&#37; &#177; 34,7&#37;, portanto, somente o ensaio com IMS e duas dissociações, não atendeu os padrões do Método 1623.1. A recuperação de Cryptosporidium parvum, obteve valor de 3,4&#37; &#177; 100&#37; em ensaio sem IMS e com IMS, o valor obtido foi de 1,0&#37; &#177; 70,0&#37; com duas dissociações e 1,8&#37; &#177; 44,4&#37; com três dissociações e nos três métodos apresentados, não houve conformidade com os critérios do Método 1623.1. Na etapa de desinfecção com ozônio, os ensaios realizados na Etapa 1, que se utilizou 5 mgO3L-1 e tempo de contato de 1 min sem IMS, as maiores inativações atingidas foram de 2,52 e 2,22 log para cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium parvum, respectivamente. Com o tempo de contato de 5 min, as maiores inativações foram de 2,52 e 2,92 log de cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium parvum, respectivamente. Na Etapa 2, com IMS, utilizando a mesma dosagem e tempo de contato de 1 min, obteve-se 2,27 e 0,21 log de inativação para cistos e oocistos, respectivamente. Comparando-se com o tempo de contato de 5 min, foram obtidos 2,9 e 2,3 log de inativação para cistos e oocistos, respectivamente. Na avaliação de custo, o método de FCCa sem IMS demonstrou ser o mais econômico em relação ao procedimento com IMS. A influência da inclusão da terceira dissociação ácida no método com IMS também foi analisada e este procedimento não resultou em diferenças estatísticas significativas nos resultados. / This research evaluated the use of ozone to inactivate Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts present in the filtered water obtained after the use of the complete cycle of flotation technology &#40;coagulation, flocculation, flotation and filtration&#41; on a bench scale employing polyaluminium chloride - PAC as coagulant. The calcium carbonate flocculation method - FCCa, without and with immunomagnetic separation step - IMS has been used in the quantification of protozoa. The recovery in quality test using the kit Easyseed&#174; for Giardia spp. was 8.4&#37; &#177; 97.4&#37; non-IMS and IMS with two dissociations, the value was 7.4&#37; &#177;39.7&#37; and with three dissociations, the recovery reached 9.6&#37; &#177; 34,7&#37;, so only the test with IMS and two dissociations, did not meet the standards of method 1623.1. Recovery of Cryptosporidium parvum obtained value of 3.4&#37; &#177; 100&#37; in non-IMS and IMS testing, the value obtained was 1.0&#37; &#177; 70.0&#37; with two dissociations and 1.8&#37; &#177; 44.4&#37; with three dissociations and the three methods presented, there was non-compliance with the criteria of Method 1623.1. In step disinfection with ozone, tests performed in Step 1 was used 5 mgO3L-1 and contact time of 1 min without IMS, the major inactivation achieved were 2.52 and 2.22 log for Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts, respectively. With 5 minutes of contact time, the greater inactivation were 2.52 and 2.92 log for Giardia spp. cysts and Cryptosporidium parvum oocysts, respectively. In Step 2, with IMS, using the same dose and 1 min contact time, there was obtained 2.27 and 0.21 log inactivation for cysts and oocysts, respectively. Compared with the 5 min of contact time, were obtained 2.9 and 2.3 log inactivation for cysts and oocysts, respectively. In evaluating cost, the FCCa method without IMS proved to be the most economical in relation to the procedure with IMS. The influence of inclusion of the third acid dissociation method in IMS was also analyzed and this procedure did not result in statistically significant differences in the results.

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