Avaliação da segurança no uso de biofertilizantes produzidos a partir de excretas humanas em cultivos de vegetais: contaminação do solo e das plantas

Abstract

O aproveitamento de resíduos de sistemas de saneamento, em particular das excretas humanas, tem como premissa a preservação dos recursos hídricos e a manutenção da fertilidade dos solos agricultáveis. Entretanto, devido a carga patogênica presente nas fezes humanas, o uso deste recurso pode oferecer riscos de contaminação aos agricultores e consumidores, tornando seu uso limitado. Neste sentido, este trabalho teve por objetivo avaliar o comportamento de microrganismos presentes em fezes humanas co-compostadas em cultivos de alface e o risco microbiológico na fertilização manejo e consumo dessas hortaliças. O estudo analisou o comportamento dos micro-organismos: Escherichia coli, Salmonella e Adenovírus humano tipo 2 (HAdV2) no solo e na parte interna do tecido vegetal, durante o período vegetativo da planta e após colheita. Os resultados do cultivo em vasos indicaram que quanto maior a concentração de E. coli no biofertilizante, mais rápido é o seu decaimento no solo. A estimativa de inativação (T90) foi de 13,74, 11 e 08,63 dias para fezes contaminadas em concentrações de 6,58, 7,31 e 8,01 Log10.UFC.g-1 , respectivamente. A bactéria E. coli foi encontrada nas folhas em concentrações maiores que nas raízes para as duas concentrações mais altas durante as 3 primeiras semanas do experimento. O HAdV-2, foi encontrado nas raízes em concentração constante (2-3 Log10.UFP.g-1 ) durante as 5 semanas do cultivo mesmo em concentrações menores em relação à E. coli (5 Log10.UFP.g-1 ). O resultado do plantio em lisímetros indicou que o decaimento de E. coli e Salmonella no solo sofrem influência quanto à presença de raízes no sistema, apresentando decaimento mais rápido em sistemas com plantas, com k (dia -1 ) de -0,0244 para E. coli e -0,0331 para Salmonella para sistema sem a presença de raízes e k de -0,0728 para E. coli e - 0,07651 para Salmonella no sistema com raízes. O T90 foi de 16,46 dias para a Salmonella para o sistema com plantas e 38,39 dias para o sistema sem plantas. Para E. coli, este valor foi de 13,24 dias e 40,85 dias, respectivamente. Os riscos anuais de infecção envolvidos na fertilização variaram entre 23,22% e 53,31% para E. coli e de 44 a 57 % para Salmonella. Para o HAdV-2, a probabilidade de infecção anual no cenário de fertilização foi de 100%. Para os cenários de manejo do sistema solo-planta o risco anual para E. coli variou entre 0,000000000009% e 0,00000005%. O risco para Salmonella variou de 0,0000027 a 0,000000013%. Para o HAdV-2 o risco observado foi mais alto e variou entre 3,19% e 94,83%. Para o cenário de ingestão das hortaliças, o risco anual para E. coli foi estimado entre 0,000000006% e 0%. O risco anual para Salmonella foi de 0,0000000010% e para HAdV-2 de 0,0077% para todas as contaminações testadas. As fezes co-compostadas apresentaram fitotoxicidade moderada para as sementes de alface na concentração de 10% com IG de 66,3% e alta fitotoxicidade para as concentrações de 25% com IG de 10% e 50% com IG de 0%.

Abstract: The use of waste from sanitation systems, particularly human excreta, is premised on preserving water resources and supportingsoil fertility. However, because of the pathogenic load present in human excreta, this resource can offer contamination risks to farmers and consumers, limit-ing its use. In this sense, this work aimed to evaluate the microbiological behavior of co-com-posted feces in lettuce crops, the risk of fertilization, planting, management, and consumption of lettuce, and the phytotoxicity of bio-fertilizer for lettuce seeds. The study set out to analyze the behavior of the microorganisms: Escherichia coli, Salmonella, and human Adenovirus (HAdV) in the soil and the internal part of the plant tissue during the vegetative period and after harvest. The results of the pot culture showed that the higher the inoculated concentration, the faster the decay in the soil. With decay coefficient k of-0.07279, -0.09092, and -0.115 for inocula with 6.58,7.31 and 8.01 Log10.CFU.g-1, respectively. The estimated inactivation (T90) was 13.74, 11, and 08.63 days for 6.58, 7.31,and 8.01 Log10.CFU.g-1, respectively. E. coliwas found on leaves at higher concentrations than in the roots for the two highest concentrations during the first three weeks of the experiment. HAdV-2was found in the roots at a constant concentration (2-3logs) during five weeks of cultivation, even at lower concentrations (5 Log10.UFP.g-1). Results from lysimeter planting showed that roots influence the decay of E. coliand Salmonellain soil, showing k -0.0244 for E. coliand k -0.0331 for Salmonellain a system without roots. In the soil-plant system, E. colishowed k -0.0728 and -0.07651 for Salmonella. The T90 was 16.46 days for Salmonellafor the system with plants and 38.39 days without plants. For E. coli, this value was 13.24 days and 40.85 days, respectively. The annual risks involved in fertilization ranged from 23.22% to 53.31% for E. coli, and44 to 57 % for Salmo-nella. The annual probability of HAdV-2infection in the fertilization scenario was 100%. For the soil-plantsystem management scenarios, the yearly risk forE. coliranged from 0.000000000009% to 0.00000005%, and for the Salmonella0,0000027 to0,000000013%. For HAdV-2,this value is higher and ranges from 3.19% to 94.83%. In the vegetable ingestion scenario, E. coliannual risk was estimated between 0.00000000006% and 0%, 0,0000000010% for Salmonella,and 0.0077% for HAdV-2. Co-composted feces showed moderate phytotoxicity to lettuce seeds at the 10% concentration with GI of 66.3% and high phytotoxicity for the con-centrations of 25% with GI of 10% and 50% with GI of 0%.