COVID-19 is currently the most critical disease in the world. Thus, several tools have been used in the last two years to contain the spread of SARS-CoV-2. In this perspective, Wastewater-Based Epidemiology (WBE) provides valuable data by including symptomatic, pre-symptomatic, and asymptomatic individuals and anticipating clinical cases. For 37 weeks, the SARS-CoV-2 viral load was monitored in sanitary sewage samples from Goiânia-Brazil. Through pre-concentration, extraction, and purification of viral RNA, followed by RT-qPCR, it was detected in 83.78% (31/37) of the weeks the presence of fragments of the genetic material SARS-CoV-2 with viral loads ranging from 105 to 108 genome copies L-1. The viral load in the wastewater samples was related to the clinical data of the municipality, demonstrating its ability to promote an Early Warning System (EWS). In early 2022, it was possible to predict the increase in clinical cases 3 weeks in advance and issue an alert note to the health authorities. Prevalence estimates ranged from 0.003 to 0.5% and showed good agreement with observed values. Thus, monitoring effluents become another essential tool that can help combat the pandemic’s advance, especially in countries with scarce resources.

RESUMO A vigilância da qualidade dos esgotos sanitários pode representar uma ferramenta complementar para monitoramento de doenças infecciosas e prevenção de surtos epidêmicos, especialmente quando a capacidade para testes clínicos é limitada. Dessa maneira, o presente estudo descreve o detalhamento técnico de um método de baixo custo para a concentração e extração de ácidos nucleicos de amostras de esgoto sanitário como etapa prévia para a detecção de vírus e outros agentes patogênicos. Para validar a metodologia proposta, após as etapas de concentração e extração, analisaram-se a presença do ácido ribonucleico do SARS-CoV-2 (COVID-19) nas amostras, por meio de reação em cadeia da polimerase em tempo real. O ácido ribonucleico do vírus foi detectado em 80% das amostras de esgoto sanitário analisadas, comprovando o êxito do procedimento metodológico adotado. A detecção precoce de um patógeno associado ao trabalho de equipes multidisciplinares possibilita a prática da vigilância epidemiológica, que auxilia na tomada de decisões na Saúde Única — união indissociável entre a saúde animal, humana e ambiental.

ABSTRACT Sewage quality surveillance can represent a complementary tool for monitoring infectious diseases and preventing epidemic outbreaks, especially when the capacity for clinical testing is limited. Thus, the present study describes the technical details of a low-cost method for concentrating and extracting nucleic acids from sewage samples, as a preliminary step for the detection of viruses and other pathogens. To validate the proposed methodology, after the concentration and extraction steps, the presence of the SARS coronavirus-2 (COVID-19) in the samples was analyzed using real-time polymerase chain reaction. The virus’ ribonucleic acid was detected in 80% of the sewage samples analyzed, proving the success of the methodological procedure adopted. The early detection of a pathogen associated with the work of multidisciplinary teams allows the practice of epidemiological surveillance, which assists in making decisions about One Health — an inseparable union between animal, human, and environmental health.

Resumo Estação de Recuperação de Recursos Hídricos (ERRH) pode ser fonte de gases odoríferos. Analisamos a emissão e dispersão do gás sulfídrico (H2S), indicador de odor, produzido durante o tratamento anaeróbio de águas residuárias, utilizando os modelos WATER9 e AERMOD para dois eventos distintos: Agosto 2013 e Fevereiro-Março 2014. Os dados de duas ERRH no Brasil foram utilizados para alimentar o modelo e uma validação de dados estatísticos foi realizada, seguida de uma avaliação dos resultados do modelo em relação à emissão e dispersão de H2S. Picos diários e médias dos dois períodos foram calculados. Os resultados mostram um bom desempenho do modelo em comparação com as observações. Além disso, as plumas odoríferas tipicamente atingem 2-4 km de suas fontes e podem ser fortemente afetadas pelas condições de estabilidade / instabilidade atmosférica nos eventos analisados e, em geral, apenas as residências nas proximidades de ERRH foram afetadas pelo odor poluente. Por fim, a metodologia apresentada mostrou-se viável e realista para fins de planejamento e gestão de ERRH.

Abstract Water Resource Recovery Facility (WRRF) can be source of odorous gases. We analyzed the emission and dispersion of hydrogen sulfide gas (H2S), odor indicator, produced during the anaerobic treatment of wastewaters, using WATER9 and AERMOD models for two distinct events: August 2013 and February-March 2014. Data from two WRRF in Brazil were used to feed the model and a statistical data validation was performed, followed by an evaluation of model results regarding H2S emission and dispersion. Daily peak events and averages over the two periods were calculated. Results show a good performance from the model in comparison to the observations. Moreover, odor plumes typically reached 2-4 km from their sources and they may be strongly affected by atmospheric stability/instability conditions in the events analyzed and, in general, only the residences at the vicinity of WRRF were affected by the pollutant odor. Finally, the methodology presented showed to be feasible and realistic for purposes of WRRF planning and management.

Resumo O tratamento anaeróbio de águas residuárias pode produzir elevadas concentrações de sulfeto de hidrogênio (H2S), substância que apresenta forte odor, além de ser corrosivo e tóxico. Alguns dos métodos existentes para o controle do H2S demandam elevado custo de implantação e operação e, portanto, não são adotados. Dessa forma, o planejamento adequado da instalação de uma estação de tratamento de esgoto (ETE) pode auxiliar na prevenção do impacto e de possíveis problemas com a população. Modelos matemáticos de dispersão atmosférica podem ser aplicados previamente para verificar o alcance do poluente e, portanto, subsidiar a definição do local mais adequado para instalação de uma ETE. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi analisar a dispersão atmosférica do H2S proveniente de uma unidade anaeróbia de tratamento de águas residuárias localizada em um bairro rural do município de Itajubá, MG, Brasil. Para isso, foi aplicado o modelo gaussiano AERMOD utilizando-se dados reais da taxa de emissão do poluente no reator anaeróbio, além de informações meteorológicas e geofísicas (relevo e uso do solo). Como resultado das simulações verificou-se que a pluma de odor foi orientada pelo relevo e se concentrou nas proximidades da unidade de tratamento, limitando o impacto ao bairro rural. O vento também exerceu influência direta na orientação do H2S para o período 1. No entanto, para o período 2, não se verificou a mesma tendência. Dessa maneira, constatou-se que a análise de características meteorológicas (principalmente a direção predominante dos ventos) e geofísicas da região e a aplicação de modelos matemáticos podem auxiliar na escolha do local mais adequado para a instalação de uma ETE.

Abstract The anaerobic treatment of wastewaters can produce a large concentration of hydrogen sulfide (H2S), an odorant, toxic and corrosive substance. Control methods for eliminating H2S often require high implementation and operation costs and therefore are not used. Thus, suitable planning of wastewater treatment plant (WWTP) installation can help to prevent adverse impacts and potential problems for nearby communities. Mathematical models of atmospheric dispersion can be applied to verify the pollutant range and support the choice of the most appropriate place for installing a WWTP. Thus, the aim of this work was to analyze the dispersion of H2S from an anaerobic unit of wastewater treatment located in a rural district of the city of Itajubá (MG), Brasil. For this, a Gaussian model AERMOD was applied using actual pollutant emission rate data in the UASB reactor, as well as meteorological and geophysical information (topography and land use). Using simulations, it was found that the odor plume was oriented by relief and concentrated near the treatment unit, limiting the impact to the rural district. The wind had also direct influence on the direction of H2S for the first period. However, the same trend was not found in the second study period. Thus, it was found that the analysis of meteorological characteristics (especially the predominant wind direction) and geophysics in the region and the application of mathematical models can assist in choosing the most suitable location for the installation of a WWTP.