Raw sewage harbors diverse viral populations

At this time, about 3,000 different viruses are recognized, but metagenomic studies suggest that these viruses are a small fraction of the viruses that exist in nature. We have explored viral diversity by deep sequencing nucleic acids obtained from virion populations enriched from raw sewage. We identified 234 known viruses, including 17 that infect humans. Plant, insect, and algal viruses as well as bacteriophages were also present. These viruses represented 26 taxonomic families and included viruses with single-stranded DNA (ssDNA), double-stranded DNA (dsDNA), positive-sense ssRNA [ssRNA(¿)], and dsRNA genomes. Novel viruses that could be placed in specific taxa represented 51 different families, making untreated wastewater the most diverse viral metagenome (genetic material recovered directly from environmental samples) examined thus far. However, the vast majority of sequence reads bore little or no sequence relation to known viruses and thus could not be placed into specific taxa. These results show that the vast majority of the viruses on Earth have not yet been characterized. Untreated wastewater provides a rich matrix for identifying novel viruses and for studying virus diversity.

Dewaterability of sewage sludge by ultrasonic, thermal and chemical treatments

Sludges resulting from wastewater treatment processes have a characteristically high water content, which complicates handling operations such as pumping, transport and disposal. To enhance the dewatering of secondary sludge, the effect of ultrasound waves, thermal treatment and chemical conditioning with NaOH have been studied. Two features of treated sludges were examined: their rheological behavior and their dewaterability. The rheological tests consisted of recording shear stress when the shear rate increases and decreases continuously and linearly with time, and when it increases and decreases in steps. Steady-state viscosity and thixotropy were obtained from the rheological tests, and both decreased significantly in all cases with increased treatment intensity. Centrifugation of ultrasonicated and thermally treated sludges allowed the total solid content to be increased by approximately 16.2% and 17.6%, respectively. These dewatered sludges had a lower viscosity and thixotropy than the untreated sludge. In contrast, alkali conditioning barely allowed the sludge to be dewatered by centrifugation, despite decreasing its viscosity and thixotropy.

Metal leaching from a limestone quarry minesoil made with thermally-dried sewage sludge

Peer Reviewed

Newly described human polyomaviruses Merkel Cell, KI and WU are present in urban sewage and may represent potential environmental contaminants

Recently, three new polyomaviruses (KI, WU and Merkel cell polyomavirus) have been reported to infect humans. It has also been suggested that lymphotropic polyomavirus, a virus of simian origin, infects humans. KI and WU polyomaviruses have been detected mainly in specimens from the respiratory tract while Merkel cell polyomavirus has been described in a very high percentage of Merkel cell carcinomas. The distribution, excretion level and transmission routes of these viruses remain unknown. Here we analyzed the presence and characteristics of newly described human polyomaviruses in urban sewage and river water in order to assess the excretion level and the potential role of water as a route of transmission of these viruses. Nested-PCR assays were designed for the sensitive detection of the viruses studied and the amplicons obtained were confirmed by sequencing analysis. The viruses were concentrated following a methodology previously developed for the detection of JC and BK human polyomaviruses in environmental samples. JC polyomavirus and human adenoviruses were used as markers of human contamination in the samples. Merkel cell polyomavirus was detected in 7/8 urban sewage samples collected and in 2/7 river water samples. Also one urine sample from a pregnant woman, out of 4 samples analyzed, was positive for this virus. KI and WU polyomaviruses were identified in 1/8 and 2/8 sewage samples respectively. The viral strains detected were highly homologous with other strains reported from several other geographical areas. Lymphotropic polyomavirus was not detected in any of the 13 sewage neither in 9 biosolid/sludge samples analyzed. This is the first description of a virus isolated from sewage and river water with a strong association with cancer. Our data indicate that the Merkel cell polyomavirus is prevalent in the population and that it may be disseminated through the fecal/urine contamination of water. The procedure developed may constitute a useful tool for studying the excreted strains, prevalence and transmission of these recently described polyomaviruses.

New methods for the concentration of viruses from urban sewage using quantitative PCR.

Viruses are among the most important pathogens present in water contaminated with feces or urine and represent a serious risk to human health. Four procedures for concentrating viruses from sewage have been compared in this work, three of which were developed in the present study. Viruses were quantified using PCR techniques. According to statistical analysis and the sensitivity to detect human adenoviruses (HAdV), JC polyomaviruses (JCPyV) and noroviruses genogroup II (NoV GGII): (i) a new procedure (elution and skimmed-milk flocculation procedure (ESMP)) based on the elution of the viruses with glycine-alkaline buffer followed by organic flocculation with skimmed-milk was found to be the most efficient method when compared to (ii) ultrafiltration and glycine-alkaline elution, (iii) a lyophilization-based method and (iv) ultracentrifugation and glycine-alkaline elution. Through the analysis of replicate sewage samples, ESMP showed reproducible results with a coefficient of variation (CV) of 16% for HAdV, 12% for JCPyV and 17% for NoV GGII. Using spiked samples, the viral recoveries were estimated at 30-95% for HAdV, 55-90% for JCPyV and 45-50% for NoV GGII. ESMP was validated in a field study using twelve 24-h composite sewage samples collected in an urban sewage treatment plant in the North of Spain that reported 100% positive samples with mean values of HAdV, JCPyV and NoV GGII similar to those observed in other studies. Although all of the methods compared in this work yield consistently high values of virus detection and recovery in urban sewage, some require expensive laboratory equipment. ESMP is an effective low-cost procedure which allows a large number of samples to be processed simultaneously and is easily standardizable for its performance in a routine laboratory working in water monitoring. Moreover, in the present study, a CV was applied and proposed as a parameter to evaluate and compare the methods for detecting viruses in sewage samples.

New methods for the concentration of viruses from urban sewage using quantitative PCR.

Viruses are among the most important pathogens present in water contaminated with feces or urine and represent a serious risk to human health. Four procedures for concentrating viruses from sewage have been compared in this work, three of which were developed in the present study. Viruses were quantified using PCR techniques. According to statistical analysis and the sensitivity to detect human adenoviruses (HAdV), JC polyomaviruses (JCPyV) and noroviruses genogroup II (NoV GGII): (i) a new procedure (elution and skimmed-milk flocculation procedure (ESMP)) based on the elution of the viruses with glycine-alkaline buffer followed by organic flocculation with skimmed-milk was found to be the most efficient method when compared to (ii) ultrafiltration and glycine-alkaline elution, (iii) a lyophilization-based method and (iv) ultracentrifugation and glycine-alkaline elution. Through the analysis of replicate sewage samples, ESMP showed reproducible results with a coefficient of variation (CV) of 16% for HAdV, 12% for JCPyV and 17% for NoV GGII. Using spiked samples, the viral recoveries were estimated at 30-95% for HAdV, 55-90% for JCPyV and 45-50% for NoV GGII. ESMP was validated in a field study using twelve 24-h composite sewage samples collected in an urban sewage treatment plant in the North of Spain that reported 100% positive samples with mean values of HAdV, JCPyV and NoV GGII similar to those observed in other studies. Although all of the methods compared in this work yield consistently high values of virus detection and recovery in urban sewage, some require expensive laboratory equipment. ESMP is an effective low-cost procedure which allows a large number of samples to be processed simultaneously and is easily standardizable for its performance in a routine laboratory working in water monitoring. Moreover, in the present study, a CV was applied and proposed as a parameter to evaluate and compare the methods for detecting viruses in sewage samples.

Effects of the sewage pollution in the structure and dynamics of the community of Cystoseira mediterranea (Fucales, Phaeophyceae)

We performed a study on the specific composition, structure, and dynamics of two Cystoseira mediterranea communities from the north-western Mediterranean submitted to different degrees of pollution. The structural complexity (species richness, specific distribution, and species and pattern diversity) and biomass production were lower in the polluted site. In this station, opportunistic algae (mainly Ulva rigida) loomed, and Mesophyllum lichenoides and some encrusting brown algae increased their cover. Other species (Jania rubens, and some Ceramiales) decreased their abundance when compared with the polluted site

Caracterización y distribución de la fauna íctica en la subcuenca del río Quiroz, Ayabaca (Perú)

En el present treball es determinen les espècies de peixos de la subconca del riu Quiroz i es coneix la distribució d’aquestes espècies a la subconca segons la influència de l’altitut i la interacció de les activitats humanes en els cossos d’aigua. Així mateix, s’analitza la qualitat de l’aigua de la conca. Es van capturar 258 individus de 13 taxons diferents i corresponents a 7 famílies en 20 punts distribuïts per tota la subconca mitjançant xarxes passives (gànguils i gamber), actives (rall) i ham. La major abundància i riquesa d’espècies es dona a les parts baixes de la subconca la qual rep majors aportacions de nutrients d’aigües amunt i on les temperatures són més altes. La qualitat de l’aigua estimada mitjançant les concentracions de paràmetres analitzats mostren un risc d’epidèmies degut a les altes concentracions de coliformes associades a l’abocament d’aigües servides directament als cossos d’aigua.

Avaluació de la capacitat de segrest de carboni d'un sòl restaurat amb fangs de depuradora: estabilitat de la matèria orgànica

L’avaluació de la capacitat de segrest de carboni d’un sòl denudat per l’extracció de calcàries i la seva posterior restauració amb fangs de depuradora s’ha realitzat mitjançant l’anàlisi de l’estabilitat de la matèria orgànica del sòl (MOS) en funció de la dosi de fangs aplicada. Els resultats d’aquest treball demostren dos fets fonamentals per a l’estudi de la capacitat de segrest de carboni, els qual són: la conservació del contingut total de MOS i l’augment de la seva estabilitat fins a nivells més alts que els de la MOS de les parcel·les de control. Aquests resultats són explicables per (i) la conservació i augment de la MOS recalcitrant, i (ii) la protecció d’una porció més o menys rellevant de la MO làbil continguda amb els fangs gràcies a l’acció simultània dels mecanismes d’estabilització de la MOS, com són: l’estabilització bioquímica (humificació), química, física, a més de la pròpia hidrofobicitat de la MOS, aquests dos últims potenciats per l’addicció del fangs de depuradora.

Avaluació de la capacitat de segrest de carboni d'un sòl restaurat amb fangs de depuradora: paper de les propietats físiques del sòl

S’ha estudiat el grau de protecció física del carboni dins d’agregats de diferents mides en un sòl d’una pedrera restaurada fa 17 anys amb terres adobades amb fangs de depuradora, i s’ha interpretat el seu paper en el context del segrest de carboni en el sòl. La metodologia aplicada es basa en la d’humitejament ràpid dels agregats del sòl per immersió en aigua (Le Bissonnais, 1996), que simula l’estabilitat d'un sòl sec que es veu sotmès a processos tals com la inundació local o saturació ràpida. També s’ha determinat la quantitat de carboni oxidable present en els agregats del sòl amb el mètode de Nelson i Sommers (1982). Els resultats han mostrat que l’adobat amb fangs de depuradora contribueix a augmentar el contingut de carboni orgànic en els agregats del sòl i n’estimula el segrest a mitjà termini (unes 10 tones ha-1 en 17 anys), aportant estabilitat al sòl i protegint físicament el carboni orgànic dins dels agregats de mida major (5-2 mm). A més s’ha constatat que per determinar l’estabilitat del carboni segrestat en el sòl cal conèixer com es distribueix entre les diferents mides d’agregats. Finalment, l’augment del segrest de carboni en el sòl propiciat per l’aplicació dels fangs de depuradora li dóna més capacitat per fixar CO2 atmosfèric.

La depuradora de Begues: reactor biològic o aiguamolls construïts?. Estudi comparatiu dels vectors: paràmetres de l'H2O, fangs produïts, costos capitals i d'explotació, personal

L’objectiu del present estudi és comparar els vectors de paràmetres de l’aigua, producció de fangs, costos i personal entre 2 tipus d’instal·lacions EDAR al municipi de Begues; una ja existent amb tractament secundari i terciari mitjançant un reactor biològic i una potencial amb tractament secundari i terciari mitjançant aiguamolls construïts. La finalitat del projecte és determinar, gràcies a l’estudi dels principals vectors ambientals de la infraestructura i a altres estudiats per na Susana Forero Sánchez, quina de les 2 tipologies d’instal·lació s’ajusta més al territori i a les necessitats de tractament de les aigües del mateix. Els resultats de la investigació indiquen que tant els costos d’explotació com la producció de fangs i el personal donen avantatge als aiguamolls construïts, però els costos capitals i el tractament de nutrients són favorables per a la depuradora actual. Amb el projecte de Susana Forero Sánchez, les conclusions que es poden establir en referència a la decisió d’instal·lar una depuradora o una altra segons els vectors estudiats indiquen que l’EDAR sense aiguamolls té més probabilitat de ser escollida com la més adient per les necessitats del territori d’estudi.

La depuradora de Begues: reactor biològic o aiguamolls construïts?. Estudi comparatiu dels vectors: superfície, consum energètic, integració en el medi

L’objectiu del present estudi és comparar els vectors de superfície, consum energètic i integració en el medi entre 2 tipus d’instal·lacions EDAR al municipi de Begues; una ja existent amb tractament secundari i terciari mitjançant un reactor biològic i una potencial amb tractament secundari i terciari mitjançant aiguamolls construïts. La finalitat del projecte és determinar, gràcies a l’estudi dels principals vectors ambientals de la infraestructura i a altres estudiats per en Jordi Gómez Castillo, quina de les 2 tipologies d’instal·lació s’ajusta més al territori i a les necessitats de tractament de les aigües del mateix. Els resultats de la investigació indiquen que els aiguamolls construïts fan un ús més productiu del sòl però ocupen l’espai de reserva disponible amb el sistema de reactor biològic. A més, consumeixen 50kWh/dia menys que l’altra instal·lació, fet que implica un 7% menys d’emissions de CO2 anuals. Finalment, tenen una millor integració en el medi i proporcionen uns beneficis auxiliars afegits. Amb el projecte d’en Jordi Gómez Castillo, les conclusions que es poden establir en referència a la decisió d’instal·lar una depuradora o una altra indiquen que l’EDAR sense aiguamolls té més probabilitat de ser escollida com la més adient per les necessitats del territori d’estudi.

Determinació de compostos orgànics contaminants en aigües residuals industrials

La determinació de compostos orgànics contaminants en aigües residuals d’origen urbà i industrial és un tema que ha suscitat un creixent interès, tant des del punt de vista del problema mediambiental que es deriva de l’abocament d’aquestes aigües al medi aquàtic públic com des de la perspectiva de reutilització de les aigües tractades en processos industrials. La majoria d’aquests contaminants no s’eliminen completament en plantes de tractament d’aigües convencionals, pel que s’han de controlar. Aquest fet implica desenvolupar nous processos de tractament que permetin millorar l'eficiència de l'eliminació de les plantes de tractament convencionals. Per tal d'investigar la presència d'aquests compostos contaminants a baixes concentracions és necessari desenvolupar nous mètodes analítics altament sensibles. En el nostre projecte s'han desenvolupat diferents mètodes analítics per determinar compostos orgànics contaminants en aigües residuals provinents de plantes de tractament d'aigües industrials, urbanes i plantes potabilitzadores, utilizant principalment la microextracció en fase sòlida (SPME) seguida de la cromatografia de gasos acoblada a un espectròmetre de masses (GC-MS). S'ha estudiat la presència de diferents famílies de compostos en aquestes aigües, com són: ftalats, amines alifàtiques primàries i nitrosamines. A més a més, s'han desenvolupat mètodes analítics per determinar amines alifàtiques primàries en llots actius provinents de diferents tipus de plantes de tractament d'aigües i plantes potabilitzadores.

Anàlisi ambiental de les platges de Sitges: evolució de la qualitat del litoral i estudi d'impactes

L’explosió del sector turístic experimentat en les costes catalanes des de principis dels anys 60 ha provocat un important impacte sobre el medi litoral català i el seu principal atractiu turístic, les platges. Sitges és un municipi annex a una important zona urbana (Barcelona), i s'ofereix com a indret de segona residència i ciutat de vacances, sobretot a l’estiu, incrementant fortament la pressió sobre el medi. L'objectiu principal d'aquest projecte ha estat estudiar les pertorbacions sobre alguns aspectes del sistema litoral Sitgetà: el perfil litoral i la dinàmica sedimentària, la qualitat microbiològica de les aigües i la sorra, els cabals d'aigües residuals tractades i els residus de les platges. A partir dels registres de neteja en platges, proposem el rebuig i envasos en sorra (concentració de residus, kg/m2) com a nou indicador de presència d’usuaris a les platges (usuaris/m2). La diagnosi realitzada indica que l'estat físic de les platges de Sitges respon a les actuacions en matèria d'obres marítimes en interacció amb les dinàmiques sedimentaries. Pel que fa als anàlisis microbiològics de l'aigua i la sorra trobem una situació regulada a excepció de pics provocats per pluges puntuals. Malauradament hem vist com es podrien potenciar el valors ambientals de totes les parts treballades si es fomentessin figures de protecció del medi, la regeneració d’espècies vegetals tan fora com dins de l'aigua i es garantís una gestió de l’aigua 100% eficient i sense causar intromissions en el desenvolupament dels ecosistemes.

Anàlisi multidisciplinària de la vulnerabilitat a la contaminació de les aigües subterrànies: la conca de l'Onyar (Gironès)

En el present projecte s’ha emprat la metodologia DRASTIC per evaluar la vulnerabilitat a la contaminació de les aigües subterrànies de la conca de l’Onyar. El fet de ser una zona de tradició agrícola i ramadera i amb un creixement urbanístic significatiu, la fa ser una zona de gran interès per l’estudi de la vulnerabilitat. Després d’obtenir l’índex DRASTIC s’ha realitzat una campanya al mes de maig de 2011 per analitzar les concentracions de nitrats a la zona per validar l’estudi. Conjuntament amb el mapa d’usos del sòl i la informació de la localització de les depuradores més properes, s’han comparat els resultats d’ambdós mapes. L’anàlisi dels resultats obtinguts ha permès comprovar que la metodologia dóna bons resultats quan s’analitza la vulnerabilitat a nivell de conca. A més a més, utensilis de fàcil abast aporten informació sobre el perill de contaminació, ajudant a la validació del mètode.