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2026-12-31
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DETECTION OF HUMAN FECAL CONTAMINATION BY NIFH GENE QUANTIFICATION OF MARINE WATERS IN THE COASTAL BEACHES OF RIO DE JANEIRO, BRAZIL
Methanobrevibacter smithii
Marine water quality
nifH gene
qPCR
Fecal indicator
Sewage
Water Microbiology
Water Quality
Escherichia coli
Fezes
Genes Arqueais
Methanobrevibacter
Reação em Cadeia da Polimerase em Tempo Real
Author
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Bioquímica Médica. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Instituto de Biologia Roberto Alcântara Gomes. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Instituto de Biologia Roberto Alcântara Gomes. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Centro Universitário Estadual da Zona Oeste. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Bioquímica Médica. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Instituto de Biologia Roberto Alcântara Gomes. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Instituto de Biologia Roberto Alcântara Gomes. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Centro Universitário Estadual da Zona Oeste. Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract in Portuguese
A identificação da poluição fecal em ecossistemas aquáticos é um dos requisitos para avaliar os possíveis riscos à saúde humana. Neste relatório, parâmetros físico-químicos, enumeração de Escherichia coli e quantificação do gene Methanobrevibacter smithii nifH foram conduzidos em 13 águas marinhas nas praias costeiras do Rio de Janeiro, Brasil. O pH, turbidez, oxigênio dissolvido, temperatura e condutividade, realizados por equipamentos móveis, revelaram níveis variados devido às condições específicas das praias. As enumerações dos bioindicadores foram feitas pelo método de substrato definido, convencional e PCR em tempo real. Seis praias marinhas (46%) apresentando níveis de E. coli em conformidade com as diretrizes brasileiras de qualidade de água (<2500 MPN/100 mL) apresentaram o gene nifH entre 5,7 × 109 a 9,5 × 1011 cópias. L−1 revelando baixa correlação entre as duas abordagens. Até onde sabemos, esta é a primeira pesquisa em qPCR usando o gene nifH como biomarcador de fontes específicas de poluição por esgoto em águas marinhas no Brasil. Além disso, nossos dados sugerem que o gene indicador alternativo nifH pode ser usado, em combinação com outros marcadores, para estudos de rastreamento de fontes para medir a qualidade dos ecossistemas marinhos, contribuindo assim para uma melhor avaliação do risco microbiano.
Abstract
The identification of fecal pollution in aquatic ecosystems is one of the requirements to assess the possible risks to human health. In this report, physicochemical parameters, Escherichia coli enumeration and Methanobrevibacter smithii nifH gene quantification were conducted at 13 marine waters in the coastal beaches of Rio de Janeiro, Brazil. The pH, turbidity, dissolved oxygen, temperature, and conductivity, carried out by mobile equipment, revealed varied levels due to specific conditions of the beaches. The bioindicators’ enumerations were done by defined substrate method, conventional, and real-time PCR. Six marine beach sites (46 %) presenting E. coli levels in compliance with Brazilian water quality guidelines (<2500 MPN/100 mL) showed nifH gene between 5.7 × 109 to 9.5 × 1011 copies. L−1 revealing poor correlation between the two approaches. To our knowledge, this is the first inquiry in qPCR using nifH gene as a biomarker of human-specific sources of sewage pollution in marine waters in Brazil. In addition, our data suggests that alternative indicator nifH gene could be used, in combination with other markers, for source tracking studies to measure the quality of marine ecosystems thereby contributing to improved microbial risk assessment.
Keywords
Human fecal pollutionMethanobrevibacter smithii
Marine water quality
nifH gene
qPCR
Fecal indicator
Sewage
Water Microbiology
Water Quality
DeCS
PraiasEscherichia coli
Fezes
Genes Arqueais
Methanobrevibacter
Reação em Cadeia da Polimerase em Tempo Real
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