View
351
Download
5
Category
Preview:
Citation preview
INFLUÊNCIA DO AMBIENTE QUÍMICO NA MICROBIOTA INFLUÊNCIA DO AMBIENTE QUÍMICO NA MICROBIOTA DOS PROCESSOS DE TRATAMENTOS BIOLÓGICOSDOS PROCESSOS DE TRATAMENTOS BIOLÓGICOS
Samuel Chaves Melchior e Ronaldo Teixeira Pelegrini
Esta apresentação trata-se de um estudo dos efeitos bacteriostático e bactericida provocado pela presença de poluentes químicos em uma cepa de microrganismos.
Geralmente, uma substância química pode afetar os microrganismos de três diferentes maneiras:
. Pode servir como nutriente e assim favorecer o crescimento.
. Pode impedir o crescimento num meio que, sem ela, seria favorável; este é o conhecido efeito bacteriostático.
. Pode produzir a morte do organismo; este é denominado efeito bactericida (germicida).
Em termos de influência sobre o crescimento, as substâncias químicas podem funcionar como nutrientes, como agentes bacteriostáticos e como agentes bactericidas.
Influência das Substâncias Químicas:Influência das Substâncias Químicas:
As substâncias químicas NÃO enquadram, necessariamente, nas classes: nutrientes, agentes bacteriostáticos ou agentes bactericidas.
Os microrganismos diferem em seus comportamentos fisiológicos, e, uma substância que é um poderoso agente bactericida ou bacteriostático para alguns pode, na mesma concentração, ser um nutriente essencial para outros.
Assim, H2S e CO são altamente tóxicos para a maioria dos organismos
aeróbios porque inibem o metabolismo respiratório; entretanto, certos grupos especiais de bactérias utilizam H2S ou CO como fontes de energia.
Portanto, não se pode generalizar a influência de uma substância química, sobre o desenvolvimento de todos os microrganismos; ao se descrever seu efeito é necessário especificar o microrganismo particularmente envolvido.
O efeito de uma substância química sobre um organismo é avaliado quantitativamente em termos de sua influência sobre a taxa de crescimento ou de morte, sendo que a maneira mais geral de se avaliarem tais efeitos é pela medida de contagens viáveis.
Os Efeitos InibitóriosOs Efeitos Inibitórios
Em alguns casos, o efeito inibitório de um composto químico pode não ser causado pela ação química direta sobre o organismo.
Por exemplo, compostos como o açúcar, que não tem efeito químico nocivo direto para a maioria dos microrganismos são inibitórios quando empregados em concentrações muito altas.
Em tais casos, a bacteriostase é produzida por uma interferência com o equilíbrio osmótico entre as células vivas e seu meio ambiente.
Na maioria dos casos, porém, a ação deletéria de uma substância química é o resultado direto de um efeito químico específico sobre alguns componentes da célula viva.
Algumas substâncias químicas podem impedir o crescimento de um organismo ou produzir sua morte em uma de duas maneiras principais: pela interferência em alguma estrutura física integrante da célula, ou interferindo com um ou mais processos metabólicos essenciais.
Os Efeitos TóxicosOs Efeitos Tóxicos
Os efeitos tóxicos de numerosos agentes bactericidas são atribuídos à sua ação química sobre as estruturas celulares, especialmente a membrana celular.
A membrana celular não só preserva a integridade da célula impedindo o escoamento de constituintes citoplasmáticos para o meio externo, mas atua também no transporte ativo de nutrientes para o interior da célula.
Assim, qualquer agente químico que danifique a membrana celular semipermeável, por alteração de sua estrutura físico-química, tende a produzir uma desorganização geral da fisiologia celular.
Quando as propriedades seletivas da membrana se perdem, alguns dos componentes da célula, como aminoácidos, nucleotídeos, coenzimas e íons inorgânicos, escoam para fora da célula e o organismo morre.
A membrana celular é largamente composta de proteínas e lipídios, portanto, uma variedade de substâncias capazes de reagir com estes constituintes pode afetar suas propriedades. Entre estas, encontram-se os compostos fenolados, sabões e detergentes sintéticos.
Estes agentes ou dissolvem os constituintes da membrana celular ou com eles se combinam quimicamente, alterando assim a superfície celular de modo a prejudicar suas funções essenciais
Microrganismos Presentes nos Processos de Microrganismos Presentes nos Processos de Tratamento BiológicoTratamento Biológico
Os processos de tratamento biológico possuem uma população de microrganismos característicos e compostos freqüentemente por bactérias, fungos, algas, protozoários bactérias, fungos, algas, protozoários e micrometazoários. micrometazoários.
A microbiologia tem sido cada vez mais utilizada como um importante instrumento para o conhecimento e Controle da Poluição.
METABOLISMO MICROBIANOMETABOLISMO MICROBIANO
O metabolismo consiste em milhares de reações químicas separadas, que são estreitamente associadas pelas enzimas que as catalisam.
As enzimas são os catalisadores orgânicos responsáveis pela execução das reações químicas realizadas pela célula.
Todas as células contêm muitas enzimas, cada uma delas capaz de catalisar uma ou diversas reações específicas.
A soma total das reações catalisadas pelas enzimas de determinada célula ou organismo constitui o metabolismo dessa célula ou organismo.
O metabolismo de todos os organismos é dirigido fundamentalmente para assegurar seu crescimento e sua reprodução
Oxidações BiológicasOxidações Biológicas
As oxidações-reduções estão, como uma classe, entre as reações mais característica do metabolismo.
Muitas das alterações na estrutura molecular necessária à produção de materiais celulares é resultado direto da oxidação ou redução enzimáticas dos nutrientes da célula ou de seus produtos de metabolismo intermediário.
Além disso, muitas reações de oxidação-redução proporcionam um meio para a geração de ATP e para efetuar transformações químicas que são indiretamente associadas a estas reações através da transferência da energia armazenada em ligações químicas
Atuação das Enzimas no Metabolismo OxidativoAtuação das Enzimas no Metabolismo Oxidativo
Consideremos o processo fisiológico da respiração, no qual nutrientes orgânicos são oxidados principalmente a CO2, enquanto o oxigênio molecular é reduzido à
água.
Embora a respiração seja às vezes equacionada com a combustão, ela difere da combustão em vários aspectos fundamentais.
Diversamente da combustão, a respiração se dá a temperaturas comuns sem liberação de grandes quantidades de calor. Além disso, conduz não somente à produção de CO2, mas também à síntese de materiais celulares.
A quantidade total de energia disponível para a oxidação completa de um dado composto orgânico a CO2 é a mesma, independentemente de estar a combustão
ou a respiração envolvida no processo.
A diferença entre os dois processos reside no fato da respiração ser um processo ordenado, catalisado por enzimas e constituído em muitas reações parciais e integradas, enquanto a combustão representa uma série de reações descontroladas e desordenadas, que se dão à alta temperatura.
Atuação das Enzimas no Metabolismo OxidativoAtuação das Enzimas no Metabolismo Oxidativo(continuação)(continuação)
Uma das funções das enzimas na respiração é eliminar a necessidade de temperaturas elevadas, substituindo por uma alta energia de ativação.
Além do seu papel básico como catalisadores, as enzimas envolvidas na respiração têm duas funções essenciais:
-Uma é promover a decomposição ordenada e gradual dos nutrientes orgânicos, na qual uma variedade de compostos que podem ser usados como materiais iniciais para as reações biossintéticas,
-Outra é tornar parte da energia fornecida pela respiração, útil para a biossíntese.
COMPOSTOS FENOLADOSCOMPOSTOS FENOLADOS
As substâncias fenólicas podem ser bactericidas ou bacteriostáticas, dependendo da concentração utilizada.
Diversas espécies químicas impactantes aos microrganismos podem ser encontradas em águas residuárias industriais podendo atuar como agente bactericida e bacteriostático para a microbiota presente nos sistemas de tratamento.
OH
PROTOZOÁRIOSPROTOZOÁRIOS
▪ Ciliados
MICROMETAZOÁRIOSMICROMETAZOÁRIOS
▪ Rotíferos - RTF
▪ Anelídeos - ALD
▪ Nematóides – NTD
▪ Tardígrados - TDG
Grandes Ciliados livre – natantes - GCLN
Pequenos Ciliados livre – natantes - PCLN
Ciliados predadores de flocos - CPF
Ciliados fixos ou pedunculados - CF
▪ Flagelados - FLG
▪ Rizópodes (Amebas) - AMB
MICROBIOTA DOS LODOS ATIVADOSMICROBIOTA DOS LODOS ATIVADOS
REATOR DE LODOS ATIVADOSREATOR DE LODOS ATIVADOS
Volume TotalVolume Total
4,5 Litros4,5 Litros
REATOR DE LODOS ATIVADOSREATOR DE LODOS ATIVADOS
ReatorReator
REATOR DE LODOS ATIVADOSREATOR DE LODOS ATIVADOS
Parte Superior do ReatorParte Superior do Reator
REATOR DE LODOS ATIVADOSREATOR DE LODOS ATIVADOS
Saída de lodos ativados do reator para o fundo do decantador secundárioSaída de lodos ativados do reator para o fundo do decantador secundário
Metodologia para Análise Quantitativa de Metodologia para Análise Quantitativa de MicrorganismosMicrorganismos
A análise quantitativa é feita através de contagens de protozoários e micrometazoários em câmara de Sedgwick-Rafter
Câmara de Sedgwick-Rafter.
Contagem de microrganismos através do Retículo de Whipple.
A contagem por campos é recomendada para amostras ricas em microrganismos. Recomenda-se a contagem de no mínimo 30 campos distribuídos aleatoriamente pela câmara. Cada campo corresponde à área do retículo de Whipple.
APLICAÇÃO DA SOLUÇÃO DE FENÓIS DA BS COM VALOR TEÓRICO 50 mg/L
CPF
GCLN
AMB
RTF
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
10:15 11:45 13:15 14:45 16:15
Mic
rorg
anis
mos
/mL
Resultados da Aplicação da Solução de Fenóis 50 mg/L Sobre a Biota de Lodo Ativado.
Variação da microbiota ao longo do ensaio.
O valor < 0,1 mg/L de fenóis na saída do reator demonstra que os microrganismos conseguiram adaptar-se ao meio, sendo que a eficiência de biodegradação do poluente foi maior que 99,76%.
▪ CPF/AMB: a predominância de CPF e a presença de AMB indicam que está ocorrendo uma boa depuração (CETESB, 2003), sendo que os fenóis serviram como nutrientes, favorecendo o crescimento desses protozoários.
▪ GCLN: a estabilidade do número de microrganismos ao longo do ensaio, pode ser relacionada com o efeito bacteriostático, ou com a presença de predadores, pois, não ocorreu um desequilíbrio na microbiota do reator.
▪ RTF: o efeito bactericida poderá ser relacionado, porém, como o deslocamento dos RTF é lento, isto é, por rastejamento (CETESB, 2003), talvez seria esse o motivo de sua não contagem.
Grandes Ciliados livre – natantes - GCLN
Pequenos Ciliados livre – natantes - PCLN
Ciliados predadores de flocos - CPF
Ciliados fixos ou pedunculados - CF
Resultados e Discussão da Aplicação da Solução de Fenóis com Valor Teórico 100 mg/L
APLICAÇÃO DA SOLUÇÃO DE FENÓIS DA BS COM VALOR TEÓRICO 100 mg/L
CPF
CF
PCLN AMB
RTF0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
10:35 12:05 13:35 15:05 16:35
Mic
rorg
anis
mos
/mL
Variação da microbiota ao longo do ensaio
O “Choque” no sistema pôde ser observado através do desequilíbrio dos microrganismos e a presença de 9,8 mg/L de fenóis na saída do reator
▪ CPF/CF: a diminuição do número desses protozoários ao longo do ensaio está relacionada com o efeito bactericida dos fenóis. Muitos dos CF estavam sem o pedúnculo, indicando a presença de alguma substância tóxica no meio (CETESB, 2003).
▪ AMB: a estabilidade do número de microrganismos pode ser relacionada com o efeito bacteriostático, já que ocorreu um desequilíbrio significativo na microbiota.
▪ RTF: conforme já discutido anteriormente, o deslocamento desse micrometazoário interfere na sua contagem, dificultando a interpretação dos resultados.
▪ PCLN: a predominância indica deficiência de aeração no reator e baixo tempo de detenção hidráulica (CETESB, 2003). Como a variação do O.D. foi mínima, o baixo tempo de detenção hidráulica seria a interpretação mais plausível. O aumento do número de PCLN foi ocasionado pelo efeito tóxico dos fenóis, o que ocasionou a agitação excessiva desses microrganismos.
Grandes Ciliados livre – natantes - GCLN
Pequenos Ciliados livre – natantes - PCLN
Ciliados predadores de flocos - CPF
Ciliados fixos ou pedunculados - CF
ConclusõesConclusões
Foi possível verificar neste estudo que o valor de 100,0 mg L-1 de fenóis ocasiona o efeito bactericida e o desequilíbrio dos microrganismos no Lodo Ativado.
Para resguardar a microbiota seria ideal que a concentração de fenóis não ultrapassasse 50 mg L-1, tendo como garantia a biodegradação total do poluente.
Recommended