Microbiologia da água. Ciclo hidrológico Introdução No meio aquático os nutrientes estão...

Microbiologia da água

Ciclo hidrológico

Introdução

•No meio aquático os nutrientes estão diluídos.baixa diversidade de microrganismos

•A presença de matéria orgânica resulta noaumento da atividade microbiana

Os microrganismos podem:• mudar a composição química da água• fornecer nutrientes para outros organismos aquáticos• representar um grande risco para a saúde humana e animal

• Temperatura• superfície:

» varia de 0 ºC nos pólos a 40 ºC nos trópicos• sob a superfície:

» 90 % do ambiente marinho estão a 5 ºC– PSICRÓFILOS

• nas fendas oceânicas:– TERMÓFILOS

» Pyrodictium occultum (ótimo 105ºC, Itália)

Os tipos de microrganismos presentes dependem das condições

físicas e químicas

Nas baixas e médias latitudes ocorre uma variação brusca da temperatura

- Importante na distribuição dos microrganismos

• Pressão hidrostática– pressão no fundo de uma coluna d’água:

• 1 atm/10 m - no fundo dos oceanos é enorme:– danos às células

– BAROFÍLICOS, encontrados a 2500 m de profundidade (possuem vesículas de gás)

– em profundidades acima de 4000 m, ocorrem os BAROFÍLICOS EXTREMOS

O ambiente aquático

Coleta de amostras nas Fossas Marianas (Filipinas, Oceano Pacífico) a uma profundidade de 10.897 m

• Luz– a vida na água depende, direta ou indiretamente, dos

produtos da fotossíntese• algas e cianobactérias são os principais microrganismos

fotossintetizantes encontrados nos ambientes aquáticos

- estão limitados às regiões superficiais

O ambiente aquático

• Salinidade da água

– água doce: 0 %

– água do mar: 2,75 % de NaCl + outros sais = 3,3 - 3,7 %

► HALOFÍLICOS

– lagos salgados (ex.: Salt Lake, EUA): 32 %

► HALOFÍLICOS EXTREMOS

O ambiente aquático

• Turbidez– material suspenso:

• partículas minerais: erosão das rochas, solo

• microrganismos suspensos

• matéria orgânica: tecidos vegetais e animais

- superfície de adesão dos microrganismos

- fonte de nutrientes

TURBIDEZ x LUZ

O ambiente aquático

• pH– A maioria dos microrganismos aquáticos cresce melhor próximo à

neutralidade: 6,5 - 8,5– pH dos oceanos: 7,5 - 8,5– organismos marinhos: 7,2 - 7,6– lagos e rios: variação ampla

• Archaea de lagos do sul da África: 11,5• Archaea de geisers: 1,0

O ambiente aquático

• Nutrientes• orgânicos e inorgânicos

– nitratos e fosfatos:

» algas eutrofização O2 crescimento de outros organismos

• carga de nutrientes:– águas próximas à praia: variável devido aos esgotos– águas de mar aberto: estável e baixa

» baixo fitoplâncton (baixo N e Fe)» baixa atividade heterotrófica» atividade fotossintetizante: cianobactérias

• efluentes industriais: presença de antimicrobianos» alguns microrganismos convertem tais substâncias em formas menos

nocivas:

Pseudomonas spp.: mercúrio metil mercúrio (volátil)

O ambiente aquático

Água potável: livre de microrganismos patogênicos e de substâncias químicas nocivas

Rios, riachos, lagos estão sujeitos a freqüente poluição:- esgoto doméstico- agricultura- dejetos industriais

A água pode ser límpida, inodora e sem sabor e mesmo assim não ser potável, devido a presença de contaminantes (físicos, químicos e biológicos)

Microbiologia da Água Potável

FísicosAsbestos Resíduos industriais CâncerArgila suspensa Precipitação Interfere com

tratamentos sanitáriosQuímicos

Metais pesados Indústrias Várias doençasSulfatos Algicidas e minas DiarréiasNitratos Fertilizantes MetemoglobinemiaSódio Amaciantes de água Retenção de fluidos

Doenças do coraçãoPesticidas Agricultura Várias doençasClorofórmio Indústria Câncer

BiológicosBactérias Fezes e urina Febre tifóide

ShigelosesSalmonelosesGastroenteritesTularemiaLeptospirose

Vírus Fezes HepatitePoliomieliteGastroenterites

Protozoários Fezes Disinteria amébicaGiardíaseBalantidíase

Poluentes Possível fonte Efeitos adversos

Necessidade de uma reciclagem mais rápida e eficiente da água

Necessidade de métodos de purificação

Microbiologia da Água Potável

Reutilização da água

- processo natural, parte do ciclo hidrológico- enormes pressões devido ao crescimento populacional, uso industrial, irrigação

Purificação da água

• áreas rurais: poços e fontes (filtração pelo solo)

• cidades: estações de tratamento

sedimentaçãofiltraçãocloração

Microrganismos patogênicos na água

Bactérias

Salmonella spp.: enterite

Vibrio cholerae: principais problemas associados à falta de cuidados

sanitários

Shigella spp.: disenteria

Yersinia enterocolitica: gastroenterite aguda

Escherichia coli: linhagens patogênicas (enterites)

Clostridium perfringens: enterite, gangrena gasosa

Vibrio parahaemolyticus: gastroenterites

Pseudomonas aeruginosa: infecções nos olhos, ouvidos

Staphylococcus aureus: infecções cutâneas, garganta e

intoxicações alimentares

Leptospira spp.: hepatite, conjuntivite e insuficiência renal

Fungos:

- saprófitas e parasitas de peixes- Candida albicans: levedura que causa infecções da pele e mucosas

- Geotrichum: fungo dermatófito

Protozoários:

ciliados Giardia lamblia: esporos resistentes ao cloro

amebas Entamoeba hystolytica: amebíase (doença intestinal)

Vírus:

Hepatites A e BGastroenterite infecciosa não bacterianaPoliomielite

O monitoramento de todos os microrganismos patogênicos é difícil e anti-econômico:

- meios de cultura e metodologias diferentes

- dificuldade de analisar os resultados

Microrganismos indicadores de qualidade da água

- O que é um microrganismo indicador?

- Qual seria o ideal?

Indicador ideal de qualidade sanitária

• Ocorrência e desaparecimento concomitante com patogênicos• Densidade populacional diretamente relacionada com o grau

de contaminação• Maior sobrevida que a dos patogênicos• Ausência em água potável• Fácil detecção e recuperação laboratorial• Não prejudicial à pessoas e animais• Manipulação segura

Escherichia coli e outros coliformes

•Bacilos curtos•Gram –•Fermentam a lactose (lac+) com produção de ácido e gás, dentro de 48 h a 35 ºC.

- Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae: coliformes fecais

- Enterobacter aerogenes, Citrobacter, Klebsiella: coliformes ambientais

(fezes, vegetais e solo)

► a fermentação da lactose é a chave do teste

Presença de coliformes totais não indica necessariamente contaminação fecal

ou ocorrência de enteropatógenos.

• Análise bacteriológica da água

– metodologia:• teste presuntivo• teste confirmativo• teste completo

10 ml por tubo

0,1 ml por tubo

1 ml por tubo

incubação a 35 ºC/24-48 h:formação de gás: NMP

Amostra deágua

Técnica dos tubos múltiplos para determinação do Número Mais

Provável de coliformes

Teste Presuntivo:

caldo lauril triptose (caldo lactosado)

Tubos com gás do testeanterior

Tubos com caldo lactosadobile verde brilhante

Incubação a 35 ºC/24-48 h

Teste confirmativo:

Tubos com gás Caldo lactosadodo teste confirmativo incubação a 44,5 ºC

Teste coliformes fecais:

Coliformes fecais fermentam a lactose a 44,5 ºC

Coliformes não fecais fermentam a lactose somente até 37 ºC

Teste da membrana filtrante:

Colônias típicas: brilho metálico

Colônias típicas: azuis

Método substrato cromogênico/fluorogênico

Baseia-se na utilização de substratos análogos à lactose (glicopiranosídeos)

Específicos para Escherichia coli.

Exemplos: ONPG-MUG ONPG - Orto Nitrofenil Galactopiranosídeo

MUG - Metil-Umbeliferone Galactopiranosídeo

Ferramenta poderosa para identificação de Escherichia coli (teste confirmativo)

Luz UV

Teste para separar Escherichia coli de outros coliformes

Enterobacter aerogenesEscherichia coli

Classificação das águas interiores do território nacional

Classe Características microbiológicas DBO OD Utilizaçãocolif. totais colif. fecais mg/L mg/L

1 < 1 < 1 ----- ------ Potável

2 ≤ 5.000 ≤ 1.000 ≤ 5 > 5 RecreaçãoIrrigação (frutas,hortaliças)

3 ≤ 20.000 ≤4.000 ≤ 10 > 4 PescaConsumo animal

4 > 20.000 > 4.000 > 10 >0,5 NavegaçãoIndústriaIrrigação (grandesculturas)