Microbiologia Do Solo Aula5 2014

BIOLOGIA AMBIENTAL

Tecnologia em Saneamento Ambiental

Prof. Mestranda Alexandra Zampieri & Prof. Mestranda Graziele Ruas

2 Sem 2014

MICROBIOLOGIA DO SOLO, DA GUA E BIORREMEDIAO

AULA 5

OBJETIVOS

Princpios de Microbiologia do Solo;

Microbiologia das guas naturais e dos efluentes uma reviso;

Principo de Biorremediao.

Biologia Ambiental 2014 2

MICROBIOLOGIA DO SOLO

SOLO: O solo um meio complexo e heterogneo, produto de alterao do remanejamento e da organizao do material original (rocha, sedimento ou outro solo), sob a ao da vida, da atmosfera e das trocas de energia que a se manifestam, e constitudo por quantidades variveis de minerais, matria orgnica, gua da zona no saturada e saturada, ar e organismos vivos, incluindo plantas, bactrias, fungos, protozorios, invertebrados e outros animais. (CETESB).



Matria Orgnica (Dejetos, animais

mortos e restos de plantas)

Ao dos microrganismos

presentes no solo

A matria orgnica

transformada em substncias

inorgnicas simples

Essas substancias simples servem de alimentos para as

plantas

As plantas servem de alimentos para

outros animais


A ao dos microrganismos essencial para manuteno da produtividade

do solo!


A matria orgnica presente no solo pode ser classificada em:

Solvel (produtos da degradao microbiana);

Insolvel (Ex: Hmus melhora a estrutura do solo, promove uma liberao lenta de nutrientes, aumenta a capacidade de tamponamento e reteno de gua); e

Microbiana.



Contagem e isolamento dos microrganismos no solo:

A escolha das tcnicas para deve levar em conta a diversidade de microrganismos que habitam o solo;

As tcnicas mais usadas so:

tcnica de cultura em placa;

exame microscpico direto (necessrio tcnicas de colorao); e

tcnica de enriquecimento.


A partir do nmero de colnias desenvolvidas, pode-se calcular

o nmero de organismos por grama de solo.

Isolamento de determinado microrganismo


A quantidade e os tipos de microrganismos presentes no solo depende das condies ambientais:

Quantidade de nutrientes disponveis;

Umidade disponvel;

Grau de Aerao;

Temperatura;

pH

Prticas como adubao => n de microrganimos



MICRORGANISMOS PRESENTES NO SOLO



BACTRIAS Representam a maior parte da populao microbiana

do solo; A maioria das bactrias do solo heterotrfica essas

bactrias que do o odor caracterstico do solo recentemente arado;

As cianobactrias (cianofceas) desempenham papel importante na formao do solo, pois crescem na superfcie de rochas formando depsitos orgnicos, dando suporte a outras bactrias. E o metabolismo microbiano produz cidos que dissolvem os minerais da rocha.



PAPEL DAS CIANOFCEIAS NA SUCESSO ECOLGICA E FORMAO DO SOLO


1 Cianofceias

2 Bactrias

3 Bactrias + Fungos

4 Lquens

5 Musgos

6 Plantas Superiores


FUNGOS

A maioria dos fungos vive na superfcie do solo (aerobiose);

Os fungos desempenham papel importante na decomposio de constituintes orgnicos complexos como tecidos de plantas celulose, lignina e pectina;

O acmulo de fungos (miclios) melhora a estrutura fsica do solo.



Algas

Prximas a superfcie do solo;

Em terras improdutivas e com eroso elas podem iniciar o processo de acmulo de matria orgnica atravs das suas atividades fotossintticas;

Quando associadas aos fungos podem auxiliar na transformao de rochas em solo.



Protozorios e Vrus

Presentes em solos ricos e midos;

Os vrus podem estar presentes no solo, nos tecidos das plantas, animais mortos e excretas de animais.



Interaes dos Microrganismos e do Solo

Ocorre Simbiose, condio em que indivduos de espcies diferentes vivem em associao ntima, podendo ou no ser benfica:

Competio por nutrientes (-);

Produo de metablicos txicos (-);

Produo de metablicos que servem de nutrientes para o crescimento de outras espcies (+).


Diferentes maneiras de interao simbitica: Mutualismo, comensalismo, antagonismo, competio, parasitismo e

predao.


O papel dos microrganismos na reciclagem

O planeta Terra um sistema fechado a quantidade de matria constante;

Ciclo: Matria Orgnica => Compostos Inorgnicos=> Matria Orgnica

Os microrganismos so essenciais para MINERALIZAO da matria orgnica.


MICROBILOGIA DO SOLO

TRANSFORMAES BIOQUMICAS

NITROGNIO

Fixao do Nitrognio Gasoso (N2);

Fixao no Simbitica de Nitrognio;

Fixao Simbitica de Nitrognio Plantas + Bactrias, fenmeno muito importante para a agricultura;

As plantas utilizam a Amnia produzida pelas bactrias para compor seus aminocidos.



Degradao da MO com nitrognio 1. MO => Amnia (NH3) (Amonificao);

2. Amnia (NH3) => Nitrato (NO3) (Nitrificao); Bactrias que obtm carbono do CO2 e energia pela

oxidao daNH3 ou NO2.

3. Nitrato (NO3) => Amnia (NH3) (Aerobiose, quando as bactrias precisam de amnia para biossntese de aminocidos);

4. Nitrato (NO3) => N2 (Desnitrificao ocorre somente em anaerobiose).




CARBONO

Fixao de dixido de carbono (algas, cianofceas, bactrias fototrficas e bactrias quimioautotrficas) - plantas;

Processo importante no solo: degradao da celulose.

Celulose => Celubiose =>Glicose




ENXOFRE O S elementar no pode ser utilizado por plantas e

animais;

Algumas bactrias (Thiobacillus) oxidam o S0 => SO4 (Sulfato);

As plantas utilizam o sulfato para sntese de aminocidos;

Quando a matria orgnica rica em sulfato degradada os microrganismos produzem gs sulfdrico (H2S);

Alguas bactrias usam o Sulfeto de Hidrognio (H2S) produzindo Enxofre elementar (S0)


MICROBIOLOGIA AS GUAS NATURAIS, POTVEIS E ESGOTOS

guas Naturais

Ciclo hidrolgico;

Classificao das guas Naturais:

gua Atmosfrica

gua Superficial

gua Subterrnea



As condies ambientais determinam quais microrganismos sero encontrados na gua.

Condies: Temperatura; Presso Hidrosttica presso que a coluna dgua

exerce; Luz; Salinidade (presso osmtica); Turvao (Matrial em Suspenso); pH; Concentrao de Nutrientes.



Papel dos Microrganismos Aquticos

Manuteno do fluxo de nutrientes => posio chave na cadeia alimentar aqutica;



gua Potvel

Poluio contaminantes qumicos, fsicos e biolgicos;

Os patognicos transmitidos pela gua so em sua maioria os que atacam o trato intestinal;

Preveno

Tratamento da gua;

Tratamento de efluentes antes de serem descartados;

Testes de qualidade da gua.



Microrganismos indicadores da Qualidade da gua So aqueles microrganismos cuja presena

evidncia de que ela est poluda co material fecal de origem humana ou de outros animais de sangue quente;

Escherichia Coli, bacilos gram-negativos, no esporulados, facultativos e fermentam lactose com produo de cido e gs em um perodo de 48 horas a 350C.



guas de Esgotos/guas Residurias gua de Esgoto ou gua residual definida como

a gua usada de uma comunidade, pode ser despejos industriais, detritos industriais (lquidos), e gua de esgoto domstico;

H presena de fungos, bactrias, protozorios, algas e vrus. DBO indicativo da quantidade de matria orgnica do

efluente!!!



Os processos de tratamento aplicados em determinado efluente dependem das suas caractersticas fsicas, qumicas e biolgicas:

Estudos de Tratabilidade!


BIORREMEDIAO

o processo pelo qual organismos vivos so utilizados tecnologicamente para remover ou reduzir (remediar) poluentes no ambiente.

Esse processo biotecnolgico uma alternativa ecologicamente mais adequada e eficaz para o tratamento de ambientes contaminados com molculas orgnicas de difcil degradao e metais txicos.


BIORREMEDIAO

Podem ser aplicados em:

guas superficiais e subterrneas;

Solos;

Resduos e efluentes industriais;

Aterros Sanitrios; e

reas de conteno.

Organismos envolvidos:

Microrganismos, plantas, enzimas e interao entes eles.


BIORREMEDIAO

As molculas orgnicas de difcil degradao so chamadas => recalcitrantes;

Fonte: Origem Natural Metabolismo Biolgico;

Sintticas Produzidas pelas tecnologias das industrias modernas e estranhas ao meio ambiente (denominadas xenofbicas; Introduo de molculas xenofbicas no ambiente

desde sculo XX (agrotxicos, corantes, frmacos, polmeros e plsticos) => pode ser txicas.


BIORREMEDIAO

Muitos desses xenofbicos tem efeitos nocivos e/ou mutagnicos aos organismos

vivos, podendo levar a eliminao seletiva de indivduos e acarretar modificao na

estrutura ecolgica e funcional dos ecossistemas.


BIORREMEDIAO

As aes dos microrganismos do meio ambiente ou introduzidos (geneticamente modificados) que tem a capacidade de degradas essas molculas xenofbicas, geram produtos de degradao com estrutura menos recalcitrante ou a completa mineralizao.


BIORREMEDIAO

Fatores que influenciam na degradao de uma molcula: Fatores Fsicos e Qumicos

Onde o composto encontrado (solo, gua ou sedimento) pH, OD e Nutrientes disponveis;

Temperatura;

Luz.

Fatores Biolgicos Presena de microrganismos capaz de metabolizas a

molcula original e seus produtos de degradao;

Importante o processos de Cometabolismo.


BIORREMEDIAO


BIORREMEDIAO

Tecnologias de Biorremediao (SOLO) In Situ;

Bioestimulao (fornecendo nutrientes e ajustanto as condies ambientais); Landfarming, remoo de hidrocarbonetos derivados do petrleo

(- poluio atmosfrica, volatilizao dos compostos); Fitorremediao; Atenuao Natural.

Ex Situ. Reatores tipo Bioslurry ou reator de fase de lama; Compostagem (Agrotxicos, hidrocarbonetos derivados do

petrleo, explosivos, clorofenois, TNT e hidrocarbonetos aromticos policclicos);


BIORREMEDIAO

Fitorremediao

Rizorremediao Degradao microbiana na rizosfera.


BIORREMEDIAO

Uso dos Fungos na Biorremediao no Solo Fungos da classe Basidiocomicota conseguem

converter molculas xenofbicas at CO2; No h necessidade de exposio inicial ao poluente; Suportam grande variao de pH e altas cargas de

MO.

=>Lembre-se os fungos degradam a Lignina, composto complexo!

As enzimas envolvidas nessa degradao (celulases, lignases, oxidases, e etc) auxilam na degradao de algumas molculas xenofbicas. Biologia Ambiental 2014 36

BIORREMEDIAO

Uso dos Fungos na Biorremediao no Solo

reas de aplicao:

Biorremediao de efluentes txteis;

reas contaminadas com hidrocarbonetos aromticos policclicos (HAPs);

Efluentes de Branqueamento de

Papel;

guas contaminadas com

Antraceno.


BIORREMEDIAO

Biorremediao na gua


BIORREMEDIAO

Biorremediao na gua

As Pseudomonas para evitar a intoxicao por mercrio, transformam o mercrio metlico em on mercrio;

Muitas bactrias conseguem converter o on mercrio em mercrio elementar.


BIORREMEDIAO


PERGUNTAS

Qual o papel que as cianofceas tm na formao do solo e sucesso ecolgica terrestre?

Explique o processo de fixao de nitrognio na matria orgnica e decomposio de matria orgnica nitrogenada.

O que biorremediao? D um exemplo de aplicao.


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Microbiologia Do Solo Aula5 2014