aula 5 - qualidade das Águas biológicos
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Qualidade das Águas
Características físicas, químicas e biológicas deáguas de abastecimento e águas residuárias.
Importância sanitária e ambiental.
Padrões Biológicos
IPH02050 – Tratamento de água e esgoto - Turma A
Prof. Luiz Fernando Cybis
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Físicos Químicos Biológicos
Sólidos
Cor
Turbidez
TemperaturaSabor e odor
pH
Acidez e alcalinidade
Dureza
Oxigênio Dissolvido
Matéria orgânica
Demanda bioquímica de
oxigênio
Demanda química de oxigênio
Nitrogênio
Fósforo
EnxofreMicropoluentes orgânicos e
inorgânicos
Outros
Organismos indicadores:
Coliformes
Organismos específicos:
Cianobactérias
Microfauna
etc.
Testes de toxidade:
Aguda
Crônica
Parâmetros
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Parâmetros Biológicos
• Organismos indicadores:• Coliformes
• Organismos específicos:•
Cianobactérias• Microfauna• etc.
• Testes de toxidade:• Aguda• Crônica
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A determinação individual da eventual presença de patogênicosem uma amostra d’ água é extremamente difícil, complexa e cara:
- em uma população apenas uma determinada parceladesta, apresenta doenças de veiculação hídrica;
- nas fezes desses habitantes a presença de patogênicos pode não ocorrer em elevadaconcentração;
- a chegada das fezes contaminadas em um curso d’
água se dá de forma intermitente;- após o lançamento no corpo receptor há uma grandediluição do despejo contaminado.
Organismos Indicadores
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a avaliação da qualidade sanitária da águautilizam-se organismos indicadores. Coliformestotais e fecais são os principais organismos
utilizados. Os coliformes totais habitam osintestinos de humanos e animais de sangue quente e
frio; alguns membros deste grupo habitam
naturalmente o solo e vegetação.
Organismos Indicadores
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Coliformes fecais formam um sub-grupo dos coliformes
totais, sendo um indicador mais especifico decontaminação fecal. Aproximadamente 96% dos
coliformes nas fezes humanas são fecais; em animais de
sangue quente, constituem 93% a 98%. A principal
bactéria do grupo de coliformes fecais é a Escherichiacoli. Um terceiro grupo de organismos indicadores é
formado por estreptococos fecais. Em fezes humanas, a
relação coliformes fecais para estreptococos fecais é
maior do que 4; para animais, esta relação é menor doque 1. Assim, a relação CF/EF pode indicar se a origem
da contaminação é humana ou de animais.
Organismos Indicadores
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Razões para a utilização do grupo coliforme como
indicadores de contaminação
• Os coliformes apresentam-se em grande quantidade: 1010 a 1011
células/indivíduo por/dia).
• Assim a sua presença deve ser encarada como um sinal de alerta,indicando a possibilidade de haver uma poluição e/oucontaminação fecal.
• Os coliformes apresentam resistência aproximadamente similar àmaioria das bactérias patogênicas.
• As técnicas bacteriológicas para a detecção de coliformes sãorápidas e econômicas.
Organismos Indicadores
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• O grupo dos coliformes é constituídos por vários gêneros, onde encontram-se:
- Os coliformes totais (CT), constituído
de bactérias isoladas em amostras de água esolos poluídos e não poluídos. Espécies deorigem não exclusivamente fecal, úteis na
avaliação da qualidade da água tratada edistribuída.
Organismos Indicadores
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Organismos Indicadores
– Coliformes fecais ou termotolerantes - Os coliformesfecais ou termotolerantes (CF) constituídos por
bactérias habitantes normais dos intestinos dos animaisde sangue quente, portanto, espécies de origem fecal,
com grau de resistência semelhante aos patogênicos.Subgrupo das bactérias do grupo coliforme, tendocomo principal representante a Escherichia coli, deorigem exclusivamente fecal.• Escherichia coli - Considerada o mais específico indicador
de contaminação fecal recente e de eventual presença deorganismos patogênicos.
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• O número de coliformes é expresso pelo denominado "número
mais provável" (N.M.P.) e representa a quantidade mais
provável de coliformes existentes em 100ml de água da
amostra.
• O exame de coliformes é recomendado para o controle de
sistemas de abastecimento de água, e, em particular, da
eficiência do tratamento, podendo ser complementado por
outros testes microbiológicos.
Organismos Indicadores
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Coliformes totaisMétodo dos tubos múltiplos
Material necessário:a) tubo de ensaio.b) estante para tubo de ensaio.c) tubo de Durhan.
d) pipeta graduada de 10 mL.e) pipeta graduada de 1 mL.f) bico de Bunsen ou lamparina a álcool.g) caldo Lactosado de concentração dupla.h) caldo Lactosado de concentração simples.
i) caldo Lactosado Verde Brilhante Bile a 2%. j) água de diluição.k) alça de platina com cabo de Kolle.l) estufa bacteriológica.
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Teste presuntivo
a) tomar uma bateria contendo 15 tubos de ensaio distribuídos de 5 em 5;b) nos primeiros 5 tubos, (os que contêm caldo lactosado de concentração
dupla) inocular com pipeta esterilizada, 10 ml da amostra de água a ser examinada, em cada tubo. (Diluição 1:1);c) nos 10 tubos restantes (os que contêm caldo lactosado de concentraçãosimples), inocular nos 5 primeiros, 1 ml da amostra (Diluição 1:10) e nos 5últimos tubos, inocular 0,1 ml da amostra, em cada tubo. (Diluição 1:100)
d) misturar;e) incubar a 35 ± 0,5º C durante 24/48 horas;f) se no final de 24/48 horas, houver a formação de gás dentro do tubo deDurhan, significa que o teste Presuntivo foi Positivo. Neste caso, fazer oteste confirmativo. Se não houver a formação de gás durante o período deincubação, o exame termina nesta fase e o resultado do teste é considerado
negativo.
Observação: No lugar do caldo Lactosado pode ser usado o caldo LaurilTriptose.
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Teste confirmativo
a) tomar o número de tubos do Teste Presuntivo que deram
Positivos (Formação de gás) nas 3 diluições 1:1; 1:10 e1:100;b) tomar igual número de tubos contendo o meio de CulturaVerde Brilhante Bile a 2%;c) com a alça de platina, previamente flambada e fria,
retirar de cada tubo positivo uma porção de amostra einocular no tubo correspondente contendo o meio VerdeBrilhante. Este procedimento chama-se repicagem;d) identificar os tubos;
e) incubar durante 24/48 horas a 35 ± 0,5ºC;f) se no final do período de 24/48 horas houver a formaçãode gás dentro do tubo de Durhan o teste é consideradoPositivo. Caso não haja formação de gás, o teste éconsiderado negativo.
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Teste dos tubos
múltiplos
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Expressão dos resultados
a) os resultados são expressos em N.M.P (Número Mais Provável) /100
ml de amostra.
b) para se determinar o N.M.P, verifica-se a combinação formada pelo
número de tubos positivos que apresentaram as diluições 1:1; 1:10 e
1:100 no Teste Confirmativo.
Exemplo:
a) nos 5 tubos da diluição 1:1, obtiveram-se 3 tubos positivos;
b) nos 5 tubos da diluição 1:10, obtiveram-se 2 tubos positivos;
c) nos 5 tubos da diluição 1:100, obteve-se 1 tubo positivo;
d) formou-se, portanto, a combinação 3-2-1;
d) determina-se o N.M.P consultando a tabela 1.
Se não quiser trabalhar com 15 tubos para determinar o NMP fazer
apenas 5 tubos na diluição 1:1 (10 ml do meio de cultura + 10 ml da
amostra) e calcular o NMP consultando a tabela 2.
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Organismos Indicadores
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Organismos Indicadores (padrões)
•
Água:
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• Esgoto: nada consta• Classes d’água:
• Classe 1: coliformes termotolerantes: para o uso de recreação decontato primário deverão ser obedecidos os padrões de qualidadede balneabilidade, previstos na Resolução CONAMA no 274, de2000. Para os demais usos, não deverá ser excedido um limite de
200 coliformes termotolerantes por 100 mililitros em 80% oumais, de pelo menos 6 amostras, coletadas durante o período deum ano, com freqüência bimestral. A E. coli poderá ser determinada em substituição ao parâmetro coliformestermotolerantes de acordo com limites estabelecidos pelo órgão
ambiental competente;• Classe 2: mesmo da anterior com limite de 1000 CF;• Classe 3: mesmo da anterior com limite de 2500 CF p/ contato
primário, 1000 CF para dessedentação de animais e 4000 CF para
os demais usos;• Classe 4: nada consta.
Organismos Indicadores (padrões)
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Características Biológicas
Bactérias, fungos, algas, vírus, protozoários, e vermes estão presentes
em esgotos sanitários. Muitos destes organismos são patogênicos, causandodoenças que afetam milhões de pessoas no mundo.
Algumas Doenças Associadas com a Água
Doença Agente causador Tipo de
organismoDisenteria amebiana Entamoeba
histoliticaProtozoário
Disenteriabacteriana
Shigella a Bacteria
Cólera Vibrio cholerae Bacteria
Criptosporidiose Cryptosporidium Protozoário
Leptospirose Leptospira Bactéria
Gastroenterite Escherichia coli,Campylobacter jejuni, Salmonella
Bactéria
Giardíase Giardia lamblia Protozoário
Hepatite Hepatite A Vírus
Febre tifóide Salmonella typhi Bactéria
Gastroenterite viral Rotavírus,
parvovírus,enterovírus
Vírus
Organismos específicos
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CIANOBACTÉRIAS = CIANOFÍCEAS(Algas Azuis)
• Organismos procariontes fotossintéticos.
• Organização celular e bioquímica
semelhante às bactérias.• Responsáveis pelo início da acumulação
de oxigênio na atmosfera terrestre.
• Origem no período Pré-Cambriano.
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Variações morfológicas:
1- Unicelulares: 2- Colônias
nanoplanctônicas:
Aphanocapsa delicatissima
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Microcystis aeruginosa
Anabaena lemmermannii
Planktothrix (Oscillatoria)
agardhii
Chorus &
Bartram, 1999
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Trichodesmiumthiebautii
Lyngbya sp.
Anabaena sp.
Whiton & Potts, 2000
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Espécies de cianobactérias predominantes no
Reservatório do Funil – 08/02
Cyl indrospermops is
raciborski i
Anabaena sp
Microcys t is aerugino sa
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decréscimo da diversidade
do fitoplâncton
Aumento da eutrofização nos ambientes
aquáticos
maior ocorrência de florações
de cianobactérias
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CIANOBACTÉRIAS
PRINCIPAIS CAUSAS E EFEITOSDAS FLORAÇÕES DE CIANOBACTÉRIAS
FATORES
Fontes Pontuais
Fontes Difusas
Seca
ControleFluxo eVazão
Fontes externasaos rios
CAUSAS
Nutrientes (P e N:P)
Luz
( Turbidez)
Temperatura
Falta de Turbulência
Longo Tempo deRetenção
Inoculação
Biológicas(ex:Predação)
Químicas (ex:pH alto)
Humanos
Animais
Domésticos
Vida Selvagem
Comunidade
aquática(incluindo peixes)
EspumasOdor
Gosto e Odor Carga Orgânica
Afeta o tratamento
Química da água
EFEITOS
Toxinas
Desoxigenação
Estética
Água deabastecimento
Ambiente
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Cianobactérias
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Cianobactérias
Cianotoxinas
• Toxinas produzidas por cianobactérias que apresentam efeitos adversos à
saúde por ingestão oral, incluindo:
– Microcistinas: hepatotoxinas produzidas por cianobactérias, com efeito
potente de inibição de proteínas e promotoras de tumores.
– Cilindrospermopsina: produzido por cianobactérias, inibidor de síntese
protéica, predominantemente hepatotóxico, apresentando também
efeitos citotóxicos nos rins, baço, coração e outros órgãos.
– Saxitoxinas: grupo de alcalóides neurotóxicos produzido por cianobactérias, apresentando efeitos de inibição da condução nervosa.
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CIANOTOXINAS (padrões)
•
Água:Microcistinas – VMP = 1,0 µg/L
Recomenda-se que as análises para cianotoxinas incluam a
determinação de cilindrospermopsina e saxitoxinas (STX),
observando, respectivamente, os valores limites de 15,0 µg/L e
3,0 µg/L de equivalentes STX/L.
• Esgoto: nada consta
• Classes d’água: nada consta
Mi f
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Microfauna
O potencial da microfauna como indicador da performance e
eficiência do tratamento biológico no sistema de tratamento de esgotoé bem conhecido e tem caracterizado um número de opções detratamento. Sua função como indicador em processo de lodos ativadosfoi demonstrado em 1928 por Ardern e Lockett e, em 1970, por Curdse Cockburn, os quais desenvolveram uma avaliação do sistema de
lodos ativados baseado no estudo de 56 estações de tratamento deesgoto na Inglaterra. Mais tarde, Al-Shahwani e Horan (1991) usaramuma técnica de regressão múltipla para predizer a qualidade doefluente e performance da estação baseada na estrutura da comunidade
de microorganismos presentes no lodo. Atualmente, a atenção tem sidofocalizada na função real da microfauna na eficiência da estação detratamento, particularmente, por alimentarem-se de bactérias livres einfluenciar na formação do floco.
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Paramecium aurelia - Um ciliado da Euglena viridis 'Euglenoidina
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Ordem Hymenostomatida.
NematodaRotíferos
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cb/Paramecium.jpghttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Rotifer.jpghttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Rotifer.jpghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/Roundworm.jpghttp://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Euglena_scheme_no_arrows.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cb/Paramecium.jpg
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Testes de Toxicidade
d d d
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Testes de Toxicidade
d d d
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Testes de Toxicidade
d i id d
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Testes de Toxicidade
T d T i id d
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Testes de Toxicidade
Principais parâmetros a serem investigados numa
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Característica Parâmetro
Águas para abastecimento Águasresiduárias
Corposreceptores
Águasuperficial
Águasubterrânea
Bruta Tratada Rio Lago
Bruta Tratada Bruta Tratada
Parâmetrosfísicos
CorTurbidez
Sabor e odorTemperatura
XXXX
XXX
XXXX
XXX
X
XX
X
XX
X
Parâmetrosquímicos
PH Alcalinidade AcidezDurezaFerro
CloretosNitrogênioFósforo
O.DM. orgânica
Micropl. Inorg.(diversos)3
Micrpol. Orgân.(diversos)
3
XXX
XXX
X
X
X
X
X
X
X
XXXXXXX
X
X
X
XX
X
X
X
XX
X
X
X
XX
X
X
X
X
XX
X(2)
X
X
X
X
XXXX
X
X
Parâmetrosbiológicos
Org indicadores Algas (diversas)Bactérias decomp.
(diversas)
XX
X X X XX
(2)
X(2)
X XX
Notas(1) Causada por Fe e Mn; (2) Durante o tratamento para controle do processo; (3) Devem ser analisados
Principais parâmetros a serem investigados numa
análise de água