2018-tese-ikclopes

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL 
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL 
DOUTORADO EM SANEAMENTO AMBIENTAL 
 
 
 
 
 
ISMAEL KESLLEY CARLOTO LOPES 
 
 
 
 
 
 
INFLUÊNCIA DA MORFOLOGIA NA REMOÇÃO SELETIVA DE 
CIANOBACTÉRIAS EM TRÊS ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
VIA DIFERENTES TECNOLOGIAS DE FILTRAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FORTALEZA 
2018 
 
 
ISMAEL KESLLEY CARLOTO LOPES 
 
 
 
 
INFLUÊNCIA DA MORFOLOGIA NA REMOÇÃO SELETIVA DE 
CIANOBACTÉRIAS EM TRÊS ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA VIA 
DIFERENTES TECNOLOGIAS DE FILTRAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tese de Doutorado apresentada ao Programa 
de Pós-graduação em Engenharia Civil, da 
Universidade Federal do Ceará, como 
requisito parcial à obtenção do título de 
Doutor em Engenharia Civil. Área de 
Concentração: Saneamento Ambiental. 
 
Orientador: Prof. Dr. José Capelo Neto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
FORTALEZA 
2018 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISMAEL KESLLEY CARLOTO LOPES 
 
 
 
INFLUÊNCIA DA MORFOLOGIA NA REMOÇÃO SELETIVA DE 
CIANOBACTÉRIAS EM TRÊS ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA VIA 
DIFERENTES TECNOLOGIAS DE FILTRAÇÃO 
 
 
Tese de Doutorado apresentada ao programa 
Pós-graduação em Engenharia Civil, da 
Universidade Federal do Ceará, como 
requisito parcial à obtenção do título de 
Doutor em Engenharia Civil. Área de 
concentração: Saneamento Ambiental. 
 
Aprovado em: 18 / 05 / 2018 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
______________________________________ 
Prof. Dr. José Capelo Neto (Orientador) 
Universidade Federal do Ceará – DEHA/UFC 
 
______________________________________ 
Prof. Dr. Fernando José Araújo da Silva 
Universidade Federal do Ceará – DEHA/UFC 
 
______________________________________ 
Prof. Dr. Manoel Paiva de Araújo Neto 
Instituto Federal do Ceará – IFCE 
 
________________________________________ 
Prof. Dr. José Etham de Lucena Barbosa 
Universidade Estadual da Paraíba - UEPB 
 
________________________________________ 
Prof. Dr. Wilton Silva Lopes 
Universidade Estadual da Paraíba - DESA/UEPB 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A minha esposa, família e amigos, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
A Deus, pela graça de conceder-me a vida e por me possibilitar a 
concretização de um sonho. Aos meus pais Carlos Alberto e Soneide, pelos seus 
ensinamentos, valores e sentimentos cristãos transmitidos. 
Aos meus irmãos Carlos Alberto Jr. e Maíra, pelo sincero e recíproco carinho 
e amizade. 
À minha esposa, Ádila Jamille, pelo amor, carinho, companheirismo e 
cumplicidade ao meu lado, pelos seus conselhos, sua confiança, e compreensão quanto 
aos momentos de renúncia e ausência. 
Ao Prof. Dr. José Capelo Neto, meu Orientador, pela sua atenciosa orientação 
na realização deste trabalho, bem como pela sua presteza e prontidão. 
Aos professores do Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental 
(DEHA) responsáveis pelo meu aprendizado durante o curso de doutorado. 
À Dr. Neuma Buarque (CAGECE), Dr. Manoel Sales (CAGECE) e os 
professores Dr. José Etham e Dr. Wilton Lopes, por gentilmente aceitarem o convite para 
integrar a banca examinadora de meu trabalho. 
Aos meus queridos amigos de doutorado: Mário Barros e José Pedro. 
Aos meus companheiros de laboratório, Seção Laboratorial de Qualidade da 
Água (SELAQUA), sem os quais esse trabalho não poderia ter sido realizado, Amanda 
Viana, Carolina Soares, Helísia Pessoa, Samylla Almeida e Allan Clemente, pelas 
manhãs e tardes perdidas nos experimentos e organização das coletas de água. 
A Companhia de Água e Esgoto do Ceará (CAGECE) pela disponibilidade 
de infraestrutura e dados para a realização desta pesquisa. 
 Agradecimentos especiais a Neuma Buarque e Milena Pereira pela prontidão 
em ajudar a agilizar a realização de meus trabalhos na companhia anteriormente citada. 
Ao CNPQ pela concessão da bolsa de estudo. 
A todos que contribuíram para a realização deste trabalho, mesmo que em 
pensamentos e palavras de incentivo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Também disse Deus: Façamos o homem 
à nossa imagem, conforme a nossa 
semelhança; tenha ele domínio sobre os 
peixes do mar, sobre as aves dos céus, 
sobre animais domésticos, sobre toda a 
terra e sobre todos os répteis que rastejam 
pela terra”. Gênesis 1:26 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
Devido aos riscos à saúde publica causadas pelos metabólitos secundários produzidos por 
cianobactérias presentes em águas de abastecimento público, é de fundamental 
importância investigar o destino desses microrganismos no decorrer das operações 
unitárias que compõem estações de tratamento de água (ETA), bem como investigar 
fatores que influenciam em suas remoções. Seletividade na remoção desses 
microrganismos pode originar um cenário perigoso, no qual tem-se a presença de cepas 
tóxicas na água tratada. Há uma certa tendência entre os especialistas no assunto, de 
considerar as características morfológicas como fatores que influenciam na remoção 
desses organismos em ETAs. Porém, há uma deficiência de estudos mais aprofundados 
sobre o tema. O presente estudo avaliou a influência da morfologia de cianobactérias nas 
suas eficiências de remoção em duas ETAs com tecnologias de tratamento de água 
distintas (ETA1 –Filtração direta; ETA2 – Dupla filtração direta), bem como o efeito das 
operações unitárias do tratamento de água na integridade dos tricomas desses 
microrganismos, nas duas ETAs anteriores, e uma ETA Piloto (Dupla filtração direta). 
Os gêneros menos removidos na ETA1 foram Geitlerinema e Dolichospermum, ambos 
com remoção média de 68,4%. Já para a ETA2, foram Coelomoron e Pseudanabaena com 
95,9% e 97,8%, respectivamente. Houve diferença significativa entre a remoção de 
cianobactérias filamentosas (CF) e coloniais somente para ETA2. As CF parecem ser 
melhores removidas do que as coloniais. Constatou-se, também, que o tamanho das 
cianobactérias parece não influenciar na eficiência de remoção destes organismos. 
Observou-se que, dentre as 3 ETAs, os filtros descendentes da ETA2, foram os únicos a 
apresentarem espaços intersticiais menores que a maior cianobactéria (P. agardhii), 
levando a uma correlação positiva entre porcentual de células perdidas e o comprimento 
dos tricomas. Porém, ao contrário do que se pressupunha, não houve correlação entre a 
quebra de tricoma (perca de células) e eficiência de remoção nas estações de tratamento 
de água estudadas. A composição “Bainha mucilaginosa + pequeno tricoma”, parece ser 
uma configuração promotora de proteção às cianobactérias contra a quebra no decorrer 
do processo de tratamento. Estudos posteriores são necessários para que se possa entender 
mais fatores que influenciam a remoção de cianobactérias nessas e em outras tecnologias 
de tratamento de água. 
Palavras-chave: Cianobactérias; Morfologia; Seletividade; Remoção. 
 
 
ABSTRACT 
 
Considering the public health threats caused by secondary metabolites produced by public 
water supply-dwelling cyanobacteria, it is of critical importance to investigate the fate of 
those microorganisms through the unit operations which make up water treatment plants 
(WTP), as well as investigate factors influencing on their removal. Some selectivity in 
the removal of these microorganisms can cause a harmful scenario in which toxic strains 
are present in product water. There is a certain tendency among experts to consider 
morphological characteristics as factors influencing the removal of these organisms in 
WTP. However, there is a lack of in-depth studies on this issue. In this study, we examine 
the influence of cyanobacterial morphology on their removal efficiencies in two WTP 
with distinct water treatment technologies (WTP1- Direct Filtration; WTP2 - Direct 
Double Filtration), as well as investigate the effect of unit operation on trichomes integrity 
of these abovementioned organisms, in WTP1, 2 and a Pilot Plant. The least removed 
genera in WTP1 were Geitlerinema and Dolichospermum, both with an average removal 
of 68.4%. While for the WTP2, were Coelomoron and Pseudanabaena with 95.9% and 
97.8%, respectively. There were significant differences between the average removals of 
filamentous cyanobacteria (FC) and colonial only in WTP2. The FC seem to be better 
removed than colonies. One verified that the dimentions of cyanobacteria did not 
influence on removal efficiency of these organisms. Among all WTP, the upflow filter of 
WTP2 were the unique to possess interstitial spaces smaller than lager cyanobacteria, 
leading to a positive correlation between percentage of cell lost and length of trichomes. 
Contrary to what was assumed, there were no correlation between trichome breakage and 
removal efficiency in studied WTP. The structure “mucilaginous sheath + short trichome” 
seems to be a promoter configuration to protect cyanobacteria against breakage 
throughout the whole treatment process. Further studies are needed in order to better 
understand the factors influencing the removal of cyanobacteria in these and other 
treatment technologies. 
 
Keywords: Cyanobacteria; Morphology; Selectivity; Removal 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1- Gêneros de cianobactérias comumente encontrados no estado do Ceará. ...... 25	
Figura 2- Estrutura química da toxina BMAA. .............................................................. 35	
Figura 3- Ação da anatoxina em mamíferos. .................................................................. 36	
Figura 4- Diferença estrutural entre anatoxina-a e anatoxina-a(s). ................................. 38	
Figura 5- Estrutura química da saxitoxina. ..................................................................... 39	
Figura 6- Ação das saxitoxinas em mamíferos.. ............................................................. 39	
Figura 7- Estrutura molecular da Cilindrospermopsina.. ................................................ 41	
Figura 8- Estrutura molecular da microcistina-LR. ........................................................ 42	
Figura 9- Estrutura molecular da nodularina. ................................................................. 43	
Figura 10- Possíveis arranjos de processos de tratamento de água para abastecimento 
público. ......................................................................................................... 57	
Figura 11- Mecanismos promotores dos processos de coagulação. ............................... 58	
Figura 12- Comportamento elétrico de coloides submersos em águas superficiais. ...... 59	
Figura 13- Variação da turbidez residual com uso de PAC e PAC com diatomita (WU et 
al., 2011). ..................................................................................................... 67	
Figura 14- Posição das ETAs e do açude Gavião em relação à cidade de Fortaleza. ..... 89	
Figura 15- Câmara de Sedgewick-Rafter. ....................................................................... 92	
Figura 16- Incerteza na identificação entre os gêneros Cylindrospermopsis e 
Raphidiopsis. ................................................................................................ 97	
Figura 17- Organismos representantes dos grupos morfofisiológicos de cianobactérias.
............................................................................................................................... 113	
Figura 18- Mecanismo proposto de remoção seletiva de cianobactérias na filtração 
descendente. ............................................................................................... 117	
Figura 19- Possível causa de ausência de correlação entre comprimento e eficiência de 
remoção de cianobactérias. ........................................................................ 124	
Figura 20- Microflocos típicos presentes na água coagulada das ETAs. ..................... 124	
Figura 21- Configuração do sistema de filtração da ETA Piloto. ................................. 137	
Figura 22- Espaço triangular presente no leito filtrante. ............................................... 139	
Figura 23- Espaço tetraédrico presente no leito filtrante. ............................................. 140	
Figura 24- Espaço octaédrico presente no leito filtrante. ............................................. 140	
Figura 25- Geometria plana do espaço triangular. ........................................................ 141	
Figura 26- Geometria espacial do espaço tetraédrico. .................................................. 142	
 
 
Figura 27- Geometria plana e espacial do espaço octaédrico. ...................................... 144	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE GRÁFICOS 
 
Gráfico 1- Distribuição das ordens de cianobactérias identificadas nas ETAs 1 e 2. ..... 95	
Gráfico 2- Densidade celular de cianobactérias na ETA1 em função da ordem 
taxonômica. .................................................................................................. 96	
Gráfico 3- Densidade celular de cianobactérias na ETA2 em função da ordem 
taxonômica. .................................................................................................. 99	
Gráfico 4- Porcentagem das ordens de cianobactérias em relação à densidade celular 
total –ETA1. ............................................................................................... 100	
Gráfico 5- Porcentagem das ordens de cianobactérias em relação à densidade celular 
total –ETA2. ............................................................................................... 100	
Gráfico 6- Relação entre densidade celular da água bruta e eficiência de remoção de 
cianobactérias na ETA1. ............................................................................ 105	
Gráfico 7- Relação entre densidade celular da água bruta e eficiência de remoção de 
cianobactérias na ETA2. ............................................................................ 106	
Gráfico 8- Eficiência de remoção de cianobactérias por operação unitária na ETA1. . 106	
Gráfico 9- Eficiência de remoção de cianobactérias por operação unitária na ETA2. . 107	
Gráfico 10- Eficiência média global de remoção de cianobactérias nas ETAs 1e 2, em 
função dos táxons. ...................................................................................... 108	
Gráfico 11- Remoção de cianobactérias em função da ordem taxonômica- ETA1. ..... 111	
Gráfico 12- Remoção de cianobactérias em função da ordem taxonômica- ETA2. ..... 111	
Gráfico 13- Eficiência global de remoção nas ETAs 1 e 2. .......................................... 115	
Gráfico 14- Correlação entre eficiência média de remoção global e comprimento das 
cianobactérias- ETA1. ................................................................................ 120	
Gráfico 15- Correlação entre eficiência média de remoção na filtração descendente e 
comprimento das cianobactérias- ETA1. ................................................... 121	
Gráfico 16- Correlação entre eficiência média de remoção global e comprimento das 
cianobactérias- ETA2. ................................................................................ 121	
Gráfico 17- Correlação entre eficiência média de remoção na filtração descendente e 
comprimento das cianobactérias- ETA2. ................................................... 122	
Gráfico 18- Correlação entre eficiência média de remoção na filtração ascendente e 
comprimento das cianobactérias- ETA2. ................................................... 123	
Gráfico 19- Quebra de tricomas de cianobactérias durante a filtração na ETA Piloto. 148	
 
 
Gráfico 20- Influênciada presença da bainha ou envelope mucilaginoso na perca de 
células (no absoluto). .................................................................................. 151	
Gráfico 21- Influência da presença da bainha ou envelope mucilaginoso na perca de 
células (porcentagem). ............................................................................... 151	
Gráfico 22- Número de células perdidas por tricomas por GMF. ................................ 160	
Gráfico 23- Porcentagem de células perdidas em relação ao total de células por tricomas 
por GMF. .................................................................................................... 160	
Gráfico 24- Influência da presença da bainha ou envelope mucilaginoso na perca de 
células (No absoluto) ETAs 1 e 2. .............................................................. 165	
Gráfico 25- Influência da presença da bainha ou envelope mucilaginoso na perca de 
células (porcentagem) ETAs 1 e 2. ............................................................ 166	
Gráfico 26- Perca de células por gênero ao longo do tratamento da ETA1.. ............... 169	
Gráfico 27- Perca de células por gênero ao longo do tratamento da ETA2.. ............... 170	
Gráfico 28- Número de células perdidas por tricomas por GMF nas ETAs 1 e 2. ....... 171	
Gráfico 29- Porcentagem de células perdidas por tricomas por GMF nas ETAs 1 e 2. 171	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1- Características dos organismos fitoplanctônicos que dificultam a 
coagulação/floculação. ................................................................................... 28	
Tabela 2- Listagem de organismos produtores de anatoxinas e seus análogos. ............. 36	
Tabela 3- Histórico de casos de intoxicação de cianobactéria no mundo ....................... 43	
Tabela 4- Relação de organismos fitoplanctônicos e seus respectivos potenciais zeta. . 60	
Tabela 5- Relação microrganismos vs cloro. .................................................................. 72	
Tabela 6- Diretrizes acerca da presença de toxinas dissolvidas em água em diversos 
países. ............................................................................................................. 87	
Tabela 7- Características Técnicas do Açude Gavião. .................................................... 90	
Tabela 8- Dados utilizados para calcular o grau de trofia do açude Gavião. .................. 90	
Tabela 9- Pontos de amostragem nas ETAs estudadas. .................................................. 91	
Tabela 10- Metodologias analíticas utilizadas pela CAGECE. ...................................... 93	
Tabela 11- Cianobactérias identificadas no açude Gavião. ............................................ 94	
Tabela 12- Análise quali-quantitativa das amostragens na água bruta da ETA 1. ......... 97	
Tabela 13- Análise quali-quantitativa das amostragens na água bruta da ETA 2. ......... 99	
Tabela 14- Eficiência global de remoção de cianobactérias nas ETA 1 e 2. ................ 103	
Tabela 15- Eficiência de remoção de cianobactérias nas ETA 1 e 2, em função do seu 
táxon. .......................................................................................................... 108	
Tabela 16- Grupos morfofisiológicos de cianobactérias nas ETAs. ............................. 112	
Tabela 17- Eficiência de remoção global, em relação aos grupos de cianobactérias. .. 114	
Tabela 18- Eficiência de remoção nos filtros descendentes, em relação aos grupos de 
cianobactérias. ............................................................................................ 116	
Tabela 19- Eficiência de remoção no filtro ascendente, em relação aos grupos de 
cianobactérias. ............................................................................................ 118	
Tabela 20- Organismos dominantes na água tratada das ETAs 1 e 2. .......................... 119	
Tabela 21- Comprimento dos organismos presentes nas ETAs 1 e 2. .......................... 119	
Tabela 22- Classificação dos organismos conforme presença ou ausência de mucilagem.
............................................................................................................................... 125	
Tabela 23- Operações unitárias presentes nas estações de tratamento de água 1,2 e 
piloto. ......................................................................................................... 136	
Tabela 24- Informações sobre os filtros da ETA Piloto. .............................................. 138	
Tabela 25- Diferentes condições de tratamento analisadas na ETA Piloto. ................. 138	
 
 
Tabela 26- Densidade celular nas corridas da ETA Piloto. .......................................... 146	
Tabela 27- Diâmetro máximo de partículas que passem pelos insterstícios do leito 
filtrante -PF. ............................................................................................... 147	
Tabela 28- Comprimento (µm) das cianobactérias presente na água bruta da ETA Piloto.
............................................................................................................................... 147	
Tabela 29- Número de células perdidas e Porcentual de quebra de tricomas nas corridas 
da ETA Piloto. ........................................................................................... 150	
Tabela 30- Divisão de cianobactérias em relação a presença de bainha ou envelope 
mucilaginoso. ............................................................................................. 150	
Tabela 31- Número de células por tricoma das cianobactérias da água bruta da ETA 
Piloto. ......................................................................................................... 153	
Tabela 32- Correlação entre comprimento dos tricomas (µm) e a porcentagem de células 
perdidas por tricoma na ETA piloto. .......................................................... 155	
Tabela 33- Correlação entre biovolume e eficiência de remoção de cianobactérias da 
água bruta da ETA Piloto. .......................................................................... 157	
Tabela 34- Correlação entre biovolume e porcentagem de perca de células por tricoma 
na ETA Piloto. ........................................................................................... 157	
Tabela 35- Diâmetro máximo de partículas que passam pelos interstícios do leito 
filtrante – FD1 e FD2. ................................................................................ 158	
Tabela 36- Correlação entre o número de células perdidas por tricoma e a eficiência 
global de remoção na ETA Piloto. ............................................................. 163	
Tabela 37- Correlação entre a porcentagem de células perdidas por tricoma e a 
eficiência global de remoção na ETA Piloto. ............................................ 163	
Tabela 38- Número de células perdidas e porcentual de quebra de tricomas nas ETAs 1 
e 2. .............................................................................................................. 164	
Tabela 39- Divisão de cianobactérias das ETAs 1 e 2, em relação a presença de bainha 
ou envelope mucilaginoso. ......................................................................... 165	
Tabela 40- Número de células e comprimento L (µm) dos tricomas das cianobactérias 
da água bruta das ETAs 1 e 2. .................................................................... 166	
Tabela 41- Correlação entre comprimentos dos tricomas (µm) e porcentagem de perca 
de células por tricomas nas ETAs 1 e 2. .................................................... 167	
Tabela 42- Correlação entre biovolume e porcentagem de perca de células por tricomas 
nas ETAs 1 e 2. .......................................................................................... 167	
 
 
Tabela 43- Diâmetro máximo de partículas que passam pelos interstícios do leitofiltrante nas ETAs 1 e 2. ............................................................................. 168	
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
BMAA β-N-metilamino-L-alanina 
CAGECE Companhia de Água e Esgoto do Ceará 
CBM Com Bainha Mucilaginosa 
SBM Sem Bainha Mucilaginosa 
CETESB Companhia Ambiental do Estado de São Paulo 
CD Cocóides ou coloniais diminutas 
CI Colônias irregulares 
CP Colônias Planas 
CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico 
C/R Cylindrospermopsis/Raphidiopsis 
CYN Cilindrospermopsina 
ETA Estação de Tratamento de Água 
FA Filtro Ascendente 
FD Filtro Descendente 
FTF Filamentosas com tricomas flexíveis 
FTI Filamentosas com tricomas inflexíveis 
M. aeruginosa Microcystis aeruginosa 
M. protocystis Microcystis protocystis 
NDL Nodularina 
P.agardhii Planktothrix agardhii 
pH Potencial hidrogeniônico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1										INTRODUÇÃO	................................................................................................	20	
REFERÊNCIAS	................................................................................................	23	
2										CIANOBACTÉRIAS:	ASPECTOS	MORFOLÓGICOS	E	A	RELEVÂNCIA	DESTES	PARA	A									
REMOÇÃO	NAS	ESTAÇÕES	DE	TRATAMENTO	DE	ÁGUA.	...............................	25	
REFERÊNCIAS	................................................................................................	30	
3										CIANOBACTÉRIAS	E	CIANOTOXINAS	EM	ÁGUAS	DE	ABASTECIMENTO	PÚBLICO:			
UMA	PREOCUPAÇÃO	MUNDIAL.	..................................................................	33	
REFERÊNCIAS	................................................................................................	47	
4	 	 	 OPERAÇÕES	 UNITÁRIAS	 DE	 TRATAMENTO	 DE	 ÁGUA	 E	 REMOÇÃO	 DE		
CIANOBACTÉRIAS.	........................................................................................	57	
4.1							Coagulação	e	cianobactérias	................................................................................	58	
4.2							Floculação	e	cianobactérias	.................................................................................	64	
4.3							Sedimentação/Flotação	e	cianobactérias	...........................................................	65	
4.4							Filtração	e	cianobactérias	.....................................................................................	68	
4.5							Desinfecção	e	cianobactérias	...............................................................................	71	
4.6							Operações	unitárias	com	tecnologias	não	convencionais	e	cianobactérias	.....	76	
REFERÊNCIAS	................................................................................................	78	
5													REMOÇÃO	DE	CIANOBACTÉRIAS	EM	ETAS	DE	FILTRAÇÃO	DIRETA	DESCENDENTE	
E	DUPLA	FILTRAÇÃO	(DIRETA)	......................................................................	86	
5.1							Introdução	.............................................................................................................	86	
5.2							Objetivos	................................................................................................................	88	
5.2.1				Objetivo	geral	.............................................................................................................	88	
5.2.2				Objetivos	específicos	..................................................................................................	89	
5.3							Materiais	e	Métodos	............................................................................................	89	
5.3.1				Área	de	estudo	............................................................................................................	89	
5.3.2				Coleta	e	quantificação	de	cianobactérias	..............................................................	91	
 
 
5.3.3			Coleta	de	dados	de	qualidade	da	água	e	parâmetros	de	tratamento	de	água	93	
5.4						Remoção	de	cianobactérias	nas	ETAs	1	e	2	.........................................................	93	
5.4.1		Análise	qualitativa	e	quantitativa	das	cianobactérias	presentes	na	água	bruta		
das	estações	de	tratamento	.....................................................................................	94	
5.4.2			Eficiência	na	remoção	de	cianobactérias	nas	ETA1	e	2.	.....................................	103	
5.5						Conclusões	............................................................................................................	126	
REFERÊNCIAS	..............................................................................................	128	
6	 	 	 EFEITOS	 DAS	 OPERAÇÕES	 UNITÁRIAS	 DE	 DIFERENTES	 TECNOLOGIAS	 DE	
TRATAMENTO	NA	INTEGRIDADE	DOS	TRICOMAS	DE	CIANOBACTÉRIAS	......	134	
6.1							Introdução	...........................................................................................................	134	
6.2							Objetivos	..............................................................................................................	135	
6.2.1			Objetivo	Geral	............................................................................................................	135	
6.2.2			Objetivos	Específicos	.................................................................................................	135	
6.3						Material	e	Métodos	.............................................................................................	136	
6.3.1			Área	de	Estudo	...........................................................................................................	136	
6.3.2			ETA	Piloto	...................................................................................................................	136	
6.3.3			Estimativa	do	espaço	intersticial	originado	por	diferentes	arranjos	de	grãos	do	
leito	filtrante.	............................................................................................................	139	
6.3.4			Quantificação	de	cianobactérias	............................................................................	145	
6.4							Resultados	e	discussão	.......................................................................................	146	
6.4.1				Planta	Piloto	..............................................................................................................	146	
6.4.2				Estações	de	tratamento	de	água	em	escala	real	................................................	164	
6.5							Conclusões	...........................................................................................................	172	
REFERÊNCIAS	..............................................................................................	174	
 
 
 
 
 
 
20 
1 INTRODUÇÃO 
 
Em todo mundo, vem se observando acréscimos nas densidades de células de 
cianobactérias em diversos ecossistemas aquáticos continentais, configurando o 
fenômeno denominado floração (bloom) (ANDERSON et al., 2002; PAERL; PAUL, 
2012; TARANU et al., 2015; CARMICHAEL; BOYER, 2016). De acordo com Bertani 
et al. (2017), os principais fatores que levam a esse quadro são: os incrementos da 
quantidade de despejos humanos nos corpos d’agua; o aumento da temperatura média 
global, com o consequente aumento da temperatura das águas continentais; uma diferença 
na frequência de ocorrências de eventos climáticos extremos; alternâncias no regime 
hidrológico e tempo de detenção hidráulica dos recursos hídricos, além de mudanças nas 
taxas estequiométricas entre nutrientes e introdução de espécies invasivas.Embora, não haja consenso acerca de uma quantidade mínima de células de 
cianobactérias a partir da qual se possa afirmar a existência de uma floração, sabe-se que 
esse processo ambiental é prontamente percebido em casos de significativos incrementos 
da biomassa fitoplanctônica, com seu respectivo decréscimo em diversidade de espécies. 
Em alguns casos, o organismo dominante chega a representar até 99% de toda a biomassa 
fitoplanctônica presente no recurso hídrico (CARLOTO et al., 2015; BARROS et al., 
2015). 
Além disso, frequentemente, em concomitância com as florações tem-se a 
presença de cianotoxinas, que são metabolitos secundários produzidos por esses 
organismos, tendo a potencialidade de causar sérios danos à saúde humana e animal, 
dependendo da dose e da via de exposição. Esse cenário justifica a grande preocupação 
das companhias de saneamento em relação a esse tema. 
Devido a esses potenciais efeitos adversos, as autoridades competentes de 
diferentes países estabeleceram níveis de alerta, tanto de cianobactérias, quanto de 
cianotoxinas. Segundo a legislação brasileira (Portaria de Consolidação No 05 de 2017 
do Ministério da Saúde), as companhias de saneamento devem proteger seus usuários de 
eventuais contaminações por esses compostos, a partir do cumprimento das regras nela 
estabelecidas. 
Merel et al. (2013), estabelece que de maneira ideal, as operações de 
tratamento de água devem remover cianobactérias sem comprometer a integridade 
celular, a fim de que se remova, ao mesmo tempo, células e metábolitos intracelulares. 
 
 
21 
Porém, durante o processo de tratamento de água, as cianobactérias são submetidas à 
várias modificações em seu meio, tanto de origem química (adição de oxidantes, 
coagulantes, floculantes, entre outros), quanto hidráulica (incremento de gradiente de 
velocidades: ressaltos hidráulicos, agitadores mecânicos, bombeamentos, etc). Essas 
modificações podem causar danos às células, levando à lise celular e à liberação de 
conteúdo intracelular para a água (ANDO et al., 1992; LAM et al., 1995). 
Caso ocorra dano celular seguido de liberação de matéria orgânica natural 
dissolvida (MOND), vale ressaltar que o tratamento convencional não remove 
satisfatoriamente esses compostos. Essa inabilidade dos sistemas convencionais, leva a 
outra situação não desejada: a necessidade de introdução de etapas subsequentes de 
tratamentos avançados, que deixam os processos mais dispendiosos financeiramente. 
Segundo Baghoth et al. (2011), esses compostos constituem-se na principal 
preocupação no tratamento de água, pois além de causarem gosto e odor nas águas de 
abastecimento, esses compostos (incluindo as cianotoxinas), podem afetar negativamente 
várias operações unitárias (filtração com carbono ativado, filtração de membranas, 
oxidação e desinfecção) ao longo da planta de tratamento. 
Assim, por analogia, pode-se afirmar que a remoção de células de cianobactérias 
sem lise celular, irá reduzir significativamente concentração de compostos que possam 
conferir gosto, odor e toxinas presentes na água tratada (CHOW et al., 1999) além de 
diminuir a concentração dos precursores dos subprodutos da desinfecção. 
Nos últimos anos, alguns especialistas têm atentado para a ocorrência de 
remoções seletivas desses organismos em estações de tratamento (ZAMYADI et al., 
2013, ZAMYADI et al., 2012, ZAMYADI et al., 2013c). Esse tipo de investigação é de 
grande relevância para a garantia da qualidade da água já que essa seletividade pode 
implicar na passagem de organismos produtores de toxinas para a água tratada e, 
dependendo da tecnologia de desinfecção, podem estar vivos ou mesmo mortos, com as 
células rompidas e possivelmente liberando toxinas. 
Devido a essa dinâmica de fatores e às graves consequências à saúde pública 
advindas de uma eventual não remoção de metabólitos secundários, acredita-se ser de 
extrema importância investigar o comportamento das cianobactérias no decorrer das 
operações unitárias das estações de tratamento de água (ETAs), bem como investigar 
quais os principais fatores relacionados com a sua eficiência na remoção destes 
microrganismos. 
 
 
22 
Apesar dos vários estudos desenvolvidos na área, ainda existem grandes 
lacunas no conhecimento das possíveis causas dos fenômenos que levam a essa remoção 
seletiva de cianobactérias, principalmente no que tange à operação unitária de filtração. 
Assim, faz-se necessários estudos mais aprofundados a fim de que se entenda melhor a 
dinâmica dos processos que influenciam a remoção de cianobactérias em estações de 
tratamento de água, sendo essa a principal área de concentração do presente estudo. 
Esse trabalho foi organizado em capítulos. Possui três capítulos de revisão de 
literatura e mais dois capítulos referentes a publicações que se almeja alcançar através 
dos estudos empreendidos até então. O primeiro capítulo tem como título Cianobactérias: 
aspectos morfológicos e a relevância destes para a remoção nas estações de tratamento 
de água. Nesse capítulo, apresenta-se uma breve introdução acerca de origem, 
desenvolvimento e biologia de cianobactérias, além de trazer uma relação estudos 
científicos que observaram algumas tendências de seletividade na remoção desses 
organismos em diferentes tecnologias de tratamento de água. 
O segundo capítulo, intitulado como: Cianobactérias e cianotoxinas em águas 
de abastecimento público: uma preocupação mundial, trata das implicações de se ter um 
crescente aumento da densidade de cianobactérias nos corpos hídricos em todo o mundo. 
Já o terceiro capítulo, o qual foi intitulado de: Operações unitárias de tratamento de água 
e remoção de cianobactérias, propôs-se a demonstrar como têm sido aplicadas as diversas 
tecnologias de tratamento de água para a remoção de cianobactérias. 
O quarto capítulo, trata sobre a remoção de cianobactérias em duas estações 
de tratamento de água por filtração direta. A primeira estação estudada foi ETA1, de 
filtração direta descendente, e a segunda (ETA2), opera com tecnologia de dupla filtração 
direta. Nesse capítulo, buscou-se entender a influência da morfologia das cianobactérias 
na remoção realizada pelas ETAs. 
No quinto e último capítulo do presente trabalho, foram analisados os efeitos 
das operações unitárias de diferentes tecnologias de tratamento na integridade dos 
tricomas de cianobactérias. Investigou-se qual operação unitária promove quebra nos 
tricomas e se essa quebra interfere em suas eficiências de remoção nas ETAs. 
 
 
 
 
 
 
 
23 
REFERÊNCIAS 
 
ANDERSON, D.M.; GLIBERT, P.M.; BURKHOLDER, J.M. Harmful algal blooms and 
eutrophication: Nutrient sources, composition, and consequences. Estuaries. v. 25, n. 4b, 
p. 562–584, 2002. 
 
ANDO, A.; MIWA, M.; KAJINO, M.; TATSUMI, S. Removal of musty-odorous 
compounds in water and retained in algal cells through water purification processes. 
Water Sci. Tech. v. 25, n.2, p. 299-306, 1992. 
 
BAGHOTH, S.A.; SHARMA, S.K.; AMY, G.L. Tracking natural organic matter (NOM) 
in a drinking water treatment plant using fluorescence excitation-emission matrices and 
PARAFAC.Water Research. v. 45, p. 797–809, 2011. 
 
BARROS, M.U.G.; CARLOTO, I.K.L.; FARIAS, W.R.L.; CAPELO NETO, J. Effects 
of nutrient depletion on the growth and cell concentration of Cylindrospermopsis 
raciborskii. Revista Aidis. v. 8, n. 1, p. 71 – 83, 2015. 
 
BRASIL. Portaria de Consolidação No 05 de 28 de setembro de 2017 do Ministério 
da Saúde. Consolidação das normas sobre as ações e os serviços de saúde do Sistema 
Único de Saúde. 
 
CARLOTO, I.K.L.; BARROS, M.U.G.; PESTANA, C.J.; CAPELO NETO, J. 
Dominância de cianobactérias Planktothrix agardhiie Cylindrospermopsis raciborskii, 
produtoras de toxina paralisante de molusco, em reservatório na região semiárida 
brasileira. Acta Limnol. Bras. [online]. v.27, n.2, p. 238-246, 2015. 
 
CARMICHAEL, W.W.; BOYER, G.L. Health impacts from cyanobacteriaharmful algae 
blooms: implications for the North American Great Lakes. Harmful Algae, v. 54, p. 194–
212, 2016. 
 
CHORUS, I.; BARTRAM, J. Toxic Cyanobacteria in Water: a Guide to Their Public 
Health Consequences, Monitoring and Management. London: E & FN Spon, 1999. 
 
CHOW, C.W.K.; DRIKAS, M.; HOUSE, J.; BURCH, M. D.; VELZEBOER, R.M.A. 
The impact of conventional water treatment processes on cells of the cyanobacterium 
Microcystis aeruginosa. Water Research. v. 33, n.15, p. 3253-3262, 1999. 
 
CODD, G.A.; MORRISON, L.F.; METCALF, J.S. Cyanobacterial toxins: risk 
management for health protection. Toxicol. Appl. Pharmacol. v. 203, p. 264–272, 2005. 
 
LAM A. K. Y.; PREPAS, E.E.; SPINK D.; HRUDEY S. E. Chemical control of 
hepatotoxic phytoplankton blooms: implications for human health. Water Research. v. 
29, p.1845-1854, 1995. 
 
 
 
24 
MEREL, S; WALKER, D; CHICANA, R; SNYDER, S; BAURÈS, E; THOMAS, O. 
State of knowledge and concerns on cyanobacterial blooms and cyanotoxins. 
Environment International, v.59, p. 303–332, 2013. 
 
PAERL, H.W.; PAUL, V.J. Climate change: links to global expansion of harmful 
cyanobacteria. Water Research. v.46, p. 1349–1363, 2012. 
 
TARANU, Z.E.; GREGORY-EAVES., I; LEAVITT, P.R.; BUNTING, L; BUCHACA, 
T.; CATALAN, J.; DOMAIZON, I.; GUILIZZONI, P.; LAMI, A.; MCGOWAN, S.; 
MOORHOUSE, H.; MORABITO, G.; PICK, F.R.; STEVENSON, M.A.; THOMPSON, 
P.L.; VINEBROOKE, R.D. Acceleration of cyanobacterial dominance in north 
temperate-subarctic lakes during the Anthropocene. Ecol. Lett. v. 18, n.4, p. 375–384, 
2015. 
 
ZAMYADI, A; MACLEOD, S. L., FAN, Y; MCQUAID, N; DORNER, S; Sauvé, S; 
PRÉVOST, M. Toxic cyanobacterial breakthrough and accumulation in a drinking water 
plant: a monitoring and treatment challenge. Water Research, v. 46, n. 5, p. 1511-1523, 
2012. 
 
ZAMYADI, A; DORNER, S; SAUVÉ, S; ELLIS, D; BOLDUC, A; BASTIEN, C; 
PRÉVOST, M. Species-dependence of cyanobacteria removal efficiency by different 
drinking water treatment processes. Water Research, v. 47, n. 8, p. 1080-1090, 2013. 
 
ZAMYADI, A; DORNER, S; NDONG, M; ELLIS, D; BOLDUC, A; BASTIEN, C; 
PRÉVOST, M. Potentially-toxic cyanobacterial accumulation inside treatment plants fed 
by low-risk-bloom sources. Am. Water Works Assoc. (JAWWA). v. 105, 2013. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
2 CIANOBACTÉRIAS: ASPECTOS MORFOLÓGICOS E A RELEVÂNCIA 
DESTES PARA A REMOÇÃO NAS ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA. 
 
Algas verde azuladas, mixofíceas, cianoprocariontes, cianobactérias 
(FIGURA 1) e cianofíceas, são os vários sinônimos disponíveis para esses 
microrganismos que possuem propriedades encontradas tanto em algas como em 
bactérias (CALIJURI et al., 2006). Cianobactérias, nomenclatura mais usual para esse 
grupo, são microrganismos aeróbios fotoautotróficos, procariontes, predominantemente 
pertencentes a comunidade fitoplanctônica acompanhada das algas, sendo responsáveis 
pela produtividade primária dos ambientes aquáticos (LEFLAIVE; TEN-HAGE, 2007). 
Figura 1- Gêneros de cianobactérias comumente encontrados no estado do Ceará. 
 
a= P.agardhii; b= M. aeruginosa; c= Aphanocapsa sp; d= Pseudanabaena sp; e= Dolichospermum sp; f= 
C. raciborskii; g= Coelomoron sp; h= Synechocystis sp; i= Merismopedia sp. 
 Fonte: Autor (2017). 
 
a b c 
d e f 
g h i 
 
 
26 
Dado a existência de fósseis desses microrganismos que datam de até 3,5 
bilhões de anos, acredita-se que foi devido a atividade metabólica desse grupo que 
ocorreu a depleção de dióxido de carbono e o concomitante acúmulo de oxigênio na 
atmosfera primitiva (SCHOPF; WATER, 1982; RANTAMÄKI et al., 2016), alterando-a 
significativamente, possibilitando a evolução de muitos outros organismos (CHORUS; 
BARTRAM, 1999; YOO et al., 1995). Esses microrganismos possuem os fotossistemas 
I e II e usam a água como doador de elétrons no processo fotossintético, resultando na 
produção de oxigênio. Entretanto, muitas cianobactérias podem realizar fotossíntese 
anóxica, usando apenas o fotossistema I, se os doadores de elétrons, como o sulfureto de 
hidrogênio, estiverem presentes (MADIGAN et al., 2015). 
À medida que os outros organismos surgiam, a pressão seletiva exercia 
importante papel na fixação de cianobactérias que apresentassem resistência aos mais 
adversos ambientes, daí encontrarmos esses organismos nos mais diversos sítios do 
planeta, podendo ser encontrados em ecossistemas marinhos, de água doce, ou mesmo 
em ambientes terrestres, habitando de zonas polares a tropicais. (PAERL, 1988; 
SCHIRRMEISTER et al., 2011). 
Por comporem um grupo morfologicamente diferenciado de organismos, sua 
classificação tem sido tradicionalmente baseada em caracteres morfológicos, como 
estrutura da colônia, presença de células diferenciadas (acinetos e heterócitos) (LYRA et 
al., 2001). Esses organismos podem ser unicelulares (cocoides), filamentosos ou 
filamentosos ramificados multicelulares, podendo ocorrer individualmente ou em 
colônias (WHITTON; POTTS, 2000; CALIJURI et al., 2006). As cianobactérias mais 
simples crescem como células solitárias, as quais podem ser envoltas por uma fina, difusa 
ou firme camada (bainha) gelatinosa, ou também podem ser agrupadas em colônias. 
(DREWS; WECKESSER, 1982). As células desses organismos variam de esféricas, 
ovais, fusiforme, vara, até formas irregulares. No caso de alguns gêneros coloniais, a 
forma pode aparecer poligonal ou alongada (KOMAREK, 1998). 
Cianobactérias filamentosas são resultado de repetidas divisões celulares 
ocorrendo em um único plano. Assim, essa estrutura multicelular consiste de uma cadeia 
de células conhecidas por tricomas, formando uma entidade fisiológica. Esses tricomas 
podem ser retos ou curvos. O tamanho e forma das células podem apresentar considerável 
variabilidade (CHORUS e BARTRAN, 1999; KOMAREK, 2005). 
 
 
27 
Apesar desses microrganismos terem uma certa morfologia esperada advinda 
dos grupos taxonômicos aos quais pertencem, diferentes grupos de pesquisadores têm 
demonstrado a possibilidade de mudança em aspectos secundários, a partir da interação 
com fatores bióticos e abióticos em seus habitats (SINGH; MONTGOMERY, 2011). As 
mudanças podem ser em suas fisiologias, bioquímica, e metabolismo molecular, tamanho 
de células, tricomas e colônias, etc. 
Yamamoto e Nakahara (2009), estudando o lago Hirosawa-no-ike, Japão, 
concluíram que o volume das células de Microcystis e Anabaena (atualmente conhecidas 
com Dolichospermum) aumentaram com a temperatura, levando-as a inferir que as 
elevadas biomassas desses gêneros durante o verão foram possíveis devido tanto o 
aumento da densidade celular, quanto ao volume das células. 
Essas mudanças de volume celular podem impactar no aumento das 
eficiências de remoção desses organismos em estações de tratamento de água. Devido a 
redução da diferença entre as dimensões celulares e dos interstícios do leito filtrante, o 
aumento de biovolume pode majorar momentaneamente a retenção desses organismos 
nos filtros do tratamento de água, aumentando a eficiência de remoção do processo 
global. Em contrapartida, observar-se-á, posteriormente, uma redução da carreira de 
filtração, podendo comprometer o processo de tratamento, ou simplesmente, aumentar o 
numero de lavagens desses dispositivos e, com isso, o consumo de água das estações 
(JOH et al., 2011) 
Zamyadi et al. (2013), estudando a eficiência de remoção de estações de 
tratamento de água no Canadá, inferiram que existe uma dependência entre espécie e 
eficiência de remoção em estações de tratamento de água. A análise dos resultados mostra 
que o gênero Aphanizomenon foi menos removido (85,6%) do que os gêneros Microcystis 
(100%) e Pseudanabaena (100%) no processo de filtração. Porém, não foram 
investigados os motivos que levaram a essa remoção seletiva. Tampouco foi apresentado 
algum tratamento estatístico mais aprofundado para subsidiar suas conclusões. 
Hoeger et al. (2004),estudando estações de tratamento de água na Austrália, 
perceberam uma seletividade na remoção de cianobactérias. Quando analisado o processo 
por filtração em areia, observaram uma remoção de A. circinalis de cerca de 99%, 
enquanto para M. aeruginosa foi de apenas 84,8%. Entretanto, assim como Zamyadi et 
al. (2013), os autores não investigaram os motivos que levaram a tal seletividade. 
Alguns pesquisadores têm relacionado características físicas/morfológicas da 
comunidade fitoplanctônica com a efetividade da coagulação no tratamento de água. De 
 
 
28 
acordo com Bernhardt e Clasen (1994), somente os microrganismos que possuíam células 
microscópicas e geometria esférica seriam efetivamente afetados pelo processo de 
coagulação, com o mecanismo predominante de neutralização de carga. Chatsungnoen e 
Chisti (2016), estudando a remoção de algas nos processos de floculação-sedimentação, 
observaram que a dose de floculante requerida para uma condição de floculação ótima 
(95% de remoção de biomassa) foi diferente para diferentes microrganismos. A análise 
dos dados levou os autores a observarem que, de maneira geral, os organismos de maiores 
dimensões (Neochloris sp., C. vulgaris e C. fusiformis), requereram menores doses de 
floculante. 
Esses resultados estão de acordo com o encontrado por Vandamme et al. 
(2010), em seus estudos sobre a floculação de algas (Parachlorella sp e Scenedesmus sp), 
utilizando amido catiônico. Os autores também observaram que o gênero Scenedesmus 
(maior que Parachlorella), apresentou uma menor demanda de floculante, comparada ao 
outro organismo em estudo. Como era previamente conhecido que as densidades de carga 
dos dois táxons eram próximas, essa diferença de doses foi associada ao maior tamanho 
do gênero Scenedesmus. 
Henderson et al. (2008a), afirmam que a coagulação de organismos 
fitoplanctônicos pode ser difícil devido a grande variedade de características físicas e 
químicas. As características apontadas na literatura que corroboram com essas 
dificuldades podem ser observadas na tabela 1: 
 
Tabela 1- Características dos organismos fitoplanctônicos que dificultam a 
coagulação/floculação. 
Característica Efeito Fonte 
Mobilidade celular Fuga do floco Pieterse e Cloot (1997) 
 
Apêndices celulares Dificultam a aproximação 
entre os organismos 
Bernhardt e Clasen (1991) 
 
Diferenças entre cargas 
superficiais 
Dificultam a formação dos 
microflocos 
Henderson et al., 2008b 
 
Fonte: Autor (2017) 
 
Dugan e Williams (2006), embora tenham afirmado a necessidade de mais 
estudos, observaram uma influência da morfologia de cianobactérias no percurso delas 
 
 
29 
através de unidades de filtração em ETA piloto de filtração direta. Os autores observaram 
que M. aeruginosa (unicelular aproximadamente esférica, quando em cultivo 
laboratorial), passavam com maior facilidade pela filtração do que Dolichospermum flos-
aquae, que é uma espécie filamentosa. 
Outro fator a ser considerado é a presença das vesículas de gás em alguns 
táxons de cianobactérias. Essas vesículas, também denominadas de aerótopos, conferem 
a habilidade de regulação da altura desses microrganismos na coluna d’água, permitindo-
os que tenham acesso a luz e aos nutrientes disponíveis, ajudando-os na competição com 
outros organismos planctônicos (WALSBY et al., 1995). 
Em ambientes aquáticos naturais, a capacidade de regulação de altura na 
coluna d’água é de grande proveito ecológico, porém, à luz do tratamento de águas para 
abastecimento humano isso pode representar problemas ao processo. Em ETAs que se 
utilizam de sistemas de decantação, os organismos que possuem esse mecanismo podem 
migrar para a superfície em contato com o ar, ao invés de sedimentarem em direção ao 
fundo da unidade de decantação. Esse cenário, leva a uma considerável redução na 
eficiência de remoção desses microrganismos nas estações de ciclo completo. 
Teixeira e Rosa (2006), compararam distintos sistemas de tratamento de água, 
constataram que a tecnologia Coagulação/Floculação/Flotação por ar dissolvido 
(CFFAD), apresentou melhor eficiência de remoção de células de M. aeruginosa do que 
o sistema Coagulação/Floculação/Sedimentação (CFS). A eficiência de remoção de 
clorofila para CFFAD variaram de 80 a 99%, quando utilizado WAC (sulfato de 
polihidroxicloreto de alumínio) e 69–89% para Al2O3 (3–7 mg/L). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
REFERÊNCIAS 
 
BERNHARDT, H.; CLASEN, J. Investigations into the flocculation mechanisms of 
small algal cells. Aqua London, v. 43, n. 5, p. 222–232, 1994. 
 
BERNHARDT, H.; CLASEN, J.. Flocculation of micro-organisms. J. Water Supply 
Res. Technol.-AQUA, v. 40, n. 2, p. 76–87, 1991. 
 
CALIJURI, M. C.; ALVES, M. S. A.; DOS SANTOS, A. C. A. Cianobactérias e 
cianotoxinas em águas continetais. São Carlos, RIMA, 2006. 
 
CHATSUNGNOEN, T.; CHISTI, Y. Harvesting microalgae by flocculation–
sedimentation. Algal Res., v. 13, p. 271–283, 2016. 
 
CHORUS, I.; BARTRAM, J. Toxic cyanobacteria in water: a guide to their public 
health consequences, monitoring and management. London: Taylor and Francis 
Group, 2004. 
 
DREWS, G.; WECKESSE, J.R. The biology of cyanobacteria. Oxford: Blackwell 
Scientific Publications, 1982. 
 
DUGAN, N.R.; WILLIAMS, D.J. Cyanobacteria passage through drinking water filters 
during perturbation episodes as a function of cell morphology, coagulant and initial filter 
loading rate. Harmful Algae. v. 5, p. 26–35, 2006. 
 
 
HENDERSON, R.; PARSONS, S.A.; JEFFERSON, B. The impact of algal properties 
and pre-oxidation on solid-liquid separation of algae. Water Research, v. 42, n, 8-9, p. 
1827-1845, 2008a. 
 
HENDERSON, R.K.; PARSONS, S.A.; JEFFERSON, B. Successful removal of algae 
through the control of zeta potential. Separation Science and Technology. v. 43, n. 7, p. 
1653-1666, 2008b. 
 
HOEGER, S.; SHAW, G.; HITZFELD, B.; DIETRICH, D. Occurrence and elimination 
of cyanobacterial toxins in two Australian drinking water treatment plants. Toxicon, v. 
43, p. 639–649, 2004. 
 
KOMÁREK, J.; ANAGNOSTIDIS, K. Cyanoprokaryota 1. Teil: Chroococcales. In 
ETTL, H.; GÄRTNER, G.; HEYNIG, H; MOLLENHAUER, D., eds. Süsswasserflora 
von Mitteleuropa. New York: Gustav Fischer, Jena-Stuttgart-Lübeck-Ulm, v. 19, 1998. 
 
KOMÁREK, J.; ANAGNOSTIDIS, K. Cyanoprokaryota - 2. Teil: 2nd Part: 
Oscillatoriales. In BÜDEL, B.; KRIENITZ, L.; GÄRTNER, G.; SCHAGERL, M., eds. 
Süsswasserflora von Mitteleuropa. Heidelberg: Elsevier, v. 19, n. 2, 2005. 
 
LEFLAIVE, J.; TEN-HAGE, L. Algal and cyanobacterial secondary metabolites in 
freshwaters: a comparison of allelopathic compounds and toxins. Freshwater Biology. 
v. 52, p. 199-214, 2007. 
 
 
 
31 
LYRA, C.; SUOMALAINEN, S.; GUGGER, M.; VEZIE, C.; SUNDMAN, P.; PAULIN, 
L.; SIVONEN, K. Molecular characterization of planktic cyanobacteria of Anabaena, 
Aphanizomenon, Microcystis and Planktothrix genera. International Journal of 
Systematic and Evolutionary Microbiology, v. 51, p. 513-526, 2001. 
 
MADIGAN, M.T.; MARTINKO, J.M.; BENDER, K.S.; BUCKLEY, D.H.; STAHL, D. 
A. Brock biology of microorganisms (Fourteenth edition.). Boston: Pearson, 2015. 
 
PEARL, HW. Growth and reproductive strategies of freshwater blue-green algae 
(Cyanobacteria). In SANDGREN, CD. (Ed.). Growth and reproductive strategies of 
freshwater phytoplankton. Cambridge: Cambridge University Press. p. 261-315, 1988. 
 
PIETERSE, A.J.H.; CLOOT, A. Algal cells and coagulation, flocculation and 
sedimentation processes. Water Sci. Technol. v. 36, n. 4, p. 111–118, 1997. 
 
RANTAMÄKI, S.; MERILUOTO, J.; SPOOF, L.; PUPUTTI, E-M.; TYYSTJÄRVI, T.; 
TYYSTJÄRVI, E. Oxygen produced by cyanobacteria in simulated Archaean conditions 
partly oxidizes ferrous iron but mostly escapes—conclusions about early evolution. 
Photosynthesis Research. v. 130, n. 1–3, p. 103–111, 2016. 
 
SCHIRRMEISTER, B.E.; ANTONELLI, A.; BAGHERI, H.C. The origin of 
multicellularity in cyanobacteria.BMC Evol Biol. v. 11, n. 45, 2011. 
 
SCHOPF, J.W.; WATER, M.R. Origin and early evolution of Cyanobacteria: the 
geological evidence. In: N.G. Carr & B.A. Whitton (eds). The biology of Cyanobacteria. 
Blackwell, Oxford, p.543-564. 
 
SINGH, S.P.; MONTGOMERY, B.L. Determining cell shape: adaptive regulation of 
cyanobacterial cellular differentiation and morphology. Trends Microbiol. v. 19, n. 6, p. 
278-285, 2011. 
 
TEIXEIRA, M.R.; ROSA, M.J. Comparing dissolved air flotation and conventional 
sedimentation to remove cyanobacterial cells of Microcystis aeruginosa Part I: The key 
operating conditions. Separation and Purification Technology. v. 52, p. 84–94, 2006. 
 
VANDAMME, D.; FOUBERT, I.; MEESSCHAERT, B.; MUYLAERT, K. Flocculation 
of microalgae using cationic starch. J. Appl. Phycol. v. 22, p. 525–530, 2010. 
WALSBY, A.E. Stratification by cyanobacteria in lakes: a dynamic buoyancy model 
indicates size limitations met by Planktothrix rubescens filaments. The new Phytologist, 
v. 168, n. 2, p. 365-376. 2005. 
 
WHITTON, B.A.; POTTS, M. Introduction to the cyanobacteria. In: The ecology of 
cyanobacteria. Their diversity in time and space. Dordrecht, Kluwer Academic 
Publishers, p.1-11, 2000. 
 
YAMAMOTO, Y.; NAKAHARA, H. Seasonal variations in the morphology of bloom-
forming cyanobacteria in a eutrophic pond. Limnology, v. 10, n. 3, p. 185-193, 2009. 
 
 
 
32 
YOO, R.S.; CARMICHAEL, W.W.; HOEHN, R.C.; HRUDEY, S.E. Cyanobacterial 
(Blue-Green Algal) Toxins: A Resource Guide. Denver: AWWA Research Foundation 
& AWWA, 229 p, 1995. 
 
ZAMYADI, A.; DORNER, S.; SAUVÉ, S.; ELLIS, D.; BOLDUC, A.; BASTIEN, C.; 
PRÉVOST, M. Species-dependence of cyanobacteria removal efficiency by different 
drinking water treatment processes. Water Research, v. 47, n. 8, p. 1080-1090, 2013. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
33 
3 CIANOBACTÉRIAS E CIANOTOXINAS EM ÁGUAS DE ABASTECIMENTO 
PÚBLICO: UMA PREOCUPAÇÃO MUNDIAL. 
 
No estado do Ceará, bem como em diversas outras regiões do planeta, onde 
os índices de evaporação superam os índices de precipitação, a solução mais utilizada 
para se reservar água durante todo o período de estiagem são os açudes. Porém, não são 
somente essas características hidrológicas que nos levam a tão latente necessidade desse 
tipo de tecnologia de reserva. Vale destacar também a distribuição irregular das chuvas 
(Janeiro a Maio), e o fato de que 75% do substrato rochoso do Ceará é formado por rochas 
cristalinas, as quais formam geralmente aquíferos de baixa produtividade de água e, 
quando estes estão presentes, em muitos casos são salinizados. 
Acredita-se que o nome açude é originado da palavra árabe as-saad, que 
significa barragem. Esses reservatórios são construídos, em muitos outros países, para 
uma única finalidade: abastecimento humano. Porém, no Brasil, devido a doutrina da lei 
9433/97 (Política Nacional dos Recursos Hídricos), deve-se priorizar os usos múltiplos 
dos recursos hídricos. Dentre as várias finalidades temos: abastecimento de água para 
consumo humano, dessedentação de animais, regularização da vazão de rios, obtenção de 
energia elétrica, irrigação e navegação. 
Se, ao fazer uso dos açudes, as regiões que optam por essa opção de reserva 
de recursos hídricos muitas vezes resolvem a questão quantitativa na gestão de recursos 
hídricos, por outro lado, nas últimas décadas, em todo o mundo, percebeu-se uma 
proliferação de cianobactérias nesses ambientes aquáticos, contribuindo para grandes 
prejuízos no quesito qualitativo dessa gestão. 
A ubiquidade é uma das características principais das cianobactérias 
(BERNSTEIN et al., 2011). Entretanto, ambientes de água doce são os mais favoráveis 
para o crescimento desses microrganismos, devido a maioria das espécies apresentarem 
um melhor crescimento em águas neutroalcalinas (pH 6-9), temperatura entre 15oC a 
30oC (ROBARTS; ZOHARY, 1987; BUTTERWICK et al., 2005; WATKINSON et al., 
2005; PAERL et al., 2012) e alta concentração de nutrientes, principalmente nitrogênio e 
fósforo (SMITH, 1983; WATSON et al., 1997; DOWNING et al., 2001). 
 Essa configuração de ambiente ideal adequa-se perfeitamente às águas 
continentais do nordeste brasileiro, que na maioria dos casos encontram-se em acelerado 
processo de eutrofização. Esse processo resulta em condições que favorecem o 
 
 
34 
crescimento de cianobactérias (CHELLAPPA et al., 2008; BOUVY et al., 2000; 
CHELLAPPA et al., 2000; CARLOTO et al. 2015). 
Além do fator climático, esses organismos contam com uma série de 
características fisiológicas que os fazem gozar de condições mais favoráveis em relações 
as algas, levando-os a dominarem os ecossistemas aquáticos. Dentre essas características 
estão a capacidade de regulação na coluna d'água devido a presença de aerótopos, a baixa 
necessidade de luz (FOGG, 1969; ZEVENBOOM, 1982) e a capacidade de estocar 
fósforo e fixação de nitrogênio atmosférico (NEWTON, 2007; PAERL, 2017). 
Deve-se considerar também, que há aproximadamente uma década o 
aquecimento global foi incluído como outra causa para a proliferação de cianobactérias 
(JEPPESEN et al., 2007; PAERL; HUISMAN, 2009; PAUL, 2008; O’NEIL et al., 2012). 
O crescimento exacerbado de cianobactérias em determinado recurso hídrico é 
comumente denominado na literatura como blooms (internacionalmente) ou florações. 
Esse fenômeno é um dos piores problemas que ocorrem em sistemas aquáticos 
dulciaquícolas, devido a formação de escumas superficiais que causam problemas de 
gosto e odor e até mesmo a produção de toxinas que são deletérias a saúde humana (WU 
et al., 2010). 
As toxinas produzidas pelas cianobactérias são denominadas de cianotoxinas. 
De acordo com Calijuri et al. (2006) as cianotoxinas podem ser classificadas sob três 
aspectos. Primeiramente de acordo com a forma de dispersão no ambiente, podendo ser 
endotoxinas (quando constituinte da parede celular e sendo liberada na água após a morte 
do organismo) ou exotoxinas (polipeptídeos secretados em baixas concentrações). O 
segundo aspecto está relacionado com a estrutura química dos compostos. Baseado nesse 
quesito, as toxinas podem ser classificadas em alcaloides, peptídeos cíclicos e 
lipopolissacarídeos. O terceiro e último critério adotado é a ação farmacológica, no qual 
as toxinas podem ser classificadas em neurotoxinas, hepatotoxinas e dermatotoxinas. 
Conforme a estrutura química, Newcombe (2010) acrescenta ainda um quarto 
tipo de toxina (FIGURA 2), β-N-metilamino-L-alanina (BMAA), a qual foi associada por 
Murch et al. (2004) como causadora de uma doença neurodegenerativa, que se assemelha 
às doenças de Alzheimer e Parkinson. Estudos anteriores associavam a produção desses 
composto apenas por Cicadófitas (SPENCER et al., 1987), porém posteriores estudos 
mostraram a produção dessa toxina por Nostoc commune (JOHNSON et al., 2008), 
Nostoc flageliforme (RONEY et al., 2009), Anabaena sp, Aphanizomenon sp, 
 
 
35 
Cylindrospermopsis raciborskii, Microcystis sp, Nodularia sp e Planktothrix agardhii 
(COX et al., 2005). 
Figura 2- Estrutura química da toxina BMAA. 
 
Fonte: Dittmann et al. (2012). 
 
As toxinas alcaloides produzidas pelas cianobactérias incluem uma variedade 
de compostos que interferem na função de células nervosas (neurotoxinas), incluindo 
anatoxinas e saxitoxinas. Outra toxina pertencente ao grupo alcaloide é 
cilindrospermopsisna, que é reconhecida como hepatotoxina, mas também causa dano 
celular geral (citotoxina) (NEWCOMBE, 2010). 
Anatoxina-a é um alcalóide neurotóxico também conhecida como “Very Fast 
Death Factor”, age como um potente bloqueador neuromuscular pós-sináptico de 
receptores nicotínicos e colinérgicos, A ligação irreversível da toxina ao receptor de 
acetilcolina nicotínico (FIGURA 3) causa a abertura do canal de sódio e um influxo 
constante de íons de sódio para as células (CARMICHAEL, 1992; VALÉRIOet al., 
2010). Esse nome deriva de Anabaena flos-aque, pois foi nessa espécie que 
primeiramente se detectou a produção dessa toxina (CALIJURI et al., 2006). 
 
 
36 
Figura 3- Ação da anatoxina em mamíferos. 
 
Fonte: Adaptado de Valério et al. (2010). 
 
Já foi detectada a produção da toxina pelos gêneros Anabaena, Arthrospira, 
Oscillatoria, Aphanizomenon, Cylindrospermum, Microcystis, Planktothrix, 
Raphidiopsis e Cuspidothrix (SIVONEN, 1996; CODD et al., 1999; SIVONEN; JONES, 
1999; NAMIKOSHI et al., 2003; GUGGER et al., 2005; JIANG et al., 2015). Uma 
listagem de organismos produtores de anatoxinas e seus análogos podem ser vistos na 
tabela 2. 
 
Tabela 2- Listagem de organismos produtores de anatoxinas e seus análogos. 
Organismo Toxina Fonte 
Anabaena flos-aquae Anatoxina-a 
Gohan et al. (1964); 
Devlin et al.(1977); 
Carmichael et al. 
(1977); Gallon et al. 
(1994); Hemscheidt 
et al. (1995) 
 
Anabaena spiroides Anatoxina-a(s) 
Rodriguez et al. 
(2012); Monserrat et 
al. (2001) 
 
Continua 
 
 
EVENTOS	NORMAISAxônio	
terminal
Axônio	
terminal
Quebra	da	
acetilcolina
Acetilcolinesterase
Receptor	
vazio
Acetilcolina
Acetilcolina	ligada	ao	receptor
Canal	de	
sódio
Canal	fechado
Músculo	
relaxado
Músculo	
contraídoCanal	aberto
 
 
37 
Organismo Toxina Fonte 
Anabaena circinalis Anatoxina-a 
Rantala-Ylinen et 
al. (2011) 
Oscillatoria formosa Homoanatoxina-a 
Lillehei et al. 
(1997); Hemscheidt 
et al. (1995) 
 
Oscillatoria/Phormidium 
favosum 
Anatoxina-a Gugger et al. (2005) 
Cuspidothrix 
issatschenkoi 
Anatoxina-a Jiang et al. (2015) 
Anabaena sp Anatoxina-a(s) Yunes et al. (2003) 
Anabaena lemmermannii 
 
Anatoxina-a(s) 
Henriksen et al., 
1997 ; Onodera et 
al., 1997 
 
Anabaena flos-aquae Anatoxina-a(s) 
Mahmood e 
Carmichael, 1986 
 
Anabaena crassa Anatoxina-a(s) Becker et al. (2010) 
Microcystis sp Anatoxina-a Park et al. (1993) 
Raphidiopsis 
mediterranea 
Homoanatoxina-a e 
Anatoxina-a 
Namikoshi et al. 
(2003) 
Planktothrix rubescens 
 
Anatoxina-a 
Viaggiu et al. 
(2004) 
 
Arthrospira fusiformis 
 
Anatoxina-a Ballot et al. (2005) 
Aphanizomenon sp Anatoxina-a Sivonen et al. (1989) 
Aphanizomenon 
issatschenkoi 
Anatoxina-a Selwood et al. 
(2006) 
Phormidium sp Homoanatoxina-a Wood et al. (2007) 
Fonte: Autor (2017). 
 
Devido ao seu pequeno tamanho, as anatoxinas são rapidamente absorvidas 
quando ingeridas oralmente (NEWCOMBE, 2010). Nos animais afetados essas toxinas, 
podem causar desequilíbrio, respiração ofegante convulsões, coma, rigores, cianose, 
contração de membros e morte. A morte é devida a parada respiratória e ocorre de poucos 
 
 
38 
minutos a poucas horas, dependendo da dosagem e consumo prévio de alimento 
(RESSOM et al, 1994; CARMICHAEL, 1994). 
Anatoxin-a(S) é estruturalmente diferente (FIGURA 4) e até 10 vezes mais 
potente (em camundongos) do que a anatoxina (WOOD, 2009). Trata-se de um 
organofosforado que atua como inibidor irreversível da acetilcolinesterase na junção 
neuromuscular (CARMICHAEL, 2001). A reação ocorre inicialmente com a formação 
de um complexo enzima-anatoxina-a(s), que resulta na fosforilação da enzima. Dessa 
maneira a enzima não pode degradar a acetilcolina, que se mantém continuamente 
disponível para estimulação das células musculares. (CARMICHAEL, 1994; SINGH et 
al., 1999). 
Figura 4- Diferença estrutural entre anatoxina-a e anatoxina-a(s). 
 
Fonte: Méjean et al. (2014); Dorr et al. (2010) 
 
Essa neurotoxina recebeu um “s”, devido um sintoma indicador, a salivação, 
que ocorrem em vertebrados. O composto apresenta os mesmos sintomas neurotóxicos 
de anatoxina-a, acrescido de intensa salivação (CALIJURI, 2006). Somente é conhecida 
a produção de ANA-S por Anabaena lemmermannii (HENRIKSEN et al., 1997) e A. flos- 
aquae (MAHMOOD; CARMICHAEL, 1987). 
Outras toxinas alcaloides são as saxitoxinas (FIGURA 5). Esses compostos 
são classificados como neurotoxinas. As STX são também conhecidas por PSTs 
(Paralytic Shellfish Toxins), devido seu acúmulo em frutos do mar, especialmente em 
mariscos filtradores (AL-TEBRINEH et al., 2010). Segundo Wiese (2010) tem-se 
conhecimento de 57 análogos naturais de saxitoxinas. Estas neurotoxinas são um grupo 
de alcalóides carbamatos que podem ser não sulfatados (saxitoxinas), com um único 
grupamento sulfato (G-toxinas) ou com dois grupamentos sulfatos (Ctoxinas). Além 
dessas toxinas, estruturas com grupamentos decarbamoil (dcSTX ou dcGTX) e novas 
toxinas relacionadas foram isoladas na última década (FUNASA, 2003). 
Anatoxina-a(s) Anatoxina-a 
 
 
39 
Figura 5- Estrutura química da saxitoxina. 
 
Fonte: Dittmann et al. (2012). 
 
De acordo com Chang et al. (2004), as saxitoxinas ligam-se com os canais de 
sódio e potássio das membranas dos axônios, impedindo a passagem desses íons através 
da membrana celular e, portanto, bloqueando a transferência de impulsos nervosos 
(FIGURA 6). Llewellyn (2006), assegura que indivíduos contaminados com PSP podem 
sentir os sintomas em apenas 30 minutos, começando por uma sensação de queimação ou 
formigamento nos lábios e face, que geralmente evolui a um quadro de dormência total. 
Ainda segundo o autor, essas sensações podem afetar as extremidades e espalharem-se 
para dedos dos pés e mãos, além do corpo da vítima ser, eventualmente, paralisado. Uma 
dose letal pode matar em horas devido a falência respiratório do organismo. 
 
Figura 6- Ação das saxitoxinas em mamíferos.. 
 
Fonte: Adaptado de Valério et al. (2010). 
Atualmente, não existe antídoto para as toxinas PSP, sendo respiração 
artificial e fluidoterapia os únicos tratamentos médicos disponíveis (WIESE et al., 2010). 
EVENTOS	NORMAIS EFEITOS	DA	SAXITOXINA
Canal	de	
cálcio
Canal	de	
sódio
Impulso	 propaga Impulso	 não	propagaAxônio Axônio
Canal	de	
sódio
Canal	de	
cálcio
Toxina	
bloqueia	
canais
 
 
40 
Na região dos fiordes da patagônia chilena, pescadores foram intoxicados pelo consumo 
de Alacomya ater, um bivalve filtrador. Depois da ingestão de 7 a 9 unidades do animal, 
2 pescadores morreram de 3 a 4 horas após o consumo do marisco. A perícia forense não 
detectou anormalidades patológicas para as 2 vítimas, com exceção da condição dos 
pulmões, crepitação ao toque, congestão e edema. Amostras do mexilhão foram 
analisadas e detectou-se, através de bioensaio em camundongo, 8575µg de equivalente 
STX por 100 g de carne de marisco (GARCIA et al., 2004). Acontecimentos como estes 
desperta para urgência de mais estudos sobre essas toxinas, tanto no aspecto ambiental 
como o da saúde pública. 
Diversos organismos já foram identificados como sintetizadores de 
saxitoxinas e seus análogos. Dentre eles podemos citar Anabaena circinalis (Agora 
nomeada como Dolichospermum circinale) na Austrália (HUMPAGE et al., 1994), 
Cylindrospermopsis raciborskii no Brazil (LAGOS et al., 1999; CARLOTO et al., 2015), 
L. wollei na América do Note (YIN et al., 1997; ONODERA et al., 1998), Planktothrix 
sp na Itália (POMATI et al., 2000; CARLOTO et al., 2015), Aphanizomenon spp na 
Europa (FERREIRA et al., 2001; PEREIRA et al., 2000), na América do Norte 
(MAHMOOD; CARMICHAEL, 1986; ) e na China (LIU et al., 2006). 
Outra importante toxina é a cilindrospermopsina (CYN). A toxina recebe esse 
nome devido C. raciborskii ter sido a primeira cianobactéria a ser associada com a 
produção de CYN (HAWKINS et al., 1985). Desde a misteriosa doença ocorrida em 
Palm Island, Queensland - Australia, na década de 70 do século XX, os relatos de 
detecção de CYN amentaram consideravelmente ao longo do mundo (MOREIRA et al., 
2017). De acordo com Griffths e Saker (2003), o incidente ocorreu em novembro de 1979, 
quando aproximadamente 100 crianças pertencentes a etnias aborígenes foram 
hospitalizadas, apresentando vários sintomas gastrointestinais. Ainda segundo os autores, 
o médico responsável pelo caso cunhou o termo “doença misteriosa” e, associou-acom a 
ingestão de mangas contaminadas. Porém, anos mais tarde, Bourke et al. (1983), 
constataram uma associação entre os casos clínicos das crianças com as águas utlilizadas 
em sua localidade, que eram oriundas da represa Salomon. 
 Esse metabolito (CYN) é pertencente ao grupo das toxinas alcalóides, e sua 
fórmula molecular pode ser expressa por C15H21N5O7S (FIGURA 7), com massa molar 
MM = 415.43. A sua estrutura consiste em uma porção guanidina tricíclica combinada 
com hidroximetiluracilo (OHTANI et al., 1992). Guzmán-Guillén et al. (2017), 
 
 
41 
consideram essa toxina como uma das principais toxinas emergentes, tendo sua produção 
detectada em várias espécies de cianobactérias. 
Figura 7- Estrutura molecular da Cilindrospermopsina.. 
 
 
Fonte: Griffths e Saker (2003). 
 
Segundo Metcalf et al. (2004), cilindrospermopsina exibe um mecanismo 
completamente diferente da toxicidade sobre o fígado do que a microcistina. O dano às 
células é causado por bloquear funções essenciais da proteína e, assim, inibir a enzima de 
síntese proteica. A toxina atinge principalmente o fígado e rins, mas também pode causar 
danos ao pulmão e no baço, conforme demonstrado em estudos em camundongos 
(TERAO et al., 1994, FALCONER et al., 1999). 
Os sintomas de exposição à cilindrospermopsina (CYN) incluem náuseas, 
vomito, diarréia, dor abdominal, dor e insuficiência hepática aguda. Os sintomas clínicos 
podem não ser observáveis imediatamente, podendo ocorrer dias depois. Por isso, 
frequentemente é difícil determinar a relação causa-efeito entre a exposição e os sintomas 
(HARDY, 2011). 
Muitos táxons de cianobactéria de água doce já foram identificados como 
produtores de CYN e seus análogos. Dentre estes podemos citar: Cylindrospermopsis 
raciborskii (LI et al., 2001a; NORRIS et al., 1999); Aphanizomenon ovalisporum 
(BANKER et al., 1997); Aphanizomenon flos-aquae (PREUSSEL et al., 2006); 
Raphidiopsis curvata (LI et al., 2001b); Lyngbya wollei (SEIFERT et al., 2007); 
Oscillatoria sp (MAZMOUZ et al., 2010); Anabaena lapponica (SPOOF et al., 2006); 
Umezakia natans (HARADA et al., 1994). 
Pertencente ao grupo de peptídeos cíclicos, temos principalmente as 
microcistinas e nodularinas. Microcistinas são heptapeptídeos cíclicos com estrutura 
geral de ciclo (-D-Ala-X-Deritro-β-ácido metil aspártico-Z- Adda-D-Glu-N-
metildesidroalanina), onde X e Z são várias Lamino ácidos e Adda é 3-amino-9-metoxi-
2,6,8- trimetil-10-phenyldeca-4,6- ácido dienóico (GOLDBERG et al., 1995). 
 
 
42 
Segundo SIVONEN e JONES (1999) mais de 80 variantes de microcistinas 
já foram identificadas, porém as formas mais comuns são microcistina-LR (FIGURA 8), 
RR e YR. Microcistinas são provavelmente as cianotoxinas mais predominantes no meio 
ambiente e estão frequentemente presentes em altas concentrações de biomassa de 
cianobactéria (BLÁHA, 2009). 
Figura 8- Estrutura molecular da microcistina-LR. 
 
Fonte: Dittmann et al. (2012). 
 
Ainda segundo BLÁHA (2009) os gêneros de cianobactéria identificados 
como produtores são Microcystis, Anabaena, Nostoc, Planktothrix, Anabaenopsis e 
Hapalosiphon. Porém, Carmichael (1994), incluiu o gênero Cylindrospermopsis. Esses 
compostos são potentes inibidores das proteínas fosfatases (PP) 1 e (PP) 2A causando 
forte hemorragia hepática (BITTENCOURT-OLIVEIRA, 2003). Depois disso, ocorre 
morte devido falência hepática, com grande destruição dos hepatócitos (JOCHIMSEN et 
al., 1998). 
Nodularina (NDL) é uma toxina que se assemelha com as microcistinas 
(WOOD, 2009; MERILUOTO, 2000), sendo assim, também apresenta efeitos similares 
aos das microcistinas (FUNASA, 2003). Esse composto (FIGURA 9) foi primeiramente 
isolado de extratos de Nodularia spumigena (SIVONEN et al., 1989), porém Newcombe 
(2010), relata Anabaena, Planktothrix e Aphanizomenon como outros gêneros produtores 
de NDL. É importante ressaltar que NDL é predominantemente intracelular, e somente 
uma pequena fração dela é liberada para a água, quando cultivadas em laboratório 
(SIVONEN; JONES, 1999). 
 
 
 
 
 
 
 
43 
Figura 9- Estrutura molecular da nodularina. 
 
Fonte: Dittmann et al. (2012). 
 
Segundo Stewart e Falconer (2008), existem mais de 40 espécies, contidas 
em 20 gêneros e 3 ordens, que são conhecidas como produtoras de cianotoxinas. Devido 
a capacidade de produção desses metabólitos tóxicos por esses organismos, as empresas 
de saneamento que operam sistemas que captam água de mananciais superficiais têm sua 
atenção voltada para o risco de eventuais florações em seus reservatórios e uma possível 
contaminação da população abastecida por seus serviços. 
Muitos casos de intoxicação (TABELA 3) de animais domésticos e selvagens, 
e até mesmo humanos já foram registrados por todo o mundo (HILLEBRAND et al., 
1999; VASCONCELES et al., 2001; ALONSO-ANDICOBERRY et al., 2002; BEST et 
al., 2002; ROMANOWSKA-DUDA et al., 2002; KRIENITZ et al., 2003; REYNOLDS, 
2006; FERNANDÉZ et al. 2013). 
 
 
Tabela 3- Histórico de casos de intoxicação de cianobactéria no mundo 
Organismo produtor Toxina 
Organismo 
atingido 
País Fonte 
Microcystis aeruginosa, 
Cylindrospermopsis 
raciborskii 
Microcistina, 
cilindrospermopsina 
Humanos Brasil 
Jochimsen et al. 
(1998) e Azevedo 
et al. (2002) 
 
Nodularia 
spumigena 
Nodularina Bovino Australia Francis (1878) 
 
 
Continua 
 
 
 
44 
Organismo produtor Toxina 
Organismo 
atingido 
País Fonte 
Anabaena 
sp., 
Microcystis 
sp. 
- Humanos Brasil Teixeira et al. 
(1993) 
Anabaena flos-aquae Microcistina Peixes Escócia Rodger et al. (1994) 
Anabaena sp - Peixes Espanha Toranzo et al. 
(1990) 
Microcystis aeruginosa Microcistina Humanos Austrália 
Falconer et al., 
1983 
Microcystis aeruginosa Microcistina-LR Mexilhão 
Portugal 
(Lab) 
Amorim e 
Vasconcelos, 1998 
Microcystis sp Microcistina-LR Humanos 
Sérvia; 
Kosovo 
Svirčev et al., 2009 
Phormidium 
terebriformis, 
Oscillatoria willei, 
Spirulina subsalsa and 
Synechococcus 
bigranulatus* 
 
Microcistinas LR, 
RR, LF and YR 
 e Anatoxina-a 
Flamingos Quênia 
Krienitz et al., 2003 
 
Microcystis aeruginosa Microcistina-LR Ratos 
Estados 
Unidos 
(Lab) 
Clarck et al., 2007 
Microcystis aeruginosa Microcistina Ovelhas Austrália Carbis, 1994 
Microcystis sp Microcistina Ratos 
Australia 
(Lab) 
Falconer et al., 
1991 
Microcystis sp Microcistina Ratos Japão (Lab) 
Nishiwaki-
Matsushima et al., 
1992 
- Microcistina Humanos China Zhou et al., 2002 
Microcystis aeruginosa Microcistina-LR Peixes, aves Espanha 
Lopez-Rodas et al., 
2008 
 
Continua 
 
 
 
45 
Organismo produtor Toxina 
Organismo 
atingido 
País Fonte 
- 
Saxitoxina e 
gonyautoxinas 
(GTX4, GTX1, 
GTX5, GTX3 e 
GTX2) 
 
Humanos Chile García et al., 2004 
- 
gonyautoxina 2, 
gonyautoxina 3 e 
saxitoxina (STX) 
 
Humanos Timor Leste 
Llewellyn et at., 
2002 
- 
gonyautoxinas 2 and 
3 and STX 
 
Humanos USA Gessner et al., 1997 
Anabaena flos-aquae Anatoxina-a(s) Cachorros USA 
 Mahmood et al., 
1988 
Anabaena flos-aquae Anatoxina-a(s) 
Patos e 
cisnes 
USA Cook et al., 1989 
Anabaena lemmermannii Anatoxina-a(s) Aves Dinamarca 
Henriksen et al., 
1997 
Phormidium favosum Anatoxina Cachorros França Gugger et al., 2005 
Planktothrix sp Microcistina Cachorros 
Nova 
Zelândia 
Wood et al., 2010 
Phormidium sp 
Anatoxina-a e 
Homoanatoxina 
Cachorros Holanda Faassen et al., 2012 
Microcystis aeruginosa Microcistina-LR Cachorros Holanda 
Lürling e Faassen, 
2013 
Oscillatoria limosa, 
Phormidium 
konstantinosum 
Microcistina Bovino Suíça 
Mez et al., 
1997,1998 
Aphanizomenon 
ovalisporum 
Cylindrospermopsina Peixes Espanha 
Guzmán-Guillén et 
al., 2015 
Oscillatoria/Phormidium Anatoxina-a Cachorros França 
Cadel-Six et al., 
2007 
Anabaena lemmermannii Anatoxina-a(s) Aves Dinamarca 
Onodera et al., 
1997 
Fonte: Autor (2017) 
 
 
 
46 
Considerando a frequência