Aula 6 Microbiologia da água, conceitos e tecnologias

Prévia do material em texto

Curso Técnico em Meio Ambiente 
Microbiologia Ambiental 
AULA 6 – Microbiologia da 
água: conceitos e tecnologias 
Liliane Rodrigues 
Eng. Ambiental e Segurança no Trabalho 
DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA 
3 
• Usos consuntivos da água: referem-se aos usos que 
retiram a água de sua fonte natural diminuindo suas 
disponibilidades, espacial e temporalmente. 
 
• Usos não-consuntivos da água: referem-se aos usos 
que retornam à fonte de suprimento, praticamente a 
totalidade da água utilizada, podendo haver alguma 
modificação no seu padrão temporal de disponibilidade. 
INTRODUÇÃO 
4 
INTRODUÇÃO 
1. Abastecimento humano 
2. Abastecimento industrial 
3. Irrigação 
4. Dessedentação de animais 
5. Recreação 
6. Harmonia paisagística 
7. Geração de energia elétrica 
8. Conservação da flora e da fauna 
9. Navegação 
10. Pesca 
11. Diluição, assimilação e afastamento de 
despejos 
5 
ONDE ESTÁ A ÁGUA NO PLANETA 
6 
ONDE ESTÁ A ÁGUA NO PLANETA 
A quantidade de água doce disponível para consumo é extremamente 
escassa 
Distribuição da água no planeta A cada 1000 L 
97,5% nos oceanos 
1,8% em geleiras 
975 L 
18 L 
0,6% nas camadas subterrâneas 6 L 
0,015% nos lagos e rios 
0,005% de umidade no solo 
150 mL 
50 mL 
0,0009% em forma de vapor na atmosfera 9 mL 
0,00004% na matéria viva 0,4 mL 
ONDE ESTÁ A ÁGUA NO PLANETA 
1000 L de água 6,15L (para consumo humano) 
69 % = 4,24 L 23 % = 1,42 L 8 % = 0,49 L 
ONDE ESTÁ A ÁGUA NO PLANETA 
Os oceanos contêm a maior parte da água do planeta (975 litros a cada 1.000). 
Uma molécula de água passa 98 anos a cada 100 em meio ao oceano. 
A água do mar apresenta ≅ 3,3% de sais dissolvidos (principalmente NaCl(aq)). 
Uma pessoa pode beber água com até 5g de sal/kg de água. 
Os oceanos contêm 35 g de sal/kg de água (7 vezes mais). 
osmose 
Uma pessoa que bebe apenas água do mar acabará morrendo. 
A água do mar também não pode ser usada na agricultura ou na indústria. 
O excesso de sal mataria as plantações (também por osmose); 
deterioraria maquinários, entupiria válvulas e explodiria caldeiras. 
PORQUE NÃO UTILIZAMOS A 
ÁGUA DOS OCEANOS 
Estados Unidos: 600 L por habitante dia Sertão: 
10 L por habitante 
dia 
CONSUMO - REFLEXÕES 
11 
SITUAÇÃO DA ÁGUA NO MUNDO 
EM FUNÇÃO ECONOMIA 
12 
REGIÕES ONDE HÁ EXCASSEZ 
13 
CONSUMO DA ÁGUA NO PLANETA 
14 
SITUAÇÃO DA ÁGUA NO BRASIL 
Nos últimos 15 anos a oferta de água limpa disponível/habitante diminuiu ≅ 40%. 
O uso da água na agricultura deverá aumentar nos próximos anos. 
Em 20 anos deverá ocorrer uma crise relacionada a disponibilidade de água. 
2,4% no resto do país 9,6% na região amazônica 
O Brasil possui 12 % da água 
doce disponível no mundo 
Atende 95% da população Atende 5% da população 
Estima-se que 50% da população brasileira não tenha acesso a água tratada. 
SITUAÇÃO DA ÁGUA NO BRASIL 
16 
CURIOSIDADES 
17 
ÁGUA NO NOSSO ORGANISMO 
ÁGUA NO CORPO HUMANO 
A água representa 70% da massa do 
corpo humano. 
Sintomas de desidratação: 
Perda de 1% a 5% de água 
Sede, pulso acelerado, fraqueza 
Perda de 6% a 10% de água 
Dor de cabeça, fala confusa, visão turva 
Perda de 11% a 12% de água 
Delírio, língua inchada, morte 
Uma pessoa pode suportar até 50 dias sem 
comer, mas apenas 4 dias sem beber água. 
 
Controle dos impactos 
Qualidade da água 
disponível 
Quantidade 
de água disponível 
A importância de água para a manutenção da vida 
Conceito de poluição 
ÁGUA - IMPACTO AMBIENTAL 
SOLVENTE UNIVERSAL 
• Dissolve quase todas as substâncias que existem na 
natureza 
PONTES DE HIDROGÊNIO 
• Essa ligação faz que a água encontra no estado líquido à 
temperatura ambiente, inviabiliza a vida no planeta 
CAPACIDADE CALORÍFICA 
• Fazem deste recurso um grande regulador do ambiente, 
evitando grandes variações de temperatura na Terra 
DENSIDADE MÁXIMA À -4°C 
• Faz que gelo flutua sobre a água líquida, funcionando 
como um anteparo protetor, e dessa forma somente a 
superfície aquática se congela 
PROPRIEDADES FUNDAMENTAIS DA ÁGUA 
• Origem natural no ciclo hidrológico (precipitação, 
infiltração, escoamento) 
• Fontes antrópicas (efluentes domésticos e 
industriais, chorume, atividades agropecuárias) 
– CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: associadas aos gases e 
sólidos presentes na água, estes podem ser suspensos, 
coloidais ou dissolvidos 
– CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS: classificadas em 
substâncias de natureza orgânica e inorgânica 
– CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS: referem-se à presença 
de seres vivos na água, destacando-se os microrganismos 
IMPUREZAS DA ÁGUA 
 Vetor de várias doenças variadas, algumas 
graves, que se fazem sobretudo sentir nos 
países em vias de desenvolvimento (África, 
Ásia e América Latina) 
 Todos os anos morrem mais de 3 milhões de 
crianças devido a diarreias e doenças 
similares transmitidas e disseminadas pela 
água que consomem 
 Nos países de nível sócio-económico mais 
elevado apenas esporadicamente se 
detectam situações de doença epidémicas 
ou endémicas 
 Ocorrência de acidentes, erros de 
manipulação de ETAs (Estação de 
Tratamento de Águas) ou à contaminação 
imprevisível das águas de consumo por 
esgotos ou matérias fecais 
Doença epidémica: afetam 
simultaneamente muitos 
indivíduos, por contágio 
Doença endémica: verifica- 
se permanentemente 
numa dada região 
ÁGUA E TRANSMISSÃO DE DOENÇAS 
• Águas naturais apresentam uma grande quantidade 
e diversidade de microrganismos (bactérias, fungos, 
protozoários,…) 
 
• Alguns podem ser patogénicos para o Homem 
embora a maioria não represente um risco para 
indivíduos saudáveis 
 
• Bactérias de origem intestinal que se encontram 
naturalmente nas fezes causam epidemias graves (e.g. 
cólera e febre tifóide) e doenças menos graves como 
gastroenterites 
MICRORGANISMOS NAS ÁGUAS 
NATURAIS 
• Alguns microrganismos patogénicos (bactérias e protozoários) que 
vivem associados ao homem e a outros animais podem sobreviver 
na água e infectar humanos 
 
• Águas usadas para recreação ou como fonte de marisco não 
cozinhado podem aumentar a possibilidade de transmissão de 
doenças 
 
• Estas infecções são particularmente importantes em 
indivíduos imunologicamente deprimidos 
 
• A purificação da água permite o controlo da transmissão de 
doenças pela água - águas municipais tratadas em 3-4 passos 
dependendo do tipo de impurezas presentes 
MICRORGANISMOS PATOGÉNICOS NA 
ÁGUA 
BACTÉRIA RESERVATÓRIO COMENTÁRIOS 
Aeromonas hydrophila Vida livre Gastroenterite, celulite e outras doenças 
Campylobacter Aves e mamíferos Microaerófilo; diarreia; comum na carne de 
aves 
Helicobacter pylori Vida livre Gastrite tipo B, úlcera péptica, 
adenocarcinoma gástrico 
Legionella pneumophila Vida livre e associada a 
protozoários 
Torres de arrefecimento, evaporadores, 
condensadores, chuveiros e outras fontes de 
água 
Leptospira Animais infectados Efeitos hemorrágicos 
Pseudomonas aeruginosa Vida livre Infecções do ouvido 
Salmonella enteriditis Intestinos dos animais Comum em vários tipos de água 
Vibrio cholera Vida livre Muitos tipos de água incluindo estuários 
Vibrio parahaemolyticus Vida livre em águas 
costeiras 
Diarreia após ingestão de bivalves 
Yersinia enterocolitica Animais e meio 
ambiente 
Gastroenterite 
BACTÉRIAS PATOGÉNICAS QUE 
SOBREVIVEM NA ÁGUA 
PROTOZOÁRIO RESERVATÓRIO COMENTÁRIOS 
Acanthamoeba Áreas de libertação de 
esgotos 
Encefalite, úlcera córnea 
Cryptosporidium Muitas espécies de 
animais domésticos e 
selvagens 
Enterocolite aguda, indivíduos 
imunologicamente deprimidos muito 
susceptíveis, quistosresistentes à 
desinfecção química, insensível aos 
antibióticos 
Cyclospora 
cayetanensis 
Águas (não suporta 
dissecação) e 
provavelmente outros 
reservatórios 
Diarreia de longa duração (média 43 dias), 
sensível ao tratamento com antibiótico 
Bactrim 
Giardia lamblia Castores, ovelhas, cães, 
gatos 
Diarreia da Primavera, comum nas águas frias 
de montanha 
Naegleria fowleri Águas quentes, piscinas, 
lagos 
Adquirida por inalação, infecção afecta o 
sistema nervoso central, meningoencefalite 
PROTOZOÁRIOS PATOGÉNICOS QUE 
SOBREVIVEM NA ÁGUA 
• Doenças por ingestão de água de consumo 
contaminada por agentes patogénicos de origem 
fecal 
o Bactérias (coliformes, Salmonella, Shigella, Vibrio,…) 
o Enterovírus 
o Protozoários 
o Vermes intestinais 
• Causam elevadas taxas de mortalidade (infantil e 
adulta) 
• Constituem o problema mais abundante 
 
DOENÇAS POR INGESTÃO 
• Doenças por contato com a água: 
o Intestinos 
o Olhos (tracoma) 
o Pele, … 
• Resultam principalmente de situações de 
carência hídrica associada a má qualidade dos 
recursos hídricos disponíveis 
DOENÇAS POR CONTATO 
• Doenças relacionadas com a presença de vetores 
específicos que transmitem os microrganismos 
o Caracóis aquáticos + Platelminte Schistosoma - bilharziose 
o Mosquito Anopheles + protozoário 
o Plasmodium - malária 
o Mosquito Aedes - vírus DEN + dengue 
o Mosca tsetse (Glossina) + protozoário 
o Trypanosoma + doença do sono 
o Mosca Simuliidae + nemátode O 
o nchocerca volvulus – cegueira dos rios 
• Constituem o problema mais importante em termos de 
desenvolvimento socioeconômico das populações 
DOENÇAS ATRAVÉS DE VETORES 
TIPO DE DOENÇA INFECÇÃO NÚMERO DE INFECÇÕES 
Por ingestão Amebiases 
Diarreias 
Cólera 
Pólio 
Febre tifóide 
400 milhões 
3-5 mil milhões 
200 mil 
80 milhões 
1 milhão 
Por contacto Ascariases 
Lepra 
Trichuriases 
Ancilostomiases 
8-10 milhões 
1,3 milhões 
500 milhões 
7-9 mil milhões 
Com vetores 
associados 
Bilharziose 
Doença do sono 
Malária 
Cegueira dos rios 
200 milhões 
1 milhão 
800 milhões 
30 milhões 
DOENÇAS LIGADAS À ÁGUA NOS PAÍSES EM 
DESENVOLVIMENTO 
O conceito de qualidade é relativo - função do 
objetivo do utilizador e do fim a que se destina 
Nenhuma água é boa para todos os fins 
◦ Água destilada é imprópria para beber devido à falta 
de minerais 
◦ Água para beber é imprópria para uso na indústria da 
pasta de papel devido à presença de ferro 
QUALIDADE DA ÁGUA 
UTILIZAÇÕES DA ÁGUA QUE AFECTAM A SUA QUALIDADE 
• produção e descarga de esgotos; efluentes de descargas pluviais 
• produção e gestão de estrumes; uso de produtos agro-químicos; descarga de 
águas de drenagem 
• produção de águas residuais; águas de arrefecimento fabril; drenagem de 
efluentes de minas 
UTILIZAÇÕES DA ÁGUA QUE SÃO AFECTADAS PELA SUA QUALIDADE 
• consumo; usos domésticos e públicos (rega, lavagem de ruas,…) 
• abastecimento de explorações agro-pecuárias; rega 
• processamento de alimentos; abastecimento de caldeiras; outros 
processamentos fabris; exploração mineira 
• desportos com contacto com a água (natação); prazer estético 
• vida selvagem; pesca; habitats húmidos; pântanos 
UTILIZAÇÕES DA ÁGUA NÃO LIGADAS À SUA QUALIDADE 
• geração de energia; navegação 
• desportos sem contacto directo com a água (remo, vela, …); navegação de lazer 
QUALIDADE DA ÁGUA 
• ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DE SAÚDE (1971) 
o Água poluída é aquela cuja composição ou estado tenham sido 
alterados de tal forma que se torne menos adequada para 
todas ou algumas das funções e fins a que pode ser adequada 
no seu estado natural 
 
• UNESCO – Relatório do Programa Hidrológico Internacional (1982) 
o Qualquer modificação natural ou artificial que direta ou 
indirectamente modifique a qualidade da água e altere ou 
destrua o equilíbrio dos ecossistemas e dos recursos naturais de 
tal modo que: 
o traga perigo para a saúde pública, e 
o diminua a sua adequabilidade ou eficiência e o bem-estar 
do Homem e das suas comunidades 
POLUIÇÃO DA ÁGUA 
 
 
Introdução ou descarga na água de organismos 
PATOGÉNICOS ou de SUBSTÂNCIAS TÓXICAS que a 
tornem imprópria para consumo público e/ou usos 
domésticos (OMS, 1972) 
CONTAMINAÇÃO DA ÁGUA 
• Aquela que pode ser bebida sem que daí 
resulte perigo para a saúde de quem a 
consome 
 
• Potabilidade é avaliada através da análise de 
um conjunto de parâmetros 
 
• Todos eles deverão ser respeitados para que a 
água seja considerada apta para o fim 
pretendido 
ÁGUA POTÁVEL 
• VALOR MÁXIMO RECOMENDÁVEL 
o Garante a manutenção da saúde do consumidor e a 
cobertura das suas necessidades alimentares 
o Seria conveniente que qualquer análise 
apresentasse um valor ≤VMR 
 
• VALOR MÁXIMO ADMISSÍVEL 
o Como nem sempre os valores obtidos são ≤ VMR, 
toma-se em conta o VMA, na perspectiva de que 
nesse intervalo de valores (VMR- VMA) não se 
verificarão riscos significativos para a saúde dos 
consumidores 
LIMITES IMPOSTOS NA LEGISLAÇÃO: 
ÁGUA POTÁVEL 
ÁGUAS NATURAIS: 
 
 *água atmosférica – nuvens e precipitações 
 *água superficial – lagos, rios oceanos 
 *água de lençol freático e poros do solo 
 • habitat para muitos micro-organismos 
 
 
AMBIENTE AQUÁTICO 
• Nutrientes diluídos; 
• Baixa diversidade de microrganismos; 
• Presença de matéria orgânica: 
– aumento da atividade microbiana 
– exemplos de aumento das populações 
microbianas devido ao aumento da carga 
orgânica 
 
AMBIENTE AQUÁTICO 
• Uma gota d’água parece simples mas é, na 
realidade, bastante complexa: 
– diferentes substâncias químicas 
– diferentes tipos de microrganismos 
 
AMBIENTE AQUÁTICO 
• Os tipos de microrganismos presentes em 
ambientes aquáticos são determinados pelas 
condições físicas e químicas que prevalecem 
naquele ambiente: 
 
– Temperatura – de 0 a 40°C 
• 90% do ambiente marinho está a 5 °C – 
psicrófilos 
• Alguns locais: próximo a 100°C 
 
CONDIÇÕES AMBIENTAIS 
CONDIÇÕES AMBIENTAIS 
• Turvação – devido a partículas provenientes da 
erosão da crosta terrestre, detritos de matéria 
orgânica particulada, micro-organismos 
suspensos 
 
• Pressão hidrostática – 1 atm a cada 10 m 
• BAROTOLERANTES: até 3.000 m 
• BAROFÍLICOS: 4.000-6.000 m 
• BAROFÍLICOS EXTREMOS: acima de 6.000m 
 
 
CONDIÇÕES AMBIENTAIS 
CONDIÇÕES AMBIENTAIS 
Estimativas do número total 
nos oceanos: 
1,3 x 1028 Archaea 
3,1 x 1028 Bacteria 
Fonte: Microbiologia de Brock; Madigan et al., 20 
CONDIÇÕES AMBIENTAIS 
• Luz – fotossintéticos (algas e cianobactérias) – zona 
fótica de 50 a 125 m - a vida na água depende, direta 
ou indiretamente, dos produtos da fotossíntese 
Lago: 
- fototróficos predominantes: micro-organismos 
 zonas óxicas: cianobactérias e algas 
 zonas anóxicas: bactérias fototróficas anaeróbias 
 
 
 PRODUTORES PRIMÁRIOS 
 
 taxas de produção primária 
 
 atividade microbiana 
CONDIÇÕES AMBIENTAIS 
• pH – de 6,5 a 8,5 (mar de 7,5 a 8,5); lagos 
salgados pH 11,5 
 
• Salinidade - varia de quase zero a 32% de 
NaCl 
 
• Nutrientes – nitratos e/ou fosfatos; excesso 
podem causar super crescimento de algas 
 
CONDIÇÕES AMBIENTAIS 
• Microrganismos podem: 
– mudar a composição química da água 
– fornecer nutrientes para outros organismos 
aquáticos 
• CICLOS DA MATÉRIA 
– representar um grande risco para a saúde humana 
e animal 
• PATÓGENOS 
MICROBIOLOGIA DA ÁGUA 
 
MICROBIOLOGIA DA ÁGUA MARINHA 
DIVIDIDOS EM DOIS: 
• Marinhos: 
– Iluminação: 
• Zona eufótica: até 30 – 100m – algas unicelulares; 
• Zona disfótica: 1000-500m – fria; 
• Zona afótica: acima 500m –escurae muito fria . 
 
49 
ECOSSITEMAS AQUÁTICOS 
DIVIDIDOS EM DOIS: 
• Marinhos: 
– Iluminação: 
 
 
50 
ECOSSITEMAS AQUÁTICOS 
DIVIDIDOS EM DOIS: 
• Marinhos: 
 
– Sub-ambientes: 
• Zona litorânea: praias, costas baixas, e costões rochosos; 
• Zona nerítica: de ar raso; 
• Zona pelágica: alto mar; 
• Zona abissal: grandes profundidades. 
51 
ECOSSITEMAS AQUÁTICOS 
DIVIDIDOS EM DOIS: 
• Marinhos: 
 
– Sub-ambientes: 
 
52 
ECOSSITEMAS AQUÁTICOS 
 
MICROBIOLOGIA DA ÁGUA DOCE 
• Doce ou Límnicos: 
– Lóticos: águas correntes (rios, cachoeiras e nascentes). 
• OBS.: Velocidade interferem nas comunidades aquáticas, pois 
na águas agitadas, mais oxigênio e pobres plâncton; 
 
54 
ECOSSITEMAS AQUÁTICOS 
• Doce ou Límnicos: 
– Lênticos: águas paradas (poços, lagos, lagoas ou reservatórios 
artificiais). 
• Perfil vertical: 
– Epilímnio: mais quente; 
– Hipolímnio: mais profunda e mais fria; 
– Metalímnio: entre as duas , e; 
– Termoclima: intermediária. 
 
 
 
55 
ECOSSITEMAS AQUÁTICOS 
• Doce ou Límnicos: 
 
– Lênticos: águas paradas (poços, lagos, reservatórios artificiais): 
• Oligotróficos: com baixa produtividade; 
• Mesotróficos: com produtividade intermediária; 
• Eutróficos: com alta produtividade. 
56 
ECOSSITEMAS AQUÁTICOS 
EXERCÍCIOS 
1. Explique os usos múltiplos da água, bem como liste-os. 
2. Quais são as propriedades fundamentais da água? 
3. Liste algumas ações humanas que impactam a 
qualidade das águas naturais. 
4. Diferencie os ambientes de águas marinhas em relação 
a doce. 
5. Qual é a diferença básica entre os ambientes de água 
doce lóticos e lênticos? 
 
 
 
• BARROS, N.O. Implicações limno-ecológicas derivadas da infecção viral no plâncton. 
Universidade Federal de Juiz de Fora, 2008. 
 
• DAVIDSON, E.A.; JANSSENS, I.A. Temperature sensitivity of soil carbon decomposition and 
feedbacks to climate change. Nature 440: 165-173, 2006. 
 
• MADIGAN, M.l.T.; MARTNKO, J.M.; PARKER, J. Microbiologia de Brock. 12 ed. Editora: Artmed. 
São Paulo. 2010. 
 
• MAIER, R.M.; PEPPER I.L.; GERBA C.P. Environmental Microbiology. 2ª ed. Editora: Aca- demic 
Press. 2009. 
 
• PELCZAR, M.J.; CHAN, E.C.S; KRIEG, N.R. Microbiologia: conceitos e aplicações. 2.ed. São Paulo: 
Makron Books, 2005. 
 
• SHARMA, P.D. Environmental Microbiology. Alpha Science Int, 2005. 
 
• TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 8ª ed., Porto Alegre. Ed. Artmed, 2005. 
 
• VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento dos esgotos. Vol. 1. 
Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. DESA/UFMG, 3ª edição, 2005. 
REFERÊNCIAS 
	Número do slide 1
	Número do slide 2
	Número do slide 3
	Número do slide 4
	Número do slide 5
	Número do slide 6
	Número do slide 7
	Número do slide 8
	Número do slide 9
	Número do slide 10
	Número do slide 11
	Número do slide 12
	Número do slide 13
	Número do slide 14
	Número do slide 15
	Número do slide 16
	Número do slide 17
	ÁGUA NO CORPO HUMANO
	Número do slide 19
	Número do slide 20
	Número do slide 21
	Número do slide 22
	Número do slide 23
	Número do slide 24
	Número do slide 25
	Número do slide 26
	Número do slide 27
	Número do slide 28
	Número do slide 29
	Número do slide 30
	Número do slide 31
	Número do slide 32
	Número do slide 33
	Número do slide 34
	Número do slide 35
	Número do slide 36
	Número do slide 37
	Número do slide 38
	Número do slide 39
	Número do slide 40
	Número do slide 41
	Número do slide 42
	Número do slide 43
	Número do slide 44
	Número do slide 45
	Número do slide 46
	Número do slide 47
	Número do slide 48
	Número do slide 49
	Número do slide 50
	Número do slide 51
	Número do slide 52
	Número do slide 53
	Número do slide 54
	Número do slide 55
	Número do slide 56
	Número do slide 57
	Número do slide 58