Baixe o app para aproveitar ainda mais
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
Compartilhar