Microbiologia - Resumo V - Microbiologia ambiental

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Microbiologia ambiental
Resumo V - Microbiologia
Tortora
Diversidade metabólica
Os microrganismos vivem em uma ampla variedade e habitats por causa da sua diversidade metabólica, sua capacidade de utilizar uma variedade de fontes de carbono e energia e crescer sob diferentes condições físicas.
 Variedade de habitats
Os extremófilos vivem em condições extremas de temperaturas, acidez, alcalinidade ou salinidade.
 Simbiose
A simbiose é uma relação entre dois organismos ou populações diferentes.
Fungos simbióticos denominados micorrizas vivem sobre e dentro de raízes de plantas; eles aumentam a área de superfície e absorção de nutrientes da planta.
Microbiologia do solo e ciclos biogeoquímicos
Nos ciclos biogeoquímicos, alguns elementos químicos são reciclados.
Microrganismos no solo decompõem matéria orgânica e transformam compostos que contêm carbono, nitrogênio, e enxofre de formas utilizáveis.
Os micróbios são essenciais na continuidade dos ciclos biogeoquímicos.
Os elementos são oxidados e reduzidos pelos microrganismos nesses ciclos.
 O ciclo do carbono
O dióxido de carbono é incorporado ou fixado a componentes orgânicos pelos foto-autotróficos e químio-autotróficos.
Esses compostos orgânicos fornecem nutrientes para os químio-heterotróficos.
Químio-heterotróficos liberam CO2 que é então utilizado pelos foto-autotróficos.
O carbono é removido do ciclo quando em CaCO3 e combustíveis fósseis.
 O ciclo do nitrogênio
Os microrganismos decompõem proteínas de células mortas e liberam os aminoácidos.
A amônia é liberada pela amonificação microbiana dos aminoácidos.
O nitrogênio na amônia é oxidado para produzir nitratos pelas bactérias nitrificadoras, para energia.
As bactérias denitrificadoras reduzem o nitrogênio dos nitratos a nitrogênio molecular (N2).
O N2 é convertido em amônia pelas bactérias fixadoras de nitrogênio.
Bactérias fixadoras de nitrogênio incluem os gêneros de vida livre como Azobacter, cianobactérias e as bactérias simbióticas Rhizobium e Frankia.
A amônia e o nitrato são utilizados pelas bactérias e plantas para sintetizar aminoácidos que formam as proteínas.
 O ciclo do enxofre
O sulfeto de hidrogênio (H2S) é utilizado pelas bactérias auto-tróficas; o enxofre é oxidado para formar o S-0 ou (SO4)2-.
Winogradsky descobriu que a bactéria Beggiatoa oxidava o enxofre (H2S e S-0) para produção de energia.
As plantas e outros microrganismos podem reduzir (SO4)2- para produzir certos aminoácidos. Esses aminoácidos são, por sua vez, utilizados pelos animais.
O H2S é liberado pela deterioração ou dissimilação desses aminoácidos.
O dióxido sulfúrico produzido pela combustão do combustível fóssil se combina com a água para formar o ácido sulfuroso.
 O ciclo do fósforo
 
O fósforo (como (PO4)3-) é encontrado nas rochas e guano de aves.
Quando solubilizado por ácidos microbianos, o (PO4)3- está disponível para plantas e microrganismos.
Bactérias endolíticas vivem em rochas sólidas; essas bactérias auto-tróficas utilizam hidrogênio como fonte de energia.
A degradação de produtos químicos sintéticos no solo e na água
Muitos produtos químicos sintetizados, como os pesticidas, são resistentes á degradação pelos micróbios.
Os ecologistas estão tentando utilizar as bactérias para degradar PCBs.
 Bio-remediação
O uso de microrganismos para remover poluentes é denominado bio-remediação.
O crescimento de bactérias degradadoras de óleo pode ser aumentado pela adição de fertilizantes compostos por nitrogênio e fósforo.
 Resíduos sólidos municipais
Aterros de lixo municipais previnem a decomposição de resíduos sólidos por serem secos e anaeróbicos.
Em alguns aterros, o metano produzido pelos metanógenos pode ser recuperado como fonte de energia.
Compostagem pode ser utilizada para promover a bio-degradação de matéria orgânica.
 Microbiologia aquática e tratamento de esgoto
 Biofilmes
Os micróbios aderem a superfícies e acumulam-se como biofilmes sobre superfícies sólidas em contato com a água.
Microrganismos aquáticos
O estudo de microrganismos aquáticos e sua atividade em água naturais é chamado de microbiologia aquática.
Águas naturais incluem lagos, lagoas, córregos, rios, estuários e oceanos.
A concentração de bactérias na água é proporcional á quantidade de matéria orgânica na água.
A maioria das bactérias aquáticas tendem a crescer em superfícies ao invés de serem flutuantes livres.
 Microbiota de água doce
A quantidade e localização da microbiota de água doce depende da disponibilidade de oxigênio e luz.
Algas fotossintéticas são os produtores principais de um lago; elas são encontradas em zonas limnéticas.
Pseudomônas, Cytophaga, Caulobacter e Hyphomicrobium são encontrados na zona limnética, onde o oxigênio é abundante.
Micróbios em águas estagnadas utilizam oxigênio disponível e podem causar odores e morte aos peixes.
A quantidade de oxigênio dissolvido é aumentada pela ação das ondas.
Bactérias sulfurosas púrpuras e verdes são encontradas em zonas profundas, que contêm luz e H2S, porém não oxigênio.
O desulfuvibrio reduz o (SO4)2- a H2S na lama bêntica.
Bactérias produtoras de metano também são encontradas na zona bêntica.
 Microbiota marinha
O fitoplâncton é o principal produtor do oceano aberto.
Algumas algas e bactérias são bio-luminescentes. Elas possuem a enzima luciferase que emite luz.
 
Papel dos microrganismos na qualidade da água
 A poluição das águas
Os microrganismos são filtrados da água que é lixiviada para os suprimentos sub-terrâneos.
Alguns microrganismos patogênicos são transmitidos para os humanos através de água para banho e consumo.
Os poluentes químicos resistentes podem estar concentrados em animais na cadeia alimentar aquática.
O mercúrio é metabolizado por certas bactérias em um composto solúvel que é concentrado nos animais.
Nutrientes como os fosfatos causam o crescimento acelerado das algas que leva a eutrofização dos ecossistemas aquáticos.
Eutrofização é o resultado da adição de poluentes ou nutrientes naturais.
Thiobacillus ferrooxidans produz ácido sulfúrico em minas de carvão.
 Testes de pureza das águas
Os testes para qualidade bacteriológica da água baseiam-se na presença de organismos indicadores, dentre os mais comuns encontram-se os coliformes.
Coliformes são bastonetes aeróbicos ou facultativamente anaeróbicos, gram-negativos, não-formadores de endósporos que fermentam a lactose com a produção de gás em 48 horas após serem semeados no meio, a 35ºC.
Coliformes fecais, predominantemente Escherichia coli, são utilizados para indicar a presença de fezes humanas.
 Tratamento de água
Águas para consumo são mantidas em longos reservatórios o tempo suficiente para que o material suspenso assente.
O tratamento por floculação utiliza substâncias químicas como o alume para agregar e assentar o material coloidal.
A filtração remove os cistos de protozoários e outros microrganismos.
A água de consumo é desinfectada para eliminar as bactérias patogênicas restantes.
 Tratamento de esgoto (resíduos líquidos)
O resíduo líquido doméstico é denominado esgoto; ele inclui água de uso cosmético, resíduos sanitários, resíduos industriais e pluviais.
 Tratamento primário de esgoto
O tratamento de esgoto primário é a remoção da matéria orgânica denominada lodo.
A atividade biológica não é muito importante no tratamento primário.
 Demanda bioquímica de oxigênio
A Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) é a medida e matéria orgânica biologicamente degradável na água.
O tratamento primário remove em torno de 25% a 35% da DBO do esgoto.
A DBO é determinada pela medida da quantidade de oxigênio necessária para degradar a matéria orgânica.
 Tratamento secundário de esgotoO tratamento secundário de esgoto é a degradação biológica de matéria orgânica após o tratamento primário.
Os sistemas de lodo ativado, filtros de escoamento, e os sistema contactores rotatórios biológicos são métodos do tratamento secundário.
Os microrganismos degradam a matéria orgânica aerobicamente.
O tratamento secundário remove até 95% da DBO.
 Desinfecção e liberação
O esgoto tratado é desinfectado, normalmente por cloração, antes de ser despejado no solo ou na água.
 Digestão do lodo
O lodo é colocado no digestor de lodo anaeróbico; as bactérias degradam matéria orgânica e produzem compostos orgânicos simples, metano e CO2.
O metano produzido no digestor é utilizado para aquecê-lo e operar outros equipamentos.
O excesso de lodo é periodicamente removido do digestor, seco, e jogado fora (como aterro ou condicionados do solo) ou incinerado.
 Fossa séptica
Os tanques sépticos podem ser utilizados em áreas rurais para fornecer o tratamento primário do esgoto.
Eles necessitam de um grande local de lixiviação para o efluente.
 Lagoas de oxidação
Comunidades pequenas podem usar lagoas de oxidação para o tratamento secundário.
É necessário ter uma área grande para construir um lago artificial.
 Tratamento terciário de esgoto
O tratamento terciário de esgoto utiliza filtração física e precipitação química para remover toda DBO, nitrogênio e fósforo da água.
O tratamento terciário fornece água para consumo, enquanto que o tratamento secundário fornece somente água para irrigação.