Microbiologia da água

• Os 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

Introdução

Ciclo hidrológico

• Água atmosférica: nuvens, chuva, neve, geadas

• Água de superfície: lagos, riachos, rios, oceanos

• Água subterrânea: lençol freático, poros do solo

- habitat para muitos microrganismos

Águas naturais

Introdução

• No meio aquático os nutrientes estão diluídos- baixa diversidade de microrganismos

• Com a presença de matéria orgânica ocorre:- aumento da atividade microbiana- inúmeros exemplos

• Uma gota d’água parece simples mas é bastante complexa:- diferentes substâncias químicas- diferentes tipos de microrganismos

• Temperatura• superfície:

» varia de 0 ºC nos pólos a 40 ºC nos trópicos

• sob a superfície: » 90 % do ambiente marinho estão a 5 ºC

– PSICRÓFILOS

• mas, nas fendas oceânicas:– TERMÓFILOS

» Pyrodictium occultum (ótimo 105ºC, Itália)

Tipo de microrganismo presente depende:- condições físicas e químicas

Nas baixas e médias latitudes ocorre uma variação brusca da temperatura

Termoclina: Importância na distribuição dos microrganismos

• Pressão hidrostática– pressão no fundo de uma coluna d’água:

• 1 atm/10 m - no fundo dos oceanos é enorme:– danos às células

– BAROFÍLICOS, encontrados a 2500 m de profundidade (possuem vesículas de gás)

– em profundidades acima de 4000 m, ocorrem os BAROFÍLICOS EXTREMOS

O ambiente aquático

• Luz– a vida na água depende, direta ou

indiretamente, dos produtos da fotossíntese• algas e cianobactérias são os principais

microrganismos fotossintetizantes encontrados nos ambientes aquáticos

- estão limitados às regiões superficiais

O ambiente aquático

• Salinidade da água

– água doce: 0 %

– água do mar: 2,75 % de NaCl + outros sais = 3,3 - 3,7 %

► HALOFÍLICOS

– lagos salgados (ex.: Salt Lake, EUA): 32 %

► HALOFÍLICOS EXTREMOS

O ambiente aquático

• Turbidez– material suspenso:

• partículas minerais: erosão das rochas, solo• microrganismos suspensos• matéria orgânica: tecidos vegetais e animais

- superfície de adesão dos microrganismos

- fonte de nutrientes

TURBIDEZ x LUZ

O ambiente aquático

• pH– A maioria dos microrganismos aquáticos cresce

melhor próximo à neutralidade: 6,5 - 8,5

– pH dos oceanos: 7,5 - 8,5– organismos marinhos: 7,2 - 7,6– lagos e rios: variação ampla

• Archaea de lagos do sul da África: 11,5• Archaea de geisers: 1,0

O ambiente aquático

• Nutrientes• orgânicos e inorgânicos

– nitratos e fosfatos:

» algas eutrofização O2 crescimento de outros

organismos

• carga de nutrientes:– águas próximas à praia: variável (esgotos)– águas de mar aberto: estável e baixa

» baixo fitoplâncton (baixo N e Fe)» baixa atividade heterotrófica» atividade fotossintetizante: cianobactérias

• efluentes industriais: presença de antimicrobianos» alguns microrganismos convertem tais substâncias

em formas menos nocivas: Pseudomonas spp.: mercúrio metil mercúrio (volátil)

O ambiente aquático

Microbiologia da Água Potável

• rios, riachos, lagos, – sujeitos a freqüente poluição:

• esgoto doméstico• agricultura• dejetos industriais

– reutilização da água• processo natural, parte do ciclo hidrológico• mas, atualmente, há enormes pressões

crescimento populacional uso industrial irrigação

Microbiologia da Água Potável

– necessidade de uma reciclagem mais rápida e eficiente da água

– necessidade de métodos de purificação

• Poluição– água pode ser límpida, inodora e sem sabor e

mesmo assim ser não potável devido à presença de contaminações

• Água potável: livre de microrganismos patogênicos e de substâncias químicas nocivas

• contaminantes:– químicos– físicos– biológicos

FísicosAsbestos Resíduos industriais CâncerArgila suspensa Precipitação Interfere com

tratamentos sanitáriosQuímicos

Metais pesados Indústrias Várias doençasSulfatos Algicidas e minas DiarréiasNitratos Fertilizantes MetemoglobinemiaSódio Amaciantes de água Retenção de fluidos

Doenças do coraçãoPesticidas Agricultura Várias doençasClorofórmio Indústria Câncer

BiológicosBactérias Fezes e urina Febre tifóide

ShigelosesSalmonelosesGastroenteritesTularemiaLeptospirose

Vírus Fezes HepatitePoliomieliteGastroenterites

Protozoários Fezes Disinteria amébicaGiardíaseBalantidíase

Poluentes Possível fonte Efeitos adversos

• Purificação da água– abastecimento residencial:

• áreas rurais: poços e fontes: filtração no solo• cidades: estações de tratamento:

– sedimentação– filtração– cloração

Microbiologia da Água Potável

• Bactérias–Salmonella spp. –Vibrio cholerae

» principais problemas associados à falta de cuidados sanitários

–Shigella spp.–Yersinia enterocolitica: gastroenterite aguda–Escherichia coli: linhagens patogênicas: enterites–Clostridium perfringens: enterite, gangrena gasosa–Vibrio parahaemolyticus: gastroenterites–Pseudomonas aeruginosa: infecções nos olhos, ouvidos–Staphylococcus aureus: infecções cutâneas, garganta e intoxicações alimentares–Leptospira: hepatite, conjuntivite e insuficiência renal

Microrganismos patogênicos na água

• Fungos

• aquáticos: saprófitas, parasitas de peixes• oriundos do solo: leveduras

– Candida albicans: infecções da pele, mucosas

• fungos dermatófitos– Geotrichum

Microrganismos patogênicos na água

• Protozoários

– ciliados • Giardia lamblia: esporos resistentes ao cloro

– amebas • Entamoeba hystolytica (amebíase-doença intestinal)

• Vírus

– Hepatites A e B– Gastroenterite infecciosa não bacteriana– Poliomielite

O monitoramento de todos os microrganismos patogênicos é difícil e anti-econômico: meios e metodologias diferentes,

dificuldade de analisar os resultados

Microrganismos indicadores de qualidade da água

• o que é um microrganismo indicador?

• qual é o indicador ideal?

Indicador ideal de qualidade sanitária

• Ocorrência e desaparecimento concomitante com patogênicos

• Densidade populacional diretamente relacionada com o grau de contaminação

• Maior sobrevida que a dos patogênicos• Ausência em água potável• Fácil detecção e recuperação laboratorial• Não prejudicial à pessoas e animais• Manipulação segura

Escherichia coli e outros coliformes

• bacilos curtos, Gram -, fermentam a lactose com produção de ácido e gás, dentro de 48 h a 35ºC – lac+

• Escherichia coli: coliforme fecal• Klebsiella pneumoniae: coliforme fecal• Enterobacter aerogenes, Citrobacter, Klebsiella: (fezes,

vegetais e solo): coliforme ambiental

► a fermentação da lactose é a chave do teste

• Presença de coliformes totais não indica necessariamente contaminação fecal ou ocorrência de enteropatógenos.

• Análise bacteriológica da água

– metodologia:• teste presuntivo• teste confirmativo• teste completo

10 ml por tubo

0,1 ml por tubo

1 ml por tubo

incubação a 35ºC/24-48 h:formação de gás: NMP

Amostra deágua

Técnica dos tubos múltiplos para determinação do Número Mais Provável de coliformes - Teste Presuntivo

Teste presuntivo: caldo lauril triptose(caldo lactosado)

Teste confirmativo: caldo lactosado bile-verde brilhante

Tubos com gás do testeanterior

Tubos com caldo lactosadobile verde brilhante

Incubação a 35 ºC/24-48 h

Tubos com gás Caldo lactosadodo teste confirmativo incubação a 44,5 ºC

Coliformes fecais

Coliformes fecais fermentam a lactose a 44,5 ºC

Coliformes não fecais fermentam a lactose somente até 37 ºC

Teste da membranafiltrante

Colônias típicas: brilho metálico

Colônias típicas: azuis

Método substrato cromogênico/fluorogênico

Baseia-se na utilização de substratos análogos à lactose (glicopiranosídeos)

Específicos para Escherichia coli.

• Exemplos: ONPG (Orto Nitrofenil galactopiranosídeo)

MUG (Metil-Umbeliferone Galactopiranosídeo)

Ferramenta poderosa para identificação de Escherichia coli (teste confirmativo)

Teste para separar Escherichia coli de outros coliformes

Escherichia coli Enterobacter aerogenes

Classificação das águas interiores do território nacional

Classe Características microbiológicas DBO DO Utilizaçãocolif. totais colif. fecais mg/L mg/L

1 < 1 < 1 ----- ------ Potável

2 ≤ 5.000 ≤ 1.000 ≤ 5 > 5 RecreaçãoIrrigação (frutas,hortaliças)

3 ≤ 20.000 ≤4.000 ≤ 10 > 4 PescaConsumo animal

4 > 20.000 > 4.000 > 10 >0,5 NavegaçãoIndústriaIrrigação (grandesculturas)