SEMINÁRIO SOBRE AÇÕES DE CONTROLE E MITIGAÇÃO DE IMPACTOS DE CIANOBACTÉRIAS EM SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA DA BACIA DO RIO DOCE
Prof. LUIZ DI BERNARDODIRETOR DA HIDROSAN ENGENHARIA SS LTDA
www.hidrosanengenharia.com.brEmail:[email protected]
Email: [email protected]
TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE ÁGUA QUE CONTÊM CIANOBACTÉRIAS E CIANOTOXINAS
17 e 18 de Junho de 2013Governador Valadares - MG
SEGUNDO A ONU, EM 2025 CERCA DE 2,7 BILHÕES DE PESSOAS EM TODO O MUNDO NÃO TERÃO ÁGUA POTÁVEL
A ANA INFORMOU QUE SE A PARTIR DE 2011 NÃO FOSSEM APLICADOS CERCA DE 22 BILHÕES DE REAIS ATÉ 2015, 55 % DOS
MUNICÍPIOS BRASILEIROS TERIAM FALTA DE ÁGUA EM 2015.
95%
5%
A ÁGUA NA NATUREZA
Água Salgada
Água Doce
99,7%
0,3%
Geleiras
Águas Superficiais e Subterrâneas
A ÁGUA DOCE NO BRASIL
Resto do Mundo
Brasil
80%
20%
92%
8%
Amazônia (5% da população)
Resto do Brasil
privilegiado
Água: um recurso finito e essencial a vida!
Luiz Di Bernardo
?????ÁGUA?????
ÁGUA DE CHUVAGELEIRA
ÁGUA SECA?
CONFLITOS DO USO ÁGUA DA ÁGUA
Os casos mais relevantes de conflitos pelo uso da águaenvolvem os rios:* Ganges (Índia, Nepal e Bangladesh),* Jordão (Israel, Jordânia, Líbano e Síria),* Nilo (Egito, Sudão, Etiópia, Burundi, Quênia, Congo,Uganda, Ruanda e Tanzânia);•Tigre e Eufrates (Iraque, Síria e Turquia)• Mekong (Vietnã e Cambodja)
O problema será maior nos próximos anos, porque háprevisão de crescimento de 30% a 70% da populaçãonessas regiões até 2.025, além da existência de projetosde irrigação que demandarão grandes quantidades deágua no futuro em alguns dos países mencionados.
Vias de entradas dos contaminantes
Poluição por esgoto doméstico e industrial
Luiz Di Bernardo
SEM COMENTÁRIOS
Luiz Di Bernardo
DESCARGA DE RESÍDUOS DE ETAs
FORMAS DE POLUIÇÃO DAS ÁGUAS SUPERFICIAIS
POLUIÇÃO DIFUSA:
Causada pelo escoamento de áreas urbanas ou rurais
Também pode ser causada pela deposição de impurezas presentes na atmosfera
Dificil Controle
FORMAS DE POLUIÇÃO DAS ÁGUAS SUPERFICIAIS
POLUIÇÃO PONTUAL:Causada principalmente pelo lançamentos de esgotos domésticos e industriais
Principais Poluentes:
•Carga Orgânica
•Nutrientes
•Sólidos Suspensos
AS PRINCIPAIS CONSEQUÊNCIAS DA POLUIÇÃO DAS ÁGUAS SUPERFICIAIS SÃO:
� Doenças de Veiculação Hídrica
� Consumo do O.D. nos cursos de água
� Eutrofização de rios e lagos
Estrada do Piripau, Zona Leste de Ribeirão Preto, área de recarga direta
Efeitos da ação humana em ambientes aquáticos
PROBLEMAS DE QUALIDADE DA
ÁGUA
CONTAMINAÇÃO !
Microrganismos patogênicos;
Material em suspensão;
Matéria orgânica natural (substâncias húmicas);
Microalgas;
Cianobactérias e Toxicinas;
Agroquímicos;
Subprodutos Organo-halogenados;
Hormônios, antibióticos e outros fármacos.
ÁGUA PARA ABASTECIMENTO PÚBLICO = ÁGUA POTÁVEL
PROBLEMAS DE QUALIDADE DA ÁGUA
CONTAMINAÇÃO COM MICROALGAS , CIANOBACTÉRIAS E TOXINAS
Uso Inadequado dos Recursos HídricosAtividades agrícolas e industriais
POLUIÇÃO DOS MANANCIAIS SUPERFICIAIS
Condições de temperatura, luz e velocidade de ventos
Urbanização desordenada e Crescimento populacional
FLORAÇÕES DE DETERMINADAS ESPÉCIES DE ALGAS E CIANOBACTÉRIAS
Enriquecimento artificial dos corpos d’água
Alterações Físicas, Químicas e Biológicas
EUTROFIZAÇÃO
Dejetos domésticos Industriais Atividades agrícolas
RESERVATÓRIOS
Receptores de descargas
Fontes pontuais e difusas da eutrofização
Corpos D’água
EUTROFIZAÇÃO Fatores de influência
Corpos D’água
Fontes - Não pontuais
• Escoamento superficial
• Transporte de solo
• Intemperização de rocha
Fontes – Pontuais
• Esgotos domésticos
• Esgotos industriais
Micronutrientes pH da água
Alcalinidade da água
Disponibilidade de luz
Temperatura
Condições hidrológicas
Morfometria do reservatório
EUTROFIZAÇÃO
Nutrientes• Nitrogênio• Fósforo
Salvinia sp.
Luiz Di Bernardo
PLANTAS AQUÁTICAS – REPRESA GUARAPIRANGA
Florações de algas na Represa Billings (Fonte: Billings 2000, Capobianco e Whately).
A presença de algas e/ou cianobactérias em águas destinadas aoconsumo humano pode trazer efeitos diretos na qualidade da água,tais como:
Principais organismos presentes na água e suas características
Microalgas
• aumento de matéria orgânica particulada;• aumento de substâncias orgânicas dissolvidas que podem conferir odor e sabor à água;• precursores da formação de compostos organo-clorados; • toxicidade;• incrementar a cor da água;• servir de substrato para o crescimento de bactérias na estação de tratamento;• aumento do pH e de suas flutuações diárias.
As algas podem causar sérios problemas operacionais nas ETAs,
podendo flotar nos decantadores e serem carreadas para os filtros,
obstruindo-os em poucas horas de funcionamento.
Quando presentes em quantidade expressiva, algumas espécies de
algas podem passar pelos filtros causando odor na água tratada, além de
possibilitar a formação de compostos organo-clorados.
Pela possibilidade de liberar toxinas na água, extremamente
perigosas ao ser humano, alguns gêneros das Cianobactérias podem
representar um perigo sério aos sistemas de abastecimento de água se as
ETAs não estiverem preparadas para inativá-las e removê-las.
Microalgas
Algas e seus efeitos em sistemas de tratamento de água
Gênero de Alga Problema ocasionado em ETA
Anabaena, Microcystis,
Oscillatoria
Odor, interferência na
coagulação e toxinas.
Chlorella Odor, coloração e persistência
no sistema de distribuição
Asterionella Odor, persistência no sistema de
distribuição e interferência na
coagulação.
Euglena Odor, corrosão em concreto e
interferência na coagulação.
Spirogyra Odor e produção de lodo,
Fonte: Di Bernardo, L. , Dantas, A. D. B.,, Minillo, A. Florações de Algas e de Cianobactérias: Suas Influências na Qualidade da Água e nas Tecnologias de Tratamento.
Cianotoxinas
O grande problema, que gera preocupação às autoridades e gerentes dasestações de tratamento de água, é o fato de que algumas das toxinasproduzidas por cianobactérias não são facilmente removidas por processosconvencionais de tratamento de água. Existem estudos comprovando quetais toxinas resistem até mesmo a fervura.
Dentre as cianotoxinas, a mais estudada é a microcistina-LR. A preocupaçãoem âmbito mundial fez com que a Organização Mundial da Saúde (WHO) em1998, sugerisse um valor padrão de 1,0 µg/L (1 micrograma por Litro) demicrocistina-LR (valor máximo permitido) na água utilizada para consumohumano. Alguns países como França e o Brasil adotaram este valor comopadrão.
PROSAB 4 – REMOÇÃO DE CIANOBACTÉRIAS E CIANOTOXINAS
PROSAB 5 – REMOÇÃO DE MICROCONTAMINANTES
www.finep.gov.br
� Mais de 70 tipos de microcistinas – MCs
HEPATOTOXINAS
Estrutural geral da microcistina-LR, onde X e Z representam os dois L-aminoácidos
variáveis e R1 e R2 são os locais de possíveis metilações.
Ciclo (D-alanina1 - X2 - D-MeAsp3 - Z4 - Adda5 - D-glutamato6 - Mdha7)
Cilindrospermopsinas
Microcistinas
Nodularinas
Efeitos das Cianotoxinas
Características Gerais das Cianotoxinas (Chorus e Bartram, 1.999)
Grupo Tóxico1Principal órgão atacado em
animaisGênero de Cianobactérias2
Peptídeos Cíclicos
MicrocystinaFígado
Microcystis, Anabaena, Planktothrix (Oscillatoria), Nostoc, Hapalosiphon, Anabaenopsis.
Nodularina Nodularia
Alcalóides
Anatoxina-a Sistema nervoso Anabaena, Planktothrix (Oscillatoria), Aphanizomenon
Anatoxina-a(S) Sistema nervoso Anabaena
Aplysiatoxina Pele Lyngbya, Schizothrix, Planktothrix (Oscillatoria),
Cylindrospermopsina Fígado, rim e sistema linfático Cylindrospermopsis, Aphanizomenon, Umezakia
Lyngbyatoxina-a Pele, trato gastrintestinal Lyngbya
Saxitoxina Sistema nervoso Anabaena, Aphanizomenon, Lyngbya, Cylindrospermopsis
Lipopolissacarídeos (LPS)
LipopolysccharidesPotencialmente irritante em
alguns tecidos expostos Todos
1.Variações estruturais podem acontecer para cada grupo tóxico.2. Não produzido por todas as espécies dos gêneros.
Cianotoxinas
Fevereiro de 1996, Clínica de hemodiálise em Caruaru, pacientescomeçaram a apresentar náuseas, vômitos após procedimentos nosdialisadores. Mais de sessenta pacientes morreram.
Após investigação das autoridades de saúde, descobriu-se a causa dasmortes: toxinas de cianobactérias.
A descrição de ocorrências de cianobactérias e a contaminação de ambientesaquáticos por suas toxinas têm sido relatadas em vários países comoAustrália,
Inglaterra,China,
África do Sul,Alemanha,
Itália,Argentina
e Brasil,
sendo, portanto, parte da literatura toxicológica mundial.
Ocorrência de florações tóxicas no Brasil
Florações Hepatotóxicas
Florações Neurotóxicas
Beijing atribuída a Wayne Carmichael
Reservatório do Iraí - PR
Floração de Anabaena
circinalis
Coloração verde azulada devido às
ficocianinas
Floração de Cilindrospermopsis
em um reservatório de Pernambuco
Aspectos de diferentes floraçõesFotos: Cianoweb e Brandão & Azevedo, 2001
Floração de Microcystis
em uma lagoa do Rio de Janeiro
Anabaena circinalis Anabaena sp. Anabaena flos-aquae
Cylindrospermopsis raciborskii
Imagens de espécies potencialmente produtoras de toxinas
Planktothrix agardhii
Fotos: Cyanobacterial Image Gallery
Microcystis sp. Microcystis sp.
Radiocystis
Imagens de espécies potencialmente produtoras de toxinas
Microcystis aeruginosa
Microcystis botrys
Microcystis panniformis
Fotos: SANT´ANNA E AZEVEDO
Em 1999 o Rio Darling, na Austrália, ficou coberto por um tapete verde de cianobactérias, que teve como conseqüência a morte de vários animais selvagens e
também do gado.
Manancial Eutrofizado com Microcystis spp
Região Metropolitana de São Paulo - Captação Rio Grande (Setembro/2001)
Represa Guarapiranga - Nov. 2001
MANANCIAIS PROTEGIDOS
Ribeirão do Torto - BrasíliaLago Santa Maria - Brasília
Represa João Leite
Manancial Sistema Alto Cotia
da RMSP
Curso de Água recebendo Efluente de Sistema de Tratamento de Águas Residuárias por Lagoas de Estabilização
método 5710 A e B de APHA, AWWA, WEF (1999)
Imagem da cultura de Microcystis spp (aumento 100x) mantida sob aeração
Imagem da cultura de Microcystis spp
(aumento 100x) submetida à agitação manual diária
ESTUDOS COM CIANOBACTÉRIAS
Preparação da Água de Estudo - AE
Água de estudo com 1,2×105
cel/mL
Cultura de Microcystis spp.com 1,5 × 107 cel/mL
Diluição em água filtrada da ETA 2
de São Carlos
Material usado para preparação do extratode microcistinas - MCs
(Cultura de Microcystis spp. após concentração e liofilização)
Vista dos camundongos durante e após o teste
inchaço naregião abdominal
prostração perda debrilho dos olhos
transpiração
camundongos do controle (ativos) camundongos submetidos àdosagem de 8 mg/kg p.c. (imobilidade)
camundongos submetidos à dosagem de 18 mg/kg p.c. (imobilidade e fotofobia)
Existe solução ou remediação para um corpo de água atingido por floração decianobactéria tóxica?
MONITORAMENTO: O monitoramento é um passo importante, visto que é
através deste que se identifica se é realmente floração de cianobactérias ou demicroalgas, e no caso de floração de cianobactérias quais gêneros estão envolvidose em que concentração estão ocorrendo por mililitro (mL) de água.
CONSTATAÇÃO DA TOXICIDADE e a verificação do tipo de CIANOTOXINA
presente no meio aquático do manancial. Existem poucos laboratórios no Brasil quefazem o monitoramento e análise de toxinas de cianobactérias. Estes laboratóriosutilizam-se de bioensaios (aceitos e recomendados pelo WHO) para comprovaçãodo efeito tóxico das cianotoxinas produzidas durante as florações tóxicas.
ELIMINAÇÃO: Processos físicos-químicos ou medidas de biodegradação e
biorremediação para a remoção das toxinas.
AÇÕES PREVENTIVAS, que podem variar desde interditar uma área
recreacional ou até mesmo impedir o uso como água potável de um ambienteimpactado por cianotoxinas.
IDENTIFICAÇÃO DA MICROALGA
IDENTIFICAÇÃO DA CIANOTOXINA
TRATAMENTO
DECISÃO
Fotos Ilustrando a Presença de Algas em uma ETA – Execução de Ensaios de Jarteste
Expressiva quantidade de algas no manancial (incluindo cianobactérias)
em épocas de estiagem e conseqüente variação acentuada do pH, e à necessidade de investimentos significativos para adequação da ETA Baroni ou
alteração da tecnologia de tratamento
FONTES DE ÁGUA SUPERFICIAL
Salvinia sp.
Luiz Di Bernardo
PLANTAS AQUÁTICAS – REPRESA GUARAPIRANGA
Luiz Di Bernardo
Luiz Di Bernardo
REPRESA SALTO GRANDE
RIO ATIBAIA
Efluente de Tratamento de Esgoto por Lagoa de Estabilização
Tratamento de Esgoto por Lagoa de Estabilização
RIO
Juiz de Fora - MG
Lago Serra Azul – Belo Horizonte
GUANDU – RIO DE JANEIRO
CAMPO LARGO - PARANÁ RIO PIRACICABA
JUTURNAIBA - RJ PERI - FLORIANÓPOLIS
AÇUDE GAVIÃO - FORTALEZA RIO BATALHA - BAURU
JOÃO PENIDO – JUIZ DE FORARESERVATÓRIO DO COCO PARAISO DO TOCANTINS
AÇUDE SERRA DO SANTANA - RN AÇUDE MÉDIO OESTE - RN
ALTO TIETÊ - SUZANO LOMBA DO SABÃO – PORTO ALEGRE
Barra Bonita Bariri
RIO TIETÊ
RIO TIETÊ
IBITINGA PROMISSÃO
NOVA AVANHANDAVA
TRÊS IRMÃOS
Luiz Di Bernardo
CYANOPHYTA
Luiz Di Bernardo
CRYPTOPHYTA
Luiz Di Bernardo
PYRROPHYTA
Luiz Di Bernardo
CRYSOPHYTACrisofíceas, Bacilariofíceas (Diatomáceas), Xantofíceas
Luiz Di Bernardo
EUGLENOPHYTA
Luiz Di Bernardo
CHLOROPHYTA
Luiz Di Bernardo
PORTARIA 2.914 – PADRÃO DE POTABILIDADE DO BRASIL
Art. 37 - A água potável deve estar em conformidade com o padrão desubstâncias químicas que representam risco à saúde e cianotoxinas,expressos nos Anexos VII e VIII e demais disposições desta Portaria.§ 3º Em complementação ao previsto no Anexo VIII desta Portaria,quando for detectada a presença de gêneros potencialmenteprodutores de cilindrospermopsinas, no monitoramento decianobactérias, previsto no § 1º do art. 40, desta Portaria, recomenda-se a análise dessas cianotoxinas, observando o valor máximo aceitávelde 1,0 μg/L.
§ 4º Em complementação ao previsto no Anexo VIII desta Portaria,quando for detectada a presença de gêneros de cianobactériaspotencialmente produtores de anatoxina-a(s) no monitoramento decianobactérias previsto no § 1º do art. 40 desta Portaria, recomenda-se a análise da presença desta cianotoxina.
Luiz Di Bernardo
Art. 40 - Os responsáveis pelo controle da qualidade da água de sistemas ousoluções alternativas coletivas de abastecimento de água para consumohumano, supridos por manancial superficial e subterrâneo, devem coletaramostras semestrais da água bruta, no ponto de captação, para análise deacordo com os parâmetros exigidos nas legislações específicas, com afinalidade de avaliação de risco à saúde humana.
§ 1º Para minimizar os riscos de contaminação da água para consumohumano com cianotoxinas, deve ser realizado o monitoramento decianobactérias, buscando-se identificar os diferentes gêneros, no ponto decaptação do manancial superficial, de acordo com a Tabela do Anexo XIdesta Portaria, considerando, para efeito de alteração da frequência demonitoramento, o resultado da última amostragem.
§ 2º Em complementação ao monitoramento do Anexo XI desta Portaria,recomenda-se a análise de clorofila-a, no manancial, com frequênciasemanal, como indicador de potencial aumento da densidade decianobactérias.
PORTARIA 2.914 – PADRÃO DE POTABILIDADE DO BRASIL
Luiz Di Bernardo
PORTARIA 2.914 – PADRÃO DE POTABILIDADE DO BRASIL
§ 3º Quando os resultados da análise prevista no § 2º deste artigorevelarem que a concentração de clorofila-a por duas semanasconsecutivas tiver seu valor duplicado ou mais, deve-se proceder a novacoleta de amostra para quantificação de cianobactérias no ponto decaptação do manancial, para reavaliação da frequência de amostragemde cianobactérias.
§ 4º Quando a densidade de cianobactérias exceder 20.000 células/mldeve-se realizar análise de cianotoxinas na água do manancial no pontode captação, com frequência semanal.
§ 6º Em função dos riscos à saúde, associados às cianotoxinas, é vedadoo uso de algicidas para o controle do crescimento de microalgas ecianobactérias no manancial de abastecimento ou qualquer intervençãoque provoque a lise das células.
Luiz Di Bernardo
PORTARIA 2.914 – PADRÃO DE POTABILIDADE DO BRASIL
O padrão de cianotoxinas (de acordo com a frequência para o controlede cianotoxinas prevista na tabela do Anexo XII) da água para consumohumano do Anexo VIII da referida Portaria estabelece os seguintesvalores máximos permitidos (VMP):
Microcistinas: 1,0 μg/L (somatório das concentrações de todas asvariantes de microcistinas)
Saxitoxinas: 3,0 μg/L (equivalente STX/L)
Luiz Di Bernardo
PRINCIPAIS PROBLEMAS ASSOCIADOS À PRESENÇA DE ALGAS E CIANOBATÉRIAS NOS MANANCIAIS
•TOXICIDADE A ANIMAIS
•TOXICIDADE A SERES HUMANOS
•ODOR E SABOR
•PRECURSORAS DA FORMAÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOSHALOGENADOS
•CONSUMO ELEVADO DE PRODUTOS QUÍMICOS (OXIDANTE,COAGULANTE, AUXILIAR DE COAGULAÇÃO, DE FLOCULAÇÃO OU DEFILTRAÇÃO)
•NECESSIDADE DO USO DE ADSORVEDORES
•FLOTAÇÃO EM DECANTADORES E COLMATAÇÃO RÁPIDA DO MEIOFILTRANTE
•ASPECTOS VISUAIS
Nova abordagem para o uso da água, desde sua fonte até seu consumidor
Controle da qualidade
Sistema de distribuição
Adequação do tratamento
Consumidor
TRATAMENTO INTEGRADO
Luiz Di Bernardo
Camundongos antes do ensaio
TOXICIDADE
TORRE DE TOMADA
AÇÕES PREVENTIVAS E CORRETIVAS EM RESERVATÓRIOS, LAGOS E AÇUDES
CAPTAÇÃO FLUTUANTE
CAPTAÇÃO FLUTUANTE
PHOSLOCK
Luiz Di Bernardo
TECNOLOGIAS USUAIS DE TRATAMENTO
CICLO COMPLETOCOM DECANTAÇÃO
Luiz Di Bernardo
Luiz Di Bernardo
Luiz Di Bernardo
DECANTADORES
Luiz Di Bernardo
Luiz Di Bernardo
CICLO COMPLETOCOM FLOTAÇÃO
Luiz Di Bernardo
Luiz Di Bernardo
Luiz Di Bernardo
Luiz Di Bernardo
Luiz Di Bernardo
FILTRAÇÃO DIRETA ASCENDENTE
Luiz Di Bernardo
a) Filtros construídos em concreto em ETA de FDA (Q = 3,6m
3/s)
Durante a construção Em funcionamento
b) ETA de FDA com filtros construídos em resina (Q = 45L/s)
Luiz Di Bernardo
FILTRAÇÃO DIRETA DESCENDENTE
Luiz Di Bernardo
Luiz Di Bernardo
