Microbiologia da água

Ciclo hidrológico

Introdução

No meio aquático os nutrientes estão diluídos:

- baixa diversidade microbiana

A presença de matéria orgânica aumenta sua atividade

Os microrganismos podem:• mudar a composição química da água• fornecer nutrientes para outros organismos • representar um grande risco para a saúde

a) 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

• nas fendas oceânicas:

- habitats com alta temperatura (acima de 100 ºC)

TERMÓFILOS

» Pyrodictium occultum (ótimo 105ºC, Itália)

O ambiente aquático Os microrganismos dependem das condições físicas e químicas

Nas baixas e médias latitudes ocorre uma variação brusca da temperatura:

- A termoclina, importante na distribuição dos microrganismos

Mudanças da temperatura acarretam em alterações na densidade, viscosidade e solubilidade e oxigênio, que por sua vez podem influenciar na flutuabilidade, locomoção e respiração dos organismos.

Coleta de amostras nas Fossas Marianas (Filipinas, Oceano Pacífico) a uma profundidade de 10.000 m

b) Pressão hidrostática– pressão devido a coluna de água: danos às células

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

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

c) 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

d) Salinidade

– água doce: 0 %

– água do mar: 2,75 % de NaCl + outros sais +/- 3,5 %

HALOFÍLICOS

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

HALOFÍLICOS EXTREMOS

O ambiente aquático

e) Turbidez Material suspenso:

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

O ambiente aquático

Ao mesmo tempo que impede a passagem da luz, serve de superfície de adesão e fonte de nutrientes

f) pH

– A maioria dos microrganismos aquáticos cresce

melhor próximo à neutralidade– pH dos oceanos: 7,5 - 8,5– 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 devido aos 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

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

Rios, riachos e lagos estão sujeitos a poluição:- esgoto doméstico- agricultura- dejetos industriais

A água pode ser límpida, inodora e sem sabor e mesmo assim não ser potável, devido a presença de contaminantes (físicos, químicos e biológicos)

Microbiologia da água potável

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

Necessidade de métodos de purificação

Microbiologia da Água Potável

Re-utilização da água

- Processo natural como parte do ciclo hidrológico

- O crescimento populacional, o uso industrial e a irrigação

forçam a reciclagem mais rápida da água.

Purificação da água

• áreas rurais: poços e fontes (filtração pelo solo)

• cidades: estações de tratamento

Microrganismos patogênicos na água

Bactérias

Salmonella spp.: enterites

Vibrio cholerae: principais problemas associados à falta de cuidados

sanitários

Shigella spp.: disenteria

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 spp.: hepatite, conjuntivite e insuficiência renal

Fungos:

- saprófitas e parasitas de peixes- Candida albicans: levedura que causa infecções da pele e mucosas

- Geotrichum: fungo dermatófito

Protozoários:

ciliados Giardia lamblia: esporos resistentes ao cloro

amebas Entamoeba histolytica: amebíase (doença intestinal)

Vírus:

Hepatites A e BGastroenterite infecciosa não bacterianaPoliomielite

O monitoramento de todos os microrganismos patogênicos é difícil e anti-econômico:

- meios de cultura e metodologias diferentes

- dificuldade de analisar os resultados

Microrganismos indicadores de qualidade da água

- O que é um microrganismo indicador?

- Qual seria o ideal?

Indicador ideal de qualidade da água

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 (lac+) com produção de ácido e gás, dentro de 48 h a 35 ºC.

- Escherichia: coliformes fecais

- Enterobacter, Citrobacter, Klebsiella: coliformes ambientais

(fezes, vegetais e solo)

► 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 coliformes fecais

• teste completo (prevê o isolamento)

• membrana filtrante

10 ml por tubo

0,1 ml por tubo

1 ml por tubo

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

Amostra deágua

Técnica dos tubos múltiplos para determinação do Número Mais

Provável (NMP) de coliformes

Teste presuntivo:

caldo lauril triptose (caldo lactosado)

Tubos com gás do testeanterior

Tubos com caldo lactosado+ bile verde brilhante

Incubação a 35 ºC/24-48 h

Teste confirmativo:

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

Teste coliformes fecais:

Coliformes fecais fermentam a lactose a 44,5 ºC até 48 h

Coliformes não fecais fermentam a lactose somente até 37 ºC

Teste da membrana filtrante:

Colônias típicas: brilho metálico em meio Teague

Colônias típicas: azuis

Método substrato cromogênico/fluorogênico

- Baseia-se na utilização de substratos análogos à lactose

- Específicos para Escherichia coli

Exemplos: ONPG-MUG ONPG - Orto Nitrofenil Galactopiranosídeo

MUG - Metil-Umbeliferone Galactopiranosídeo

Ferramenta poderosa para identificação de Escherichia coli (teste confirmativo)

Luz UV

Teste para separar Escherichia coli de outros coliformes

Enterobacter aerogenesEscherichia coli

Classificação das águas interiores do território nacional

Classe Características microbiológicas DBO OD 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))