Microbiologia da água

Ciclo hidrológico

Introdução Os microrganismos podem: No meio aquático os nutrientes estão diluídos. baixa diversidade de microrganismos A presença de matéria orgânica resulta no aumento da atividade microbiana Os microrganismos podem: mudar a composição química da água fornecer nutrientes para outros organismos aquáticos representar um grande risco para a saúde humana e animal

Os tipos de microrganismos presentes dependem das condições físicas e químicas 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: TERMÓFILOS Pyrodictium occultum (ótimo 105ºC, Itália)

Nas baixas e médias latitudes ocorre uma variação brusca da temperatura - Importante na distribuição dos microrganismos

Pressão hidrostática O ambiente aquático 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

Coleta de amostras nas Fossas Marianas (Filipinas, Oceano Pacífico) a uma profundidade de 10.897 m

Luz O ambiente aquático 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

Salinidade da água O ambiente aquático 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

Turbidez O ambiente aquático 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

Nutrientes O ambiente aquático 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)

Microbiologia da Água Potável Água potável: livre de microrganismos patogênicos e de substâncias químicas nocivas Rios, riachos, lagos estão sujeitos a freqüente 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)

Poluentes Possível fonte Efeitos adversos Físicos Asbestos Resíduos industriais Câncer Argila suspensa Precipitação Interfere com tratamentos sanitários Químicos Metais pesados Indústrias Várias doenças Sulfatos Algicidas e minas Diarréias Nitratos Fertilizantes Metemoglobinemia Sódio Amaciantes de água Retenção de fluidos Doenças do coração Pesticidas Agricultura Várias doenças Clorofórmio Indústria Câncer Biológicos Bactérias Fezes e urina Febre tifóide Shigeloses Salmoneloses Gastroenterites Tularemia Leptospirose Vírus Fezes Hepatite Poliomielite Gastroenterites Protozoários Fezes Disinteria amébica Giardíase Balantidíase Poluentes Possível fonte Efeitos adversos

Microbiologia da Água Potável Reutilização da água - processo natural, parte do ciclo hidrológico enormes pressões devido ao crescimento populacional, uso industrial, irrigação Necessidade de uma reciclagem mais rápida e eficiente da água Necessidade de métodos de purificação

Purificação da água áreas rurais: poços e fontes (filtração pelo solo) cidades: estações de tratamento sedimentação filtração cloração

Microrganismos patogênicos na água Bactérias Salmonella spp.: enterite 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 hystolytica: amebíase (doença intestinal) Vírus: Hepatites A e B Gastroenterite infecciosa não bacteriana Poliomielite

Microrganismos indicadores de qualidade da água O monitoramento de todos os microrganismos patogênicos é difícil e anti-econômico: - meios de cultura e metodologias diferentes - dificuldade de analisar os resultados - O que é um microrganismo indicador? - Qual seria o 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 (lac+) com produção de ácido e gás, dentro de 48 h a 35 ºC. - Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae: coliformes fecais - Enterobacter aerogenes, 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 completo

Técnica dos tubos múltiplos para determinação do Número Mais Técnica dos tubos múltiplos para determinação do Número Mais Provável de coliformes Teste Presuntivo: 10 ml por tubo 1 ml por tubo Amostra de água 0,1 ml por tubo incubação a 35 ºC/24-48 h: formação de gás: NMP caldo lauril triptose (caldo lactosado)

Teste confirmativo: Incubação a 35 ºC/24-48 h Tubos com Tubos com gás do teste anterior Tubos com caldo lactosado bile verde brilhante Incubação a 35 ºC/24-48 h

Teste coliformes fecais: Tubos com gás Caldo lactosado do teste confirmativo incubação a 44,5 ºC Coliformes fecais fermentam a lactose a 44,5 ºC Coliformes não fecais fermentam a lactose somente até 37 ºC

Teste da membrana filtrante: Colônias típicas: azuis Teste da membrana filtrante: Colônias típicas: brilho metálico

Método substrato cromogênico/fluorogênico Baseia-se na utilização de substratos análogos à lactose (glicopiranosídeos) 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 aerogenes Escherichia coli

Classificação das águas interiores do território nacional Classe Características microbiológicas DBO OD Utilização colif. totais colif. fecais mg/L mg/L 1 < 1 < 1 ----- ------ Potável 2 ≤ 5.000 ≤ 1.000 ≤ 5 > 5 Recreação Irrigação (frutas, hortaliças) 3 ≤ 20.000 ≤4.000 ≤ 10 > 4 Pesca Consumo animal 4 > 20.000 > 4.000 > 10 >0,5 Navegação Indústria Irrigação (grandes culturas)