Microbiologia da água

Os microrganismos podem: Introdução 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

Ciclo hidrológico

- habitat para muitos microrganismos Águas naturais Água atmosférica: nuvens, chuva, neve, geadas Água de superfície: lagos, riachos, rios, oceanos Água subterrânea: lençol freático, poros do solo - habitat para muitos microrganismos

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

Tipo de microrganismo presente depende: - 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 mas, nas fendas oceânicas: TERMÓFILOS Pyrodictium occultum (ótimo 105ºC, Itália)

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

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

pH O ambiente aquático pH dos oceanos: 7,5 - 8,5 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 (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 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

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 Purificação da água abastecimento residencial: áreas rurais: poços e fontes: filtração no solo cidades: estações de tratamento: sedimentação filtração cloração

Microrganismos patogênicos na água 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

Protozoários Vírus ciliados amebas Hepatites A e B 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

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 35ºC/24-48 h: formação de gás: NMP

Teste presuntivo: caldo lauril triptose (caldo lactosado)

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

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 Colônias típicas: brilho metálico

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 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)